定制android系统开发_android定制系统开发 - CSDN
  • Android系统定制

    2018-01-12 14:00:12
    深入浅出 - Android系统移植与平台开发(1)- Android系统的定制 http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/30113417?utm_source=tuicool 4.3定制Android平台系统 通常产品厂商在拿到Android源码后会...
    深入浅出 - Android系统移植与平台开发(1)- Android系统的定制  

    http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/30113417?utm_source=tuicool

    4.3定制Android平台系统

    通常产品厂商在拿到Android源码后会在Android源码基础上进行定制修改,以匹配适应自己的产品,从本节开始,我们从最原始的Android源码系统里一步一步定制出自己的Android系统。本节主要内容包含:根据Android源码,添加新产品编译项,定制系统启动界面和文字,定制系统启动动画和声音,定制系统桌面。

    4.3.1 添加新产品编译项

    Android系统的源代码是一个逻辑结构非常独立工程,在一套Android源码中可以编译出多个产品映像,在需要编译某一个产品系统时,只要通过lunch命令选择产品编译项即可。本节我们介绍如何在Android源码中创建新产品编译项并定制编译出该产品系统。

    在创建新产品编译项时,要先了解下面几个概念:

    Ø 目标产品:具体指某个最终用户买到的Android设备,如:iPhone5,乐PhoneS2,小米手机等。

    Ø 产品系列:开发手机的团队通常由同一团队打造,在研发出一款产品后,往往要继续在其基础上研发出新产品,新产品往往是在老产品的硬件或软件基础上做一些升级,这些产品们就是一个产品系列。比如:联想的乐Phone系列手机包含:乐PhoneS1和乐PhoneS2,他们同属于一个系列。

    Ø 目标设备:目标设备可以理解为手机主板,它是指手机设备硬件配置信息的集合体,每个手机产品都有设备硬件配置,一个设备硬件配置可能被不同产品使用,同一手机有高配置版本和低配置版本,如乐PhoneS2有512M RAM、8G Flash容量版本和1G RAM 、16G Flash容量版本。

    在Android编译系统中,每个编译项编译出一个产品系统,每个目标产品都对应一个目标设备,一个产品系列包含多个不同的产品,一个目标设备可能被多个产品配置使用。

    由前面描述可知,同一系列的新老产品之间可以存在“继承关系”,新产品是老产品的“子产品”,老产品是新产品的“父产品”,子产品可以复用父产品的特性,还可以重写、扩展父产品。如:老产品不支持NFC近距离通信技术,新产品支持NFC技术。同样,设备主板间也存在“继承关系”。

     

    图x-x 产品、设备与编译项关系图

     

    如图x-x所示,某一产品系列包含3个产品,2个目标设备,其中产品2继承了产品1,产品2 使用了设备2,它是基于产品1所使用的设备1的升级。产品3使用了和产品2一样的设备2,他们硬件配置一样,但是却不是同一产品,3个不同产品都对应一个产品编译项。

    在Android编译系统中,产品编译项相关配置文件都在device/<厂商名>/目录下。厂商的产品列表由AndroidProducts.mk文件定义,目标产品信息由<产品名>.mk定义,目标设备信息由BoardConfig.mk和AndroidBoard.mk定义。创建新产品的编译项就是创建上述几个mk文件的过程。

    1.      创建厂商目录

    不同的手机厂商对应device/下不同目录,在厂商目录下放置该厂商的产品相关信息,我们厂商名定义为mycompany。

    $ cd ~/android/android_source

    $ mkdir device/mycompany

    2.      在厂商目录下创建设备目录

    定义设备名为myphone。

    $ mkdir device/mycompany/myphone

    3.      添加新产品编译项配置文件,该配置文件在执行source build/envsetup.sh时,被加载执行

    $ vim device/mycompany/myphone/vendorsetup.sh

    在vendorsetup.sh文件时添加下面一条命令,用于向编译系统添加编译项,新添加的产品名为:myproduct,编译类型为eng。

    add_lunch_combo myproduct-eng

    注:add_lunch_combo命令是build/envsetup.sh脚本中定义的函数,表示将一个新产品编译项添加到lunch菜单里。

    4.      创建产品列表配置文件AndroidProducts.mk

    AndroidProducts.mk文件用于定义当前厂商所拥有的所有产品列表,每个产品都对应一个配置文件:

