Construindo Seu Próprio Dispositivo Android com um Raspberry Pi

Os smartphones tornaram-se uma tecnologia padrão da qual a maioria de nós agora depende no dia a dia. Seja para trabalho, lazer, ou ambos, nos encontramos usando dispositivos inteligentes com mais frequência. Não apenas nossos telefones se tornaram "inteligentes", mas até mesmo os simples reprodutores de MP3 se tornaram inteligentes. Desde o lançamento do sistema operacional Android gratuito, os fabricantes se afastaram dos sistemas operacionais personalizados para soluções Android prontas para uso. Desde dispositivos de infotenimento encontrados em carros e aviões até quiosques básicos, o Android tornou-se tão onipresente que encontrou seu caminho até mesmo nos dispositivos mais simples.

Quando procurei online por um MP3 básico para o meu filho, rapidamente descobri que há uma infinidade de opções que executam o sistema operacional Android em dispositivos semelhantes a smartphones. Esses dispositivos não vêm com rádios celulares (para fazer chamadas telefônicas), mas são tão equipados quanto um tablet comum - apenas um pouco menores. Meu objetivo era encontrar algo que pudesse apenas tocar música baixada ou rodar um ou dois aplicativos (por exemplo, Spotify ou Audible). Embora a maioria dos dispositivos que encontrei online tivesse algum tipo de aplicativo de "controle parental", não achei que fosse muito abrangente e ainda deixava muitas configurações e até aplicativos (como o Chrome) acessíveis. Além disso, os aplicativos de bloqueio parental eram apenas isso - aplicativos. Eles não estavam integrados ao sistema operacional, o que significa que alguém poderia encontrar maneiras de contorná-los. À medida que investigava mais, descobri que a maioria desses dispositivos estava executando versões bastante antigas do sistema operacional Android. Isso significava que aplicativos e recursos mais novos não poderiam ser executados nos dispositivos. 

Descobri muito rapidamente que, se eu realmente quisesse ter controle sobre meu dispositivo Android, eu precisaria comprar um smartphone/tablet completo (de um grande nome da indústria) ou eu poderia construir o meu próprio. Naturalmente, como engenheiro, optei por construir o meu próprio e trouxe meu filho junto nessa jornada para mostrar a ele o que é necessário para montar algo assim. Este artigo captura minha experiência ao longo dessa jornada e como construímos nosso próprio dispositivo Android.

Atalhos Quando Você Precisa Deles

Construir um dispositivo Android portátil (como um tablet ou smartphone) do zero é bastante complexo. Os componentes, a circuitaria e até mesmo o layout da PCB do dispositivo podem ser extremamente complexos. Como resultado, o custo inicial para montar algo, mesmo baseado em placas de avaliação de fabricantes como a Qualcomm, pode ser extremamente caro. 

Conheça o Raspberry Pi. Este computador de placa única (SBC) tornou-se extremamente poderoso a um preço muito competitivo. No momento da redação, o Raspberry Pi 5 poderia rodar a versão mais recente do Android (15) com um preço de compra de $50 para o modelo mais básico. Este SBC vem com tudo o que você precisa, incluindo portas USB, uma entrada para fone de ouvido e saídas de vídeo para conectar a uma tela sensível ao toque ou monitor. Embora requeira uma fonte de energia externa, poderia-se reduzir o tamanho do pacote final adicionando uma PCB personalizada ao módulo de computação que contém baterias recarregáveis e um circuito de carregamento. O dispositivo Android “portátil” personalizado que meu filho e eu decidimos construir usava uma tela sensível ao toque externa, uma caixa e um Raspberry Pi 4 (rodando Android 14).

