基于Android系统和WIFI技术研究

文章编号：1671-2064（2019）08-0052-02

1 Android系统简介

Android系统是一款开源的手机操作系统，由Google公司在2007年的时候发布，是基于Linux平台的，该平台由操作系统、应用程序、中间连接和用户界面等部分构成。经过几年的发展，到2010年，得到官方认证的应用数量已突破10万个，并且增长非常迅速;2011年，日新增用户数量达到30万部，总数则达到了1.35亿，并成为市场占有率最高的智能手机系统，达到48%;2012年，Android应用商店有超过40万活跃应用，且基本免费，Android手机销售总额占全球智能手机销售总额的49.2%。可见Android系统已以强大的优势占领智能手机市场，并且成为智能手机操作系统的首选。

Android系统的问世，对于智能手机行业具有革命性的意义，甚至掀起了“Android风暴”，在不久的将来还有可能应用到微波炉、电冰箱等家用电器上，在智能家居行业占有重要地位，发展前景非常广阔。Android系统在短时间内风靡全球，与它的以下特性有很大关系：

（1）系统的开放性：Android是一款对开发者开放的操作系统，基于Linux内核，对消费者应用和厂商开发都有巨大的吸引力。任何人无需缴纳任何授权许可费便可以获得下至操作系统上到应用程序的所有类别的软件，Android开发手机联盟还允许任何移动终端厂商的加入，并可以根据需求对系统进行修改和扩展。

（2）系统易于开发：Android平台给开发者提供一个十分自由、开放、多样的开发环境，最上层的用户应用软件分别由各公司自行开发，但是普遍采用JAVA语言，其作为面向对象的开发语言，代码简单、开发周期短、难度低，促进了Android平台的多样化发展。

（3）硬件的丰富性：虽然Android系统的自由、开放、多样的特点导致不同厂商推出千变万化、各具风格的应用程序，但是却不会影响到不同设备之间的数据同步以及应用程序的兼容性问题，甚至可以将塞班中的一些优秀应用转移到IPHONE上使用。

（4）与Google服务的无缝衔接：Google作为互联网行业的龙头老大，拥有诸如Google地图、搜索、邮件等方面的优质服务，而Android系统具有相应的成熟模块，可以与这些服务进行无缝衔接。

1.1 Android系统架构

Android系统架构是一种与Linux操作系统类似的系统，采用了网络分层的架构，从低到高分别是Linux核心框架层、系统运行库层、应用程序架构层、应用程序层四层。Android系统架构图如图1所示。

（1）Linux核心框架层：基于Linux2.6来提供核心系统服务，包括安全性、内存管理、进程管理、網络协议栈和驱动模型等。

（2）系统运行库层：Android的系统运行库层由两部分组成，一个是系统库，另一个是Android程序库。Android包含一套C/C++库，Android系统的各个组件都在使用，这些功能是通过Android应用框架暴露给Android开发人员的。系统库是应用程序框架的支撑，是连接应用程序框架层与Linux内核层的重要纽带。

（3）应用程序架构层：Android系统核心由多个Google公司发布的采用API框架制作的系统服务程序组成，各服务程序之间通过通信机制互相发送消息和传输数据，同时可被开发人员开发应用所用，但必须遵循框架开发的基本原则。

（4）应用程序层：Android系统的应用层实际就是一个核心应用程序集合，所有的系统应用，比如浏览器、地图、通讯录、日历等，以及后续安装的第三方的应用软件，比如QQ、微信、美团、支付宝等。

1.2 Android应用组件

Android应用组件是Android应用程序的基本组成单元，每个组件都是系统程序进入应用程序的一个入口点。Android系统有四种不同类型的组件：活动（Activity）、服务（Service）、广播接收器（Broadcast Receive）、内容提供商（Content Provider）等，各组件之间的关系和工作过程如图2所示。

活动（Activity）：一个Activity代表一个单独的拥有用户界面的屏幕，一个应用程序可由多个Activity组成，它们之间互相独立但又能相互跳转，不同的应用程序可以启用这些中的任何一个，此时上一个屏幕被设置为暂停状态而被压入历史堆栈中保存;

服务（Service）：Service是一种没有用户界面的长生命周期、在后台运行的进程，这个进程能处理一个远程调用或者长时间操作，并且可以和其他组件进行交互;