    $ vimdevice/mycompany/myphone/AndroidProducts.mk

    在产品列表配置文件中添加如下内容:

    PRODUCT_MAKEFILES := \

       $(LOCAL_DIR)/full_product.mk

    注:PRODUCT_MAKEFILES变量用于保存所有产品配置信息列表,$(LOCAL_DIR)表示当前目录,full_product.mk表示某一款产品的配置文件。

    5.      配置full_product.mk文件,定义产品的配置信息,添加如下内容:

    include build/target/product/languages_full.mk

    include build/target/product/full.mk

     

    # Discard inherited values and use our owninstead.

    PRODUCT_NAME := myproduct

    PRODUCT_DEVICE := myphone

    产品配置也可以和Java中的类一样被继承,通过inclulde命令可以将指定的文件包含进来,然后在后面可以对里面的内容进行重写。一般而言不同的产品产品名和设备名都不一样,在full_product.mk中对继承的full.mk中的产品名和设备名进行重写:PRODUCT_NAME为myproduct,PRODUCT_DEVICE为myphone。

    在full_product.mk文件中继承的languages_full.mk内容如下:

    @build/target/product/languages_full.mk

    PRODUCT_LOCALES := en_US fr_FR it_IT es_ES de_DEnl_NL cs_CZ pl_PL ja_JP zh_TW zh_CN ru_RU ko_KR nb_NO es_US da_DK el_GR tr_TRpt_PT pt_BR rm_CH sv_SE bg_BG ca_ES en_GB fi_FI hr_HR hu_HU in_ID iw_IL lt_LTlv_LV ro_RO sk_SK sl_SI sr_RS uk_UA vi_VN tl_PH

    该配置文件里表示的是当前产品系统里默认支持的本地语言,由上述配置信息可知,它基本包含了Android所支持的所有语言包。

    @build/target/product/full.mk

    PRODUCT_PACKAGES := \

       OpenWnn \

       PinyinIME \

        VoiceDialer\

       libWnnEngDic \

       libWnnJpnDic \

       libwnndict

     

    # Additional settings used in all AOSP builds

    PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES := \

       keyguard.no_require_sim=true \

       ro.com.android.dateformat=MM-dd-yyyy \

       ro.com.android.dataroaming=true \

       ro.ril.hsxpa=1 \

       ro.ril.gprsclass=10

     

    PRODUCT_COPY_FILES := \

       development/data/etc/apns-conf.xml:system/etc/apns-conf.xml \

       development/data/etc/vold.conf:system/etc/vold.conf

     

    # Pick up some sounds - stick with the shortlist to save space

    # on smaller devices.

    $(call inherit-product,frameworks/base/data/sounds/OriginalAudio.mk)

     

    # Get the TTS language packs

    $(call inherit-product-if-exists,external/svox/pico/lang/all_pico_languages.mk)

     

    # Get a list of languages. We use the small listto save space

    # on smaller devices.

    $(call inherit-product,build/target/product/languages_small.mk)

     

    $(call inherit-product,build/target/product/generic.mk)

     

    # Overrides

    PRODUCT_NAME := full

    PRODUCT_BRAND := generic

    PRODUCT_DEVICE := generic

    PRODUCT_MODEL := Full Android

    继承的full.mk文件内容比较多,我们将主要的一些变量列出如表x-x所示。

    变量名

    作用

    使用方式

    PRODUCT_PACKAGES

    系统预置的模块列表,不仅仅只是Android应用程序,还可以包含库,可执行程序等

    直接将系统中要安装的模块名以空格隔开列出

    PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES

    系统设置的属性值

    将所有预设的属性以空格隔开列出,属性格式为:key-value

    PRODUCT_COPY_FILES

    要拷贝的文件

    将文件列表拷贝到文件系统中,文件格式为:源文件:目标文件

    PRODUCT_NAME

    产品名

    该产品名要和编译项中产品名一致

    PRODUCT_BRAND

    产品品牌

     

