1. 背景介紹
2011年Google推出Android開放配件協議AOA（Android Open Accessory Protocol）及配件開發工具包ADK（Accessory Development Kit）。當時開源硬件和硬件創業都比較熱，其中以Arduino平臺爲代表。Google想借着這個硬件平臺開拓智能傢俱的市場，藉此推出了AOA協議和對應的開發平臺，以便打通Android手機和周邊硬件的連接通道，從而擴大Android的生態鏈。2012年Google推出了2.0版本的協議，增加了音頻相關的支持，隨後沒有進一步的更新。從目前的狀況看，這個協議並沒有被廣泛的認可和使用。最近的消息是2014年Google發佈的Android Auto基於該協議構建了Android Auto Porotocol，Google未來可能會將其作爲Android系統與周邊硬件進行USB連接的基礎協議。
更多背景資料請參考Google 2011 I/O大會視頻， 其中36分後開始介紹AOA。下面主要針對AOA協議及其開發進行分析和介紹。
2. 協議分析
2.1 Android 系統與配件的連接方式
Android系統官方定義了兩種連接配件的方式：藍牙和USB，未來可能提供WiFi的連接方式。
藍牙連接
Android系統定義的連接配件協議是SSP/A2DP，這些都是很成熟的協議，其優點很明顯——開發資源豐富，協議穩定，並且藍牙本身是無線連接，使用方便，儘管覆蓋距離沒有手機信號覆蓋範圍大，但已能夠滿足日常所需。缺點主要是傳輸帶寬有限，特別是給配件傳輸高保真音頻基本是不可能的。另外一個問題是耗電，不過隨着低功耗藍牙協議的推出這個問題已經得到解決。
USB連接
相較藍牙連接，USB連接本身具有傳輸穩定、帶寬高、持續供電的優點，不過其缺點也比較突出，通訊距離比較短，有線連接對於遙控設備不是很方便。至於連接協議，Google並沒有借用現有的USB協議，而是另起爐竈定義了自己的協議—— AOA（Android Open Accessory Protocol），其中的緣由已經不得而知。說句題外話，Android Auto正是看到USB連接的優點比較適合手機與車機連接的，在第一版的Android Auto中選擇了這種連接方式。
WiFi連接
這種連接方式可以解決藍牙帶寬不足的問題，又可以提供較好的覆蓋範圍，不過Google目前還沒有公開支持。只是從Android Auto的發佈會視頻中得知未來可能會使用WiFi-Direct協議，車內互聯是現在可以看得到的應用場景。
2.2 USB通訊模式
這裏主要討論的USB通訊模式包括：USB Slave模式，USB Host模式(例如OTG)，USB 配件模式(例如AOA)
USB Slave模式
這種模式通常應用於PC與Android手機連接，PC端作爲服務的提供方，主要完成設備枚舉，搜索相關驅動並完成安裝，建立數據通路等工作。該模式下PC對Android手機供電。
USB Host模式
這種模式通常應用於Android手機以OTG連接的方式連接外設，比如：鍵盤，鼠標等。Android手機端是簡化版的USB host端 ———— USB Embedded Host。它通過內置的外圍設備列表TPL(Target Peripheral List)完成設備枚舉和驅動加載，不具有加載未知設備驅動的能力。該模式下Android手機對外設供電。
USB 配件模式
這種模式是Android定義的一種新的通訊模式，它將配件作爲協議交互的主要角色，配件內置USB Embedded Host端，可以爲Android手機供電，並且識別Android手機，建立數據通道。使得配件成爲一個簡化版的PC Host端，方便市面上Android手機拓展其功能。官方宣稱Android 2.3.4增加lib庫即可支持，Android 3.1以上系統直接支持。
2.3 AOA協議工作過程
協議整體交互圖：
- 配件端等待手機連接
- 手機接入配件
- 配件通過USB驅動的控制通道（0通道）獲取手機的vendor ID與product ID
- 配件分析獲取的vendor ID是否爲0x2D01, 0x2D02, 0x2D03或0x2D04，以及product ID是否爲0x18D1。如果均符合，則說件現在手機已經是配件模式，可以按照配件模式的要求直接重新配置USB端點和接口。否則啓動嘗試進入配件模式流程。
- 確定手機已經進入配件模式，重新枚舉USB設備，手機重新進行USB協商。
- 按照配件模式重新配置USB端點和接口，建立配件模式的數據通道。
嘗試啓動配件模式交互流程：
- 配件發送序號51的USB請求報文，手機收到後查詢自己的AOA協議版本，發送響應報文給配件。
- 配件校驗協議版本號，目前爲1或2，其他的均爲不支持。
- 配件發送序號52的USB請求報文，通過Index字段攜帶配件自身信息，包括製造商，型號，版本，設備描述，序列號，URI等。手機根據這些信息啓動響應的APP。
- 配件發送序號53的USB請求報文，切換USB模式，主要是根據切換vendor ID和product ID。
- 重新枚舉USB設備，準備建立AOA數據通道。
3. 軟件開發
Android 提供了ADK(Accessory Development Kit)幫助開發者進行配件開發。ADK是一套完整的開發環境，基於Arduino 開源硬件平臺，主要包括：
- USB主控板（Arduino Mega2560）及對應的firmware
- USB Host Shield 及相應的library
- Android Accessory protocol library
- 一些Sensor和接口library
- Android 手機控制APK
ADK開發平臺結構如下圖：
從上圖可以看出，Arduino平臺幫助開發者實現了AOA協議和Host驅動，從而搭建出一套Android手機與配件直接通訊的數據通道。整個結構有些像路由器的轉發，Arduino平臺將手機的控制命令轉發給硬件控制器，使得手機可以控制硬件。
Android ADK開發主要包括三個方面：Arduino硬件開發環境搭建、Android手機軟件開發、配件硬件開發。
Arduino硬件開發環境搭建
具體參見官網詳細流程。這裏簡單說一下做的事情，Arduino開發板是一個嵌入式系統，首先需要在PC機上搭建對應的開發環境，主要是lib庫，編譯環境，而後爲嵌入式系統燒入對應的固件，保證可以和PC機正常通訊，而且能夠正確工作即可。
Android手機軟件開發
相關接口和文檔參見官網。Androd系統的framework和kernel已經處理的AOA協議大部分工作，APP開發者只需響應對應的通知事件即可。Android將Accessory的大部分實現均封裝在UsbAccessory類中，主要流程是：
- 接收連接建立通知
- 枚舉可用設備
- 獲取訪問權限
- 建立通訊通道
- 發送控制命令，接收控制響應
配件硬件開發
主要是指配件的硬件設計及相應的驅動開發，每個硬件都不相同，這裏不做進一步討論。