Java ME 8 + Raspberry Pi + 传感器 =物联网世界（第 1 部分）

了解如何将传感器连接到 Raspberry Pi 并使用 Java 控制它们。

2014 年 9 月发布

最新版本的 Java ME 8 包含一个强大的 API，用于控制 LED、继电器、LCD、传感器、电机和开关等设备。

本文是关于如何使用通用输入/输出 (GPIO)、内部集成电路总线 (I2C)、串行外围接口总线 (SPI) 将电子传感器连接到 Raspberry Pi Model B 的三部分系列文章中的第一篇，或通用异步接收器/发送器 (UART) 接口。

通过使用 Java ME 8 控制具有不同类型接口的设备并将设备连接到 Raspberry Pi，我们可以创建一个物联网 (IoT) 世界。

本文重点介绍 GPIO 的使用，并展示了如何在 Java ME 8 中开发类的示例

使用 DFRobot 火焰传感器（型号 DFR0076）检测火焰
使用 HC-SR501 被动红外 (PIR) 运动检测器检测运动
使用 HC-SR04 超声波测距模块测量距离

注意：可以在此处下载此 NetBeans IDE 8.0 项目的完整示例代码。

设备 I/O API

设备 I/O API 规范为在小型嵌入式设备上运行的 Java 应用程序定义了通用外围设备 I/O API。它为一些最常见的外围设备定义了 API，包括以下内容：

GPIO 设备
I2C 设备
SPI 设备
模数转换器 (ADC)
数模转换器 (DAC)
UART 设备
内存映射 I/O (MMIO) 设备
AT 命令设备
看门狗定时器
脉冲计数器
脉宽调制 (PWM) 发生器
通用设备

我们将创建的电路

GPIO 设备可用作数字输入或数字输出，可禁用或启用，还可用于驱动“中断”线。但是，一个非常重要的考虑是所有 Raspberry Pi GPIO 引脚都在 3.3 V 下运行。因此，检查您要连接的设备的技术规格以确定它们使用的是 3.3 V 还是 5 V 非常重要。在某些情况下，您将需要使用这样的逻辑电平转换器。

连接火焰探测器

DFRobot 的 DFR0076 火焰传感器可用于检测大约 760 nm 至 1100 nm 之间的火焰或其他波长的光。我们可以将其连接到 3.3 V 或 5 V，检测范围约为 20 cm (4.8 V) 至 100 cm (1 V)。当检测到火灾时，它会拉高信号引脚。

让我们将火焰传感器连接到 Raspberry Pi 的 3.3 V、Gnd 和 GPIO 22 引脚，如图 3 所示，并为火焰探测器传感器控制创建一个 Java ME 8 类。

首先，创建一个类DFR0076Device 使用设备访问 API，并定义一个变量 pin 支持GPIO接口，如清单1所示。

public class DFR0076Device { private GPIOPin pin =null; //定义火焰传感器控制的引脚

清单 1. 火焰探测器传感器控件的类

接下来，创建一个使用 DeviceManager 初始化和激活 GPIO 22 引脚的类构造函数 API 和 GPIOPinConfig 类（参见清单 2）来建立以下条件：

设备名称：0
引脚编号：GPIO 22（通过pinGPIO指定） )
方向：仅输入
模式：上拉
触发：上升沿
初始值：false

public DFR0076Device(int pinGPIO) { ... pin =(GPIOPin) DeviceManager.open(new GPIOPinConfig(0, pinGPIO,GPIOPinConfig.DIR_INPUT_ONLY,GPIOPinConfig.MODE_INPUT_PULL_UP, GPIOPinConfig.TRIGGER_RISING_EDGE, false));...} 
 清单 2. 建立初始条件 
 
 现在，创建一个接收支持火焰检测事件的已定义侦听器类的方法，如清单 3 所示。
 public void setListener(PinListener fireListener) {... if (pin!=null) pin.setInputListener(flameListener);...}
 
 清单 3. 支持火焰检测事件的方法 
 
 完成后关闭 pin 并确保释放 pin 侦听器也很重要，如清单 4 所示。
 public void close() {... if (pin!=null){ pin.setInputListener(null); pin.close(); }...}
 
 清单 4. 关闭 pin 并释放监听器 
 
 现在，创建一个调用我们的代码的主 MIDlet，并定义一个用于处理火焰检测事件的侦听器类，如清单 5 所示。
 公共类 TestSensors 扩展 MIDlet { DFR0076Device 火焰；私有静态最终 int FLAME_DETECTOR_PIN =22; public void startApp() { //初始化火焰传感器flame =new DFR0076Device(FLAME_DETECTOR_PIN);火焰.setListener（新火焰传感器（））； } public void destroyApp(boolean unconditional) {flame.close();私有静态 int waitnext =1; class FlameSensor 实现 PinListener { public void valueChanged(PinEvent event) { if (event.getValue() &&--waitnext ==0) { System.out.println("WARNING Flame detected!!!");等待下一个 =10; } } }}
 