    PRODUCT_DEVICE

    产品对应的设备名

    该名字要和产品设备主板配置文件(BoardConfig.mk)所在目录名一致

    PRODUCT_MODEL

     

     

    总结:我们自己定义的full_product产品继承了build/target/product/目录下的full.mk和languages_full.mk,full.mk文件是Android系统定义的一个“通用产品”,languages_full.mk文件是全部语言包配置文件,这样,自己的产品full_product就具有了通用产品的特点并且支持全部语言包。

    6.      定义目标产品对应的设备配置文件AndroidBoard.mk和BoardConfig.mk

    同样的道理,我们可以继承使用通用设备配置文件:build/target/board/generic/目录下的AndroidBoard.mk和BoardConfig.mk文件。

    Ø 创建AndroidBoard.mk和BoardConfig.mk文件

    $ touch AndroidBoard.mk BoardConfig.mk

    Ø 添加AndoridBoard.mk的内容如下:

    @ device/mycompany/myphone/AndroidBoard.mk

    include build/target/board/generic/AndroidBoard.mk

    “继承”的父AndroidBoard.mk,其内容:

    @build/target/board/generic/AndroidBoard.mk

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

     

    file := $(TARGET_OUT_KEYLAYOUT)/tuttle2.kl           # Linux内核按键码布局文件

    ALL_PREBUILT += $(file)

    $(file) : $(LOCAL_PATH)/tuttle2.kl | $(ACP)

             $(transform-prebuilt-to-target)

     

    include $(CLEAR_VARS)

    LOCAL_SRC_FILES := tuttle2.kcm            # Android按键码映射文件

    include $(BUILD_KEY_CHAR_MAP)

    其实build/target/board/generic/AndroidBoard.mk文件里只是拷贝了按键映射文件和默认系统属性文件,我们可以将其内容直接拷贝到device/mycompany/myphone/AndroidBoard.mk中。

    Ø 添加BoardConfig.mk的内容如下:

    @ device/mycompany/myphone/BoardConfig.mk

    includebuild/target/board/generic/BoardConfig.mk

    “继承”的父BoardConfig.mk内容:

    @build/target/board/generic/BoardConfig.mk

    # config.mk

    #

    # Product-specific compile-time definitions.

    #

     

    # The generic product target doesn't have anyhardware-specific pieces.

    TARGET_NO_BOOTLOADER := true                  # 当前设备是否没有Bootloader

    TARGET_NO_KERNEL := true                            # 当前设备是否没有Linux内核

    TARGET_CPU_ABI := armeabi                           # 当前设备支持的目标架构

    HAVE_HTC_AUDIO_DRIVER := true                   # 是否使用HTC的音频驱动

    BOARD_USES_GENERIC_AUDIO := true          # 是否使用通用音频技术

     

    # no hardware camera

    USE_CAMERA_STUB := true                    # 是否使用摄像头Stub

    通过BoardConfig.mk的信息可知,其实该文件就是定义了一些设备硬件相关的一些变量,这些变量用来裁剪系统的功能,决定Android系统可运行的体系构架。

    7.      根据需要定义产品默认属性和键值信息

    Android系统的属性服务类似于Windows的注册表,记录着系统的一些设置信息,我们可以在新产品中预定义一些属性值来设置自己产品。在Android编译系统中,属性都保存在xxx.prop文件中,在build/target/board/generic/system.prop中定义了默认的属性,我们可以在它基础上进行修改。

    复制属性文件:

    $ cp build/target/board/generic/system.prop  device/mycompany/myphone/

    在Android系统中,底层使用Linux内核来接收来自按键硬件上报的键值信息,上层处理用户按键的是Android的框架,二者之间通过两个键值布局文件来进行键值的映射。

    Ø Keylayout文件:按键布局文件,以kl后缀命名,该文件用来定义按键驱动里上报的键值号(数字)和Linux内核中通过event事件上报的键值(字符)之间的映射关系。kl文件要放在/system/usr/keylayout/目录下或/data/usr/keylayout/目录下。

