Diese Seite ist Teil des Projekts Automatische Gewächshauslüftung.

Die Android App habe ich mit App Inventor entwickelt. App Inventor ist ein vom MIT entwickeltes grafisches Online-Entwicklungssystem. Der Vorteil ist: App Inventor ist ein grafisches Online-Entwicklungssystem, der Nachteil ist: App Inventor ist ein grafisches Online-Entwicklungssystem. Im Prinzip wird eine App-Oberfläche aus den angebotenen Komponenten zusammengeklickt. Zu den benutzten Komponenten müssen dann die betreffenden Ereignisroutinen (Eventhandler) ebenfalls zusammengeklickt werden.

Die wichtigsten Gründe für die Entscheidung für App Inventor waren:

Das System ist einfach, man benötigt kaum Vorkenntnisse. Es gibt eine gute Anleitung und viele Beispiele.
Das Entwicklungsumgebung kümmert sich alle Details, die für eine App-Entwicklung notwendig sind. Man muss sich z.B. nicht um die Gestaltung der Manifest-Datei kümmern.
Dadurch, dass man nur die eingebauten Elemente nutzen kann, ist die Möglichkeit sehr eingeschränkt, syntaktische Fehler zu machen.
Man kann die Entwicklungsumgebung mit einem Android-Gerät in Echtzeit synchronisieren. Dadurch sind alle Anpassungen direkt sichtbar, was das Debugging deutlich angenehmer gestaltet, als es bei einer separaten Umgebung der Fall ist. Dort ist es jedes Mal notwendig, ein Build durchzuführen und die neue erstellte App zu laden.

Bei der Arbeit mit dem App Inventor hat sich ergeben:

Da es sich um eine Online-Entwicklungsumgebung handelt, muss die Internetverbindung gut sein. Wenn die Übertragungsraten zu klein sind, macht das Ganze keinen Spaß.
Man ist auf die angebotenen Komponenten beschränkt. Diese sind aber recht umfangreich.
Die Umgebung bietet keine Strukturierungsmöglichkeiten. Man kann lediglich einzelne Blöcke zu- und aufklappen. Bei größeren Anwendung verliert man schnell den Überblick. Die Ratschläge, die man unter Engineering and Debugging an App findet, sollte man wirklich beherzigen. D.h. die einzelnen Funktionalitäten mit kleinen Prototypen ausprobieren und das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten auf dem Papier entwerfen.

Das App Inventor-Projekt und das erstellte Android Application Package können hier heruntergeladen werden.

Konzept

Eine Applikation die keinen Programmfluss kennt, sondern immer nur auf Ereignisse reagiert, wie es bei einer Android App der Fall ist, entwickelt man am besten, indem man sich ein Screen-Layout entwirft und dessen Verhalten über einen endlichen Automaten (state machine) festlegt.

Die Applikation soll:

selbständig versuchen eine Verbindung zu der Lüftersteuerung aufzubauen
regelmäßig den Zustand der Steuerung, also z.B. die aktuell gemessene Temperatur, abrufen und anzeigen
die Parameter Lüftersteuerung anpassen können.

Screen-Layout
Zustandsautomat
Applikation

Screen-Layout

Die Struktur des Bildschirmaufbaus spiegelt die im Abschnitt Konzept gemachten Anforderungen wieder. Er besteht aus drei Blöcken:

Anzeige des Zustands i.W. der Verbindungsstatus
Anzeige der aktuellen Werte
Anzeige der aktuellen Steuerparameter.

Titel der App

Verbindungsstatus

Anzeige der aktuellen Werte

Anzeige und Eingabe der Steuerparameter

Moduseinstellung / manuelle Lüftersteuerung

Screenshots

Zustand "Connected"

Zustand "Disconnected"

Der Block zur Zustandsanzeige besteht aus 6 Komponenten:

Die HorizontalArrangement-Komponente haConnection fasst diesen Block zusammen.

Die beiden Label Spacer1 und Spacer2 jeweils links und rechts haben beide die Width Fill Parent und zentrieren die drei Image-Komponenten. Damit sie unsichtbar sind, ist TextColor auf None eingestellt.

Das linke Image imgSmartphone und das rechte imgGreenhouse sind fix. Das mittlere Image imgConnection wird jeweils an den aktuellen Status angepasst und ist animiert.