 清单 5. 创建一个 MIDlet 来调用我们的代码 
 连接移动检测器
 
 现在让我们为 TestSensors 添加运动检测器功能 中间件。为此，我们需要一个运动传感器，例如图 2 中所示的 HC-SR501。
 
 PIR 传感器使您能够感知运动。任何东西都会发出少量的红外线辐射，越热的东西发出的辐射就越多。 PIR 传感器能够检测其检测区域内发生的 IR 水平变化（例如，当人类进入房间时），从而感知运动。
 
 我们将使用的 PIR 传感器具有三个引脚：接地、数字输出和 3-5 Vdc 输入。空闲时，当未检测到运动时，数字输出信号将保持低电平。但是，当检测到运动时，数字输出信号将产生高电平脉冲 (3.3 V)。可以将数字输出引脚直接连接到 Raspberry Pi。
 
 为了测试，PIR 传感器有一个跳线（见图 4）。
  将跳线设置到“L”位置会创建一个（不可重复的）触发器。当跳线处于此位置时，感测事件发生后启用感测，从而允许连续运动检测。不再检测到运动后，输出仍保持低电平 3 秒。
 将跳线设置到“H”位置可创建可重复触发。当跳线设置为“H”（默认）位置时，感应事件发生后（即一旦输出为高电平）将禁用感应。
 
 
 您可以进行以下调整：
  顺时针调节灵敏度电位器，感应距离增加到7米左右；逆时针调整可将感应距离缩短至 3 米左右。
 顺时针调节延时电位器，感应延时延长至300秒；逆时针调整可将感应延迟缩短至 5 秒。
 
 
 让我们将 PIR 传感器连接到 Raspberry Pi 5 V、Gnd 和 GPIO 24 引脚，如图 3 所示，并创建一个 Java ME 8 类HCSR501Device 使用设备访问 API 对其进行控制，如清单 6 所示。
 public class HCSR501Device { private GPIOPin pin =null;
 
 清单 6. HCSR501Device 班级 
 
 然后，创建一个使用 DeviceManager 初始化和激活 GPIO 24 引脚的类构造函数 API 和 GPIOPinConfig 类（参见清单 7）来建立以下条件：
  设备名称：0
 引脚编号：GPIO 24（通过pinGPIO指定） )
 方向：仅输入
 模式：下拉
 触发：上升沿
 初始值：false
 在初始化 PIR 之前等待三秒钟
 
 public HCSR501Device(int pinGPIO) { ... pin =(GPIOPin) DeviceManager.open(new GPIOPinConfig(0, pinGPIO, GPIOPinConfig.DIR_INPUT_ONLY, GPIOPinConfig.MODE_INPUT_PULL_DOWN, GPIOPinConfig.TRIGGER_RISING_EDGE, false)); I2CUtils.I2Cdelay(3000); //等待3秒...}
 
 清单 7. 建立初始条件 
 
 现在，创建一个接收支持运动检测事件的已定义侦听器类的方法，如清单 8 所示。
 public void setListener(PinListener pirListener) {... if (pin!=null) pin.setInputListener(pirListener);...}
 
 清单 8. 支持运动检测事件的方法 
 
 完成后关闭 pin 并确保释放 pin 侦听器也很重要，如清单 9 所示。
 public void close() {... if (pin!=null){ pin.setInputListener(null); pin.close(); }...}
 
 清单 9. 关闭 pin 并释放监听器 
 
 
 
 让我们扩展 MIDlet 类以支持 PIR 传感器及其侦听器，如清单 10 所示。
 //定义HCSR501设备对象HCSR501Device pir;private static final int MOTION_DETECTOR_PIN =24;@Overridepublic void startApp() {... //初始化PIR传感器pir =new HCSR501Device(MOTION_DETECTOR_PIN); pir.setListener(new PirSensor());... }@Overridepublic void destroyApp(boolean unconditional) {... pir.close();...}//检查PIR Sensor是否有运动检测class PirSensor implementations PinListener { @Override public void valueChanged(PinEvent event) { if (event.getValue()) { System.out.println("WARNING Motion detection!!!"); } }}
 
 清单 10. 扩展 MIDlet 类以支持 PIR 传感器及其侦听器 
 
 
 
 有关更多详细信息：Java ME 8 + Raspberry Pi + 传感器 =IoT World（第 1 部分）
 

            

            
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