    Ø KeyCharMap文件:键值字符映射文件,以kcm后缀命名,它用来将Linux内核上报来的键值(字符)进行转换,转换成Android系统里可以识别的键盘码或组合按键。kcm文件要放在/system/usr/keychars/目录下或/data/usr/keychars/目录下。

    上述两个按键映射文件使用按键驱动名作为其文件名,如果没有驱动名对应的布局文件,则使用/system/usr/keylayout/qwerty.kl和/system/usr/keychars/qwerty.kcm作为默认的按键映射文件。这两个文件名都通过AndroidBoard.mk文件负责拷贝和安装。

    如果我们要使用模拟器作为目标设备,只需要将源码build/target/board/generic/目录里的tuttole2.kl和tuttle2.kcm拷贝到AndroidBoard.mk所在的目录中即可。

    $ cp build/target/board/generic/tuttle2.kl  device/mycompany/myphone/tuttle2.kl

    $ cp build/target/board/generic/tuttle2.kcm  device/mycompany/myphone/tuttle2.kcm 

    如果想要自定义系统的物理按键与Android系统的按键映射关系,则需要在tuttle2.kl和tuttle2.kcm的基础上进行修改,然后再修改AndroidBoard.mk的内容:

    $ cp build/target/board/generic/tuttle2.kl  device/mycompany/myphone/<按键驱动名>.kl

    $ cp build/target/board/generic/tuttle2.kcm  device/mycompany/myphone/<按键驱动名>.kcm 

    修改device/mycompany/myphone/AndroidBoard.mk文件:

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

     

    file := $(TARGET_OUT_KEYLAYOUT)/<按键驱动名>.kl           # Linux内核按键码布局文件

    ALL_PREBUILT += $(file)

    $(file) : $(LOCAL_PATH)/<按键驱动名>.kl | $(ACP)

             $(transform-prebuilt-to-target)

     

    include $(CLEAR_VARS)

    LOCAL_SRC_FILES := <按键驱动名>.kcm                  #  Android按键码映射文件

    include $(BUILD_KEY_CHAR_MAP)

    注:kcm文件最终被编译系统的key_char_map.mk编译成xxx.kcm.bin的二进制形式,这是因为每个Android应用程序都要加载该按键映射文件,为了加快读取速度刻意而为之的。

    创建新产品编译项时创建的目录与文件结构如下:

    device/mycompany/                          # 厂商目录

    └── vendorsetup.sh           # 添加编译项命令文件

    └── myphone/                    # 设备名目录

    ├── AndroidBoard.mk                  # 设备属性和键值映射配置文件

    ├── AndroidProducts.mk             # 产品列表文件

    ├── BoardConfig.mk          # 设备硬件配置及目标架构配置文件

    ├── full_product.mk            # 目标产品配置文件

    ├── system.prop                          # 系统默认属性配置文件

    ├── tuttle2.kcm                            # Android系统键值映射文件

    ├── tuttle2.kl                      # Linux内核按键布局文件

    确认上述目录和文件创建没有问题了,执行Android编译步骤:sourcebuild/envsetup.sh,lunch选择myproduct-eng编译项。

    如果看到如下信息,说明我们已经添加新产品成功。

    ============================================

    PLATFORM_VERSION_CODENAME=REL

    PLATFORM_VERSION=2.3.6

    TARGET_PRODUCT=myproduct

    TARGET_BUILD_VARIANT=eng

    TARGET_SIMULATOR=false

    TARGET_BUILD_TYPE=release

    TARGET_BUILD_APPS=

    TARGET_ARCH=arm

    HOST_ARCH=x86

    HOST_OS=linux

    HOST_BUILD_TYPE=release

    BUILD_ID=GRK39F

    ============================================

    8.      常见问题

    Ø 问题1: lunch菜单里没有出现myproduct编译项

    原因及解决方法:在执行lunch之前,要执行source build/envsetup.sh命令,确认vendorsetup.sh文件存在及其内容正确无误。

    Ø 问题2:选择完lunch菜单里的编译项后,出错:

    *** No matches for product"myproduct".  Stop.

    ** Don't have a product spec for:'myproduct'

    ** Do you have the right repo manifest?

    原因及解决方法:编译系统找不到用户选择的编译项里的myproduct产品,确认AndroidProducts.mk文件里列出了myproduct产品的配置文件full_product.mk,并且full_product.mk文件中PRODUCT_NAME变量的值为产品名:myproduct

    Ø 问题3:选择完lunch菜单里的编译项后,出错:

    *** No config file found for TARGET_DEVICEmyphone.  Stop.

    ** Don't have a product spec for:'myproduct'

    ** Do you have the right repo manifest?

    原因及解决方法:编译系统找不到myproduct产品对应的设备myphone,确认myproduct产品的配置文件full_product.mk中PRODUCT_DEVICE变量的值为产品名:myphone,并且在device/mycompany/目录下创建了myphone的设备目录,在该目录下存在BoardConfig.mk文件。

    4.3.2 定制产品的意义及定制要点

    Android系统是一个完全开源的系统,我们可以通过修改Linux内核代码和Android源码,定制具有独特创意的产品系统,对于产品同质化非常严重的移动市场, Android系统的细节个性化定制也可以让用户眼前一亮。另外,一些产品明确要求要修改或增加一些个性化,如:默认的Android系统开机界面是一个黄嘴的小企鹅,在Android系统启动过程中是一个ANDROID字样的动画效果,厂商一般都要求自己产品开机界面是厂商Logo,开机动画是一个能动态、鲜明表现公司活力的动画效果,我们从本节开始介绍定制产品系统的实现技术。

    在整个开机过程中,屏幕上会出现三次内容,如图x-x 所示:

    Ø  Linux启动时画面,通常是个黄嘴的小企鹅

    Ø  Android系统init进程启动阶段画面,是“ANDROID”文字字样

    Ø  Android系统启动阶段动画,是滚动的ANDROID动画


    图 x-x 开机界面与Android动画

    定制系统开机动画

    【实验背景知识】

    Android的开机动画是由Linux本地守护程序bootanimation专门控制实现的,其代码在:frameworks/base/cmds/bootanimation/目录下,修改Android开机动画有两种方式:

    Ø 蒙板图片替换:

    替换frameworks/base/core/res/assets/images/目录下的两个图片文件:android-logo-mask.png和android-logo-shine.png。android-logo-mask.png是镂空蒙板图片,android-logo-shine.png是镂空蒙板后面的闪光png图片。两个图片通过叠加移动来达到动画效果。

    Ø 逐帧动画替换:

    在/data/local/或/system/media/目录创建bootanimation.zip文件,该压缩包文件里存放有逐帧动画及控制脚本。

    【实验组成】

    本实验分为两部分:蒙板图片替换实验和逐帧动画替换实验。

    【实验内容】

    分析Android系统的两种开机动画实现方式,制作并替换开机动画,最终在Android模拟器中运行定制开机动画的系统。

    【实验目的】

    通过实验,了解Android系统的两种开机动画实现方式,掌握如何定制产品的开机动画,并在Android模拟器中,运行定制开机动画的Android系统。

    【实验平台】

    拥有Android源码编译环境的Ubuntu操作系统(可以在Windows系统中虚拟Ubuntu系统)。

    【蒙板图片替换实验步骤】

    1.       使用PhotoShop等图像处理软件制作一张背景为黑色,中间镂空的png格式的图片,命名为:android-logo-mask.png,如图x-x所示。


    图x-x 制作镂空动画

    2.      将android-logo-mask.png拷贝到frameworks/base/core/res/assets/images/目录下替换Android默认的图片,为了防止源码不编译图片资源,将图片时间戳更新一下。

    $ cp android-logo-mask.png    ~/android/android_source/frameworks/base/core/res/assets/images/

    $ touch ~/android/android_source/frameworks/base/core/res/assets/images/android-logo-mask.png

    3.      重新编译Android的系统资源包framework-res.apk

    $ source build/envsetup.sh

    $ lunch generic-eng

    $ mmm frameworks/base/core/res/

    4.      生成新的system.img

    $ make snod

    5.      启动Android模拟器,实验效果如图x-x所示。

    $ ./run_emulator.sh

     