Die Anzeige der aktuellen Werte besteht aus einer Überschrift und vier Blöcken für die einzelnen Werte für aktuelle Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Modus und Lüfterstatus:

Für jeden Wert gibt es eine HorizontalArrangement-Komponente ha..., die den Block zusammenfasst.

Die Blöcke für die numerischen Werte bestehen jeweils aus drei Labeln zur Anzeige des Namens (txt...), des aktuellen Werten (dsp...) und zur Anzeige der Maßeinheit (txt...Unit).

Die Blöcke für die nominalen Werte bestehen jeweils ebenfalls aus drei Labeln zur Anzeige des Namens (txt...), einem Spacer zur Ausrichtung (Spacer...) und zur Anzeige des Zustands (dsp...).

Der Bereich zur Anzeige und Anpassung der Parameter für die Lüftersteuerung besteht aus einer Überschriftenzeile, fünf Blöcken für die numerischen Parameter mit einem Slider zur Anzeige und Einstellung und einem Block mit drei Schaltflächen für die Einstellung des Modus und des Lüfterstatus.

Für jeden Wert gibt es eine HorizontalArrangement-Komponente ha..., die den Block zusammenfasst.

Die Blöcke für die numerischen Werte bestehen jeweils aus einem Labeln zur Anzeige des Namens (txt...), einem Slider zur Anzeige und Einstellung des aktuellen Werten (sl...) und ein Label zur Anzeige des aktuellen Wertes in numerischer Form (dsp...).

Die drei Schaltflächen werden jeweils durch ein Label getrennt. Diese haben die Width Fill Parent und sorgen für die Zentrierung der Schaltflächen.

Zustandsautomat

Eine ereignisgesteuerte Applikation steuert man am besten durch einen Zustandsautomaten. Zwei Zustände "Disconnected" und "Connected" sind auf Grund des oben gesagten relativ klar. Der dritte Zustand "UpdatePending" sammelt die Anpassungen der Steuerparameter und sendet alle nach Ablauf einer Latenzzeit geschlossen in einem Block an die Lüftersteuerung. Würde man jede Änderung der Slider übertragen, würden während des Schiebens mehrmals eine Anpassung versandt. Dies ist zum einen unnötig, weil nur die Übertragung des Endstands des Slider übertragen werden muss und zum anderen kann die Steuerung die schnellen Änderungsanforderungen gar nicht verarbeiten. Schließlich müssen die Daten ins EEPROM übertragen werden.

Disconnected
Eine Bluetooth-Verbindung zum Lüftungssteuerung besteht nicht

Symbol
Auslöser	Initial oder nach einem Übertragungsfehler
GUI	sämtliche Bedienelemente sind gesperrt
Entry	Verbindung sicher schließen, Timer initialisieren
Do	Verbindung herstellen (über Timer getriggert)
Exit	-

Connected
Eine Bluetooth-Verbindung zum Lüftungssteuerung besteht

Symbol
Auslöser	Die BT-Verbindung wurde hergestellt
GUI	sämtliche Bedienelemente sind freigegeben
Entry	Timer initialisieren
Do	Status abfragen und anzeigen (über Timer getriggert)
Exit	-

UpdatePending
Geänderte Steuerparameter müssen übertragen werden

Symbol
Auslöser	Über einen der Slider wurde ein Steuerparameter geändert
GUI	sämtliche Bedienelemente sind freigegeben
Entry	Statusabfrage stoppen, Timer initialisieren
Do	Auf Ablauf des Timers warten, erneute Parameteränderung startet den Timer erneut
Exit	Steuerparameter übertragen

Applikation

Im Folgenden wird die Implementierung des Zustandsautomaten und die Besonderheiten der Benutzeroberfläche beschrieben.