广播接收器（Broadcast Receive）：Broadcast Receiver组件用于响应整个系统的广播通知，是一种普遍运用在应用程序之间用以传输信息的通信方式，没有用户界面但可以启用其他组件来完成某些工作;

内容提供商（Content Provider）：一种实用的应用程序之间共享数据的方式，应用程序在权限允许的情况下都可以通过Content Provider查询或修改其他应用程序的数据。

1.3 Windows下Android开发环境的搭建

Android开发环境的安装和配置是开发Android应用程序的前提，也是深入了解Android平台的重要途径。这里简要介绍在Windows下搭建Android开发环境的主要过程：

（1）安装JDK和Eclipse工具，并配置JDK环境变量;

（2）下载SDK软件开发工具包;

（3）安装Eclipse集成开发环境的ADT插件，为开发应用程序提供完整和强大的开发环境;

（4）配置Android开发环境并创建虚拟设备AVD模拟器，从而能在电脑上直接测试应用程序;

配置开发环境完成后运行模拟器，运行界面如图3所示。

2 WIFI技术简介

随着用户对无线网络通讯的需求日益增长，越来越多的无线通讯协议被制定出来，推动了全球无线网络设备迅猛发展的态势，而WIFI作为一种新兴的短距离无线传输技术，以其独有的优势备受各界关注。WIFI作为一种可以使手机、笔记本电脑等智能终端互相通信的高频无线传输技术，基于802.11x协议建立，采用2.4GHz或5GHz的工作频段，数据传输速率最高可达54Mbps，覆盖范围30-300m，安全性略差于蓝牙技术，基本能满足社会发展的信息化要求，具有不受布线条件限制、电波覆盖范围广、传输速度快、发射功耗低、健康安全等特点，因此近年来发展迅速、应用广泛，自1997年推出第一代WIFI技术协议802.11以来，经过十年的发展，无线传输速度从最初的2M提升到150M、300M、450M甚至是600M，智能手机、平板电脑、IPTV、游戏机等数码产品甚至包括汽车等公共交通工具都已配置WIFI功能，到2014年，全球配备WIFI功能的智能电子终端已经超过50亿台，第五代WIFI协议—802.11ac也应运而生。中国作为WIFI全球最大的市场，已经成为国内三大电信运营商抢夺市场占有率的主战场，成为学习生活、工业生产、商业办公必不可少的通信手段。

WIFI的通常配置一般包括一个或多个接入点AP（Access Point）和一个或多个客户终端（无线网卡）。工作时，每个AP接入点每隔100ms将服务單元标识SSID（即网络名称）通过beacons（信标）封包后广播，由于封包长度很短并且传输速率为1Mbps，因此可以确保能接受到封包的客户终端可以在最低1Mbps的速率下工作。接收到广播后，客户终端可以选择是否接入该AP，或根据信号强度判断与同一SSID的哪个AP相连。基于不同的配置，WIFI网络有以下两种工作模式：

（1）InfraStructure模式：由一个或多个与网络连接的AP和一系列无线客户终端组成，这些终端可以经由AP实现互相通信。一个AP和若干终端组合可以构成一个BSS（基本服务集合），两个或多个相同无线频率的BSS构成一个ESS（扩展服务集合），客户终端通过AP访问有线网上内容。

（2）Adhoc模式：由一些列无线客户终端构成，能在不需要AP的情况下实现同一IBSS（独立基本服务单元）下终端的相互通信，如图4所示。

针对本文拟设计的有手机业主通过WIFI模式实现身份验证和电梯控制的功能，考虑到一个电梯控制器要与多台手机终端进行通信，因此采用InfraStructure工作模式，AP接入点位于电梯控制器，手机终端可以在所构成的BSS下通过AP访问控制器，由控制器内部算法验证身份并控制电梯运行，同时把电梯运行状态等信息通过AP反馈至业主手机，从而在界面上显示。

参考文献

[1] 王雷，蓝箭，陈雪娟，陈峰.基于Android平台的无线WiFi控制方法[J].微型电脑应用，2012，28（07）：58-61.

[2] 赵亮，张维.基于Android技术的界面设计与研究[J].电脑知识与技术，2009，5（29）：8183-8185.

[3] 朱生，牟星亮，单康康.基于Android平台的应用程序开发研究[J].网络安全技术与应用，2013（10）：46-47+64.

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