    图x-x 定制开机动画效果

     

     

    【逐帧动画替换实验步骤】

    1.      在/data/local/或/system/media/目录创建bootanimation.zip文件

    如果放在/data/local目录下,不需要编译Android源码,直接通过adb命令或文件管理软件拷贝到目录下即可,如果集成进Android系统中,则需要放在/system/media/目录下,这时要重新编译生成system.img映像。

    bootanimation.zip文件是直接由几个文件打包生成的,打包的格式是ZIP,打包时的压缩方式选择为存储。


    图x-x 压缩文件方式

     

    bootanimation.zip文件打包前的结构为:

    表x-x bootanimation.zip压缩包文件结构

    文件

    说明

    desc.txt

    动画属性描述文件

    part0/

    第一阶段动画图片的目录

    part1/

    第二阶段动画图片的目录

    其中part0和part1中的动画图片类似于电影胶片,两张图片之间变化较小,他们以固定的速度显示,从而产生动画效果,图片的大小和图片显示的时间控制由desc.txt文件说明。

    desc.txt文件内容为:

    480 250 15

    p 1 0 part0

    p 0 10 part1

    desc.txt文件的格式为:

     

    数据及说明

    图片属性

    320(图片宽)

    320(图片高)

    15(每秒显示帧数)

    第一阶段动画属性

    P(默写标志符)

    1(循环次数为1 )

    0(进入该阶段的间隔时间)

    part0(该阶段图片存放目录)

    第二阶段动画属性

    p(默写标志符)

    0(无限循环)

    10(进入该阶段的间隔时间)

    part1(该阶段图片存放目录)

    注:

    标识符:p 是必须的。

    循环次数:指该目录中图片循环显示的次数,0表示本阶段无限循环。

    每秒显示帧数:就是每秒显示的图片数量,决定每张图片显示的时间。

    阶段切换间隔时间:指的是该阶段结束后间隔多长时间显示下一阶段的图片,其单位是每张图片显示的时间。

    对应图片目录:就是该阶段动画的系列图片,以图片文件目录的顺序显示动画,而且图片的格式必须要为PNG。

    由于逐帧动画不太方便制做,我们直接使用光盘中:章节实验/第四章定制系统开机动画/bootanimation.zip文件作为演示。

    2.      如果bootanimation.zip放到/system/media/目录下,则重新编译生成system.img

    $ source build/envsetup.sh

    $ lunch generic-eng

    $ make snod

    3.      启动Android模拟器,查看动画效果,如图x-x和x-x所示。

    $ ./run_emulator.sh

     

    图x-x 第一阶段开机动画

     

    图x-x 第二阶段开机动画

    结论:通过实验看出,当我们使用逐帧动画时,蒙板动画就不播放了,这是因为Android系统只能使用一种启动动画方式,先判断是否使用了逐帧动画,如果没有使用逐帧动画时,才使用默认的蒙板动画。


    展开全文
  • 在开始研究Android系统之前,我们要准备好一些开发的资料,比如Ubuntu,源码,开发资料等,Android系统本身来说,非常的庞大,应用使用的是JAVA语言,底层使用C/C++,所以,如果条件允许的话,尽可能的多掌握一些吧...

    《深入解析Android5.0系统》 一书笔记

    在开始研究Android系统之前,我们要准备好一些开发的资料,比如Ubuntu,源码,开发资料等,Android系统本身来说,非常的庞大,应用使用的是JAVA语言,底层使用C/C++,所以,如果条件允许的话,尽可能的多掌握一些吧。