Construindo o Dispositivo

Adicionar uma tela sensível ao toque ao seu dispositivo Raspberry Pi tornou-se bastante fácil hoje em dia, com muitas empresas de faça-você-mesmo fornecendo soluções prontas para uso. Eu escolhi a tela sensível ao toque de 4,3 polegadas da Waveshare que veio com uma caixa. Você pode encontrar muitas telas sensíveis ao toque diferentes, incluindo a oficial para o Raspberry Pi, mas você precisa garantir que ela venha com o cabo flat que é conectado ao Raspberry Pi - não uma com entrada HDMI. Muitas telas sensíveis ao toque por aí funcionam como monitores com capacidade de toque usando uma entrada USB (ou seja, HDMI + USB vs. cabo flat). Embora isso funcione, a solução com cabo flat é muito mais limpa e compacta.

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Quando você compra uma tela sensível ao toque (e caixa), haverá algum hardware mecânico que precisará ser montado. No meu caso, tive que instalar os espaçadores na tela sensível ao toque e o ventilador na caixa, assim:

Você também precisará observar o conector de energia para o ventilador. O ventilador precisa ser conectado a uma fonte de alimentação de 5 volts (o fio vermelho) e à conexão de terra (fio preto). Como demonstrado na Figura 2, você pode conectar isso aos pinos 4 e 6 no cabeçalho GPIO do Raspberry Pi.

Uma vez que o cabo do ventilador esteja conectado, você também precisa garantir que o cabo flat esteja conectado à tela sensível ao toque. Isso pode ser um pouco complicado de instalar, então preste atenção extra ao mecanismo de travamento e certifique-se de que o cabo flat esteja alinhado e inserido perfeitamente.

Neste ponto, você pode colocar o conjunto Raspberry Pi/Tela sensível ao toque no gabinete.

Gravando a Imagem

Você pode baixar a imagem do LineageOS 21 para Raspberry Pi do site do KonstaKANG. Usando a ferramenta Raspberry Pi Imager ou o Balena Etcher, grave a imagem em um cartão MicroSD de alta velocidade (por exemplo, SanDisk Ultra). Após fazer isso, insira o cartão MicroSD no Raspberry Pi (requerendo que você o remova do gabinete) e ligue-o. O dispositivo leva um tempo para carregar (especialmente na primeira vez). Você será recebido com uma tela de carregamento que se parece com isso:

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Uma vez que ele carregue, você verá a tela inicial. Você pode tocar nos botões abaixo para encontrar seus aplicativos. Nesta imagem, eu já modifiquei a orientação e redimensionei os ícones para serem um pouco maiores.

Todas essas opções podem ser encontradas nas configurações. Pode levar algum tempo para encontrar o layout que mais lhe agrada, então, reserve um tempo para brincar com todas as configurações.

Um dos aspectos mais empolgantes deste projeto é a capacidade de usar os pinos GPIO do Raspberry Pi. Você pode criar um botão personalizado de ligar/desligar ou até mesmo escrever alguns aplicativos personalizados para interagir com periféricos através dos cabeçalhos GPIO.

Também é importante notar que não existe uma loja do Google onde você pode baixar aplicativos. Isso significa que você precisa instalar APKs diretamente ou seguir instruções adicionais de KonstaKANG para instalar o pacote de aplicativos do Google. Você também pode habilitar o acesso root clicando na opção “Sobre o telefone” nas configurações e depois tocando algumas vezes no número da versão. Isso lhe dará a capacidade de remover aplicativos como o Chrome ou fazer quaisquer alterações no nível de root no sistema operacional.

Conclusão

Neste artigo, exploramos o processo de construção de um dispositivo Android portátil personalizado usando um Raspberry Pi, um conjunto de tela sensível ao toque e um pouco do bom e velho faça-você-mesmo. Embora existam soluções prontas, criar um dispositivo personalizado oferece maior controle, personalização e uma valiosa experiência de aprendizado. Este projeto não só forneceu um reprodutor de MP3 funcional, mas também uma oportunidade prática para entender hardware, software e integração de sistemas. Seja por diversão, educação ou necessidades específicas, construir seu próprio dispositivo Android é um projeto gratificante que vale a pena explorar.

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