Zum Zustandsautomaten gehören

die Variable State zur Speicherung des aktuellen Zustands
der Eventhandler Screen1.Initialize, in dem die Initialisierung bei Programmstart vorgenommen wird
die Eintrittsaktionen enterDisconnected, enterConnected und enterUpdatePending
die Austrittaktion updateParamters für den Zustand UpdatePending
der Timer clkDoState, über den die verschiedenen Zustandsaktivitäten (doActivity) angestoßen werden
- tryConnect im Zustand Disconnected versucht regelmäßig eine Bluetooth-Verbindung aufzubauen
- updateState ruft in regelmäßigen Abständen die Zustandsdaten der Gewächshaussteuerung ab und zeigt sie an
- im Zustand UpdatePending wird über den Timer geprüft, ob der Anwender die Einstellung der Slider beendet hat
der Eventhandler Screen1.BackPressed, der die Applikation zurücksetzt
der Eventhandler Screen1.ErrorOccurred, der nach einem unvorhergesehenen Fehler die Applikation in einen definierten Zustand zurückversetzt
die Hilfsfunktionen ShowState und SetSliderValue zur Anzeige des Gewächshauszustands auf dem Display
die Hilfsfunktion Delay zur Erzeugung einer Warteschleife.

Zur Steuerung der Benutzeroberfläche gehören

der Eventhandler handlePositionChanged, der bei Einstellungsänderungen der Slider aktiviert wird
die Eventhandler btnFanOn.Click, btn.FanOff.Click und btnAuro.Click für die Schaltflächen
der Timer clkAnimate für die Animation des Verbindungs-Icons.

Implementierung des Zustandsautomaten
Implementierung der GUI-Komponenten

Projekt-Übersicht

Felder
GreenhouseMac	MAC-Adresse des Bluetooth-Transceivers
State	Speicherung des aktuellen Zustands
SlidersEnabled	Unterdrückt die Behandlung von PositionChanged-Events der Slider
AnimatedPictures	Zweidimensionale Liste zur Referenz auf die Animiation-Icons
AnimationCount	Zustandszähler für die Animation
txtModeAuto	Textkonstante für Modusanzeige
txtModeMan	Textkonstante für Modusanzeige
txtFanOff	Textkonstante für Zustandsanzeige Lüfter
txtFanOn	Textkonstante für Zustandsanzeige Lüfter
Komponenten
Screen1	Hauptanzeige-Seite
btGreenHouse	Bluetooth-Client zur Datenübertragung von und zu der Gewächshaussteuerung
clkDoState	Timer zum Anstoßen der Zustandsaktivitäten
ntNotifier	Notifier zur Anzeige unvorhergesehener Fehler
clkAnimate	Timer zur Steuerung der Animation des Verbindungs-Icons
Eventhandler
Sreen1.Initialize	Initialisierung des Zustandsautomaten
Screen1.BackPressed	Applikations-Ende
Screen1.ErrorOccurred	Fehlerbehandlung
clkDoState.Timer	Anstoßen der Zustandsaktivitäten
clkAnimate.Timer	Bildwechsel durchführen
slMaxTemp.PositionChanged	Einstellung der maximalen Temperatur wurde geändert
slMinTemp.PositionChanged	Einstellung der minimalen Temperatur wurde geändert
slMaxHum.PositionChanged	Einstellung der maximalen Luftfeuchtigkeit wurde geändert
slPhaseDuration.PositionChanged	Einstellung der Phasendauer wurde geändert
slBtTimeout.PositionChanged	Einstellung des Bluetooth-Verbindung-Timeout wurde geändert
btnFanOff.Click	Schaltfläche "Lüfter Aus" gedrückt
btnFanOn.Click	Schaltfläche "Lüfter An" gedrückt
btnAuto.Click	Schaltfläche "Automatische Stuerung" gedrückt
Funktionen
enterConnected	Zustand Connected einstellen
enterDisconnected	Zustand Disconnected einstellen
enterUpdatePending	Zustand UpdatePending einstellen
tryConnect	Bluetooth-Verbindung zur Gewächshaussteuerung herstellen
UpdateState	Zustandsdaten der Gewächshaussteuerung abrufen und anzeigen
ShowState	Zustandsdaten der Gewächshaussteuerung anzeigen
SetSliderValue	Position der Slider unter Berücksichtigung der Fließkommaeigenschaft einstellen
Delay	Warteschleife
updateParamters	Parameteränderungen zur Gewächshaussteuerung übertragen
handlePositionChanged	Gemeinsamer Eventhandler für die Slieder

Implementierung des Zustandsautomaten
Implementierung der GUI-Komponenten

Das App Inventor-Projekt und das erstellte Android Application Package können hier heruntergeladen werden.