    一.Ubuntu

    我们更多的可能会选择 Window + Ubuntu 来进行工作,所以我们会比较依赖虚拟机,在我之前的博客中已经有介绍了,这里不会重复介绍

    Android源码浅析(一)——VMware Workstation Pro和Ubuntu Kylin 16.04 LTS安装配置

    Android源码浅析(二)——Ubuntu Root,Git,VMware Tools,安装输入法,主题美化,Dock,安装JDK和配置环境

    Android源码浅析(三)——Android AOSP 5.1.1源码的同步sync和编译make,搭建Samba服务器进行更便捷的烧录刷机

    Android源码浅析(四)——我在Android开发中常用到的adb命令,Linux命令,源码编译命令

    Android源码浅析(五)——关于定制系统,如何给你的Android应用系统签名

    Android源码浅析(六)——SecureCRT远程连接Linux,配置端点和字节码

    这里我选择的是最新的Ubuntu 17.10.1 算是尝尝鲜吧。

    紧接着,我们需要安装一些必要的工具,比如git,vim之类的,我们来看下命令

    sudo apt-get install git
    
    sudo apt-get install vim
    
    sudo apt-get install repo
    
    sudo apt-get install curl
    
    sudo apt-get install make
    

    到这里,我们的准备工作算是可以了,我们现在需要准备一些开发工具

    二.开发工具

    我们需要安装一下便利于我们开发的东西,比如JDK

    1.JDK

    我这里安装的是JDK1.7,在哪里下载的话,自己官网或者其他地方随便搜索以下就出来了

    //解压
    sudo tar zxvf jdk-7u79-linux-x64.tar.gz 
    //移动
    sudo mv jdk1.7.0_79 /usr/lib/jdk/
    //配置
    vim ~/.bashrc
    //末尾处
    export JAVA_HOME=/usr/lib/jdk/jdk1.7.0_79
    export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre   
    export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib   
    export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH   
    

    2.OpenJDK

    sudo add-apt-repository ppa:openjdk-r/ppa  
    sudo apt-get update   
    sudo apt-get install openjdk-7-jdk
    

    3.Android Studio/SDK

    Android Studio 中文社区

    下载下来解压,然后自动安装SDK即可,前提是有JDK

    4.Source Insight

    Source Insight

    Source Insight是个神器,可以很方便的搜索,查找源码中的内容

    三.下载源码

    PS:参考 Google 教程 https://source.android.com/source/downloading.html, 将 https://android.googlesource.com/ 全部使用 https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/ 代替即可。

    在国内想要下载一份源码,实际上并不是那么容易的….

    这里我们通过清华大学的源去下载

    清华大学开源软件镜像站

    1.下载repo

    mkdir ~/bin
    PATH=~/bin:$PATH
    curl https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
    chmod a+x ~/bin/repo
    

    这里写图片描述

    这里的代码应该很好理解吧,创建一个bin的文件夹来指定这个文件夹是PATH,然后去下载repo,并且给予权限

    2.同步源码

    mkdir Aosp
    cd Aosp
    //repo init -u https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/manifest
    //指定版本
    repo init -u https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/manifest -b android-5.0.0_r1
    repo sync

    正常来讲,我们上面的命令,是创建一个Aosp的文件夹然后init初始化后直接去同步代码的,但是我们实际操作过程中,会碰到几个小问题

    • a.repo sync 没有反应

    这个可能是最开始curl repo的时候repo有问题,我们可以进入bin目录下

    vim repo

    看下你的repo脚本里有没有内容,如果没有的话,需要参考

    git-repo帮助

    按照上面的提示,首先在你的bin目录下

    //删除原先的无用repo
    rm -rf repo
    curl https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo -o repo
    chmod +x repo
    
    • b.无法连接源

    这里要注意下,repo的运行过程中会尝试访问官方的git源更新自己

    这里写图片描述

    如果想使用tuna的镜像源进行更新,可以将如下内容复制到你的~/.bashrc里

    export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo/'

    注意重启或者刷新终端,这样我们就可以继续init了

    这里写图片描述

    到这里,我们就可以repo sync 来同步这份源码了。

    在这里说一下,就是在sync过程中碰到的一些错误

    这里写图片描述

    这个错误:

    error: Exited sync due to fetch errors
    

    可以参考 When running repo sync error: Exited sync due to fetch errors

    输入

    repo sync -f -j8
    

    即可解决

    碰到的第二个问题

    RPC failed; curl 56 GnuTLS recv error (-54): Error in the pull function

    这里写图片描述

    这是由于git默认缓存大小不足导致的,使用下面的命令增加缓存大小

    git config --global http.postBuffer 2000000000

    碰到的第三个问题

    Cannot fetch platform/packages/apps/OMA-DM

    这里写图片描述

    据说很多人下载Android5.0的源码的时候都碰到了这个问题

    我的解决是

    这里写图片描述

    在进入 .repo目录下的xml配置文件中注释掉这一行

    这里写图片描述

    终于,漫长的N个小时过去了,这份5.0的AOSP源码也下载下来了,不过我们还需要去下载一样东西,那就是kernel

    四.下载Kernel

    内核我们需要单独的去下载,并且每个厂家的都不一样,所以都会有些差异的,具体可参考这篇博客:

    不翻墙下载Android内核源码

    我使用的是google 自己手机的tegra的内核

    cd device/asus/grouper/
    //查看记录
    git log kernel
    git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/tegra.git
    cd tegra/
    git checkout 5d8ecd2
    

    五.源码编译

    事实上编译才是重头戏,因为很多问题都会出现,我们需要一步步的来排查,首先我们来看下编译源码的步骤

    source build/envsetup.sh
    //选择编译目标版本
    lunch
    //多线程编译
    make -j8
    

    这里我选择的是aosp_x86-eng

    这里写图片描述

    但是在编译过程中,会出现很多问题,我这里并没有去编译,因为我只是去看源码,主要还是一个个去解,再写出来很麻烦,所以我想下次编译的时候专门写一篇。

    本篇文章先写到这里,下篇我们来学习下Build环境

    PS:有兴趣的朋友可以加群讨论下:484167109

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  • android系统的简单定制

    2017-02-26 17:08:56
    简单基础的定制android系统,使第一次开机就安装系统应用和一般应用,加载服务工具和其它文件,开机启动画面,设置默认输入法、屏幕亮度等等。 如何简单的定制android系统?这里有两种方法: 第一是使用蘑菇ROM助手...

    简单基础的定制android系统,使第一次开机就安装系统应用和预装应用,加载服务工具和其它文件,开机启动画面,设置默认输入法、屏幕亮度等等。

    如何简单的定制android系统?这里有两种方法:

    第一是使用蘑菇ROM助手,编辑系统ROM。使用方法请百度。

    第二种是源码中添加编译规则。复制设备工程中的文件到编译生成的系统中。


    这里介绍下第二种方法,使用的是全志T3的android4.4系统源码。

    1.添加我们自己的编译项

    修改编译文件/android/device/softwinner/t3-p1/t3_p1.mk,添加下面一句

    $(call inherit-product-if-exists, device/softwinner/t3-p1/test/test.mk)


    2.编辑device/softwinner/t3-p1/test/test.mk文件。

    PRODUCT_COPY_FILES += \
    	$(call find-copy-subdir-files,*,$(LOCAL_PATH)/apk,system/preinstall)	\
    	$(call find-copy-subdir-files,*,$(LOCAL_PATH)/systemapk,system/app)	\
    	$(call find-copy-subdir-files,*,$(LOCAL_PATH)/music,data/test/music)	\
    	$(call find-copy-subdir-files,*,$(LOCAL_PATH)/video,data/test/video)	\
    	$(call find-copy-subdir-files,*,$(LOCAL_PATH)/pic,data/test/pic)
    	
    PRODUCT_COPY_FILES += \
       device/softwinner/t3-p1/test/test_init:system/bin/test_init	\
       device/softwinner/t3-p1/test/gocsdk:system/bin/gocsdk
      
    #注意:1、第一次启动,复制文件与安装应用较慢,进入系统后需等待;
    #	2、system文件夹用户不可写,故不能删除;
    #	3、预装应用可卸载,卸载后不再出现;
    #	4、如果需要再次安装,删除目标板的 /data/system.notfristrun文件,然后重启。

    欢迎来到我的网站wzjdy.cc

    安装系统应用和一般应用

        PRODUCT_COPY_FILES是拷贝文件到系统,前面是存放路径,后面是目标路径,$(call find-copy-subdir-files,***)的写法能实现文件夹的拷贝。

    在test文件夹下创建apk,systemapk,music,video,pic等文件夹。

        system/preinstall是预装软件,放置APK文件,可卸载。

        system/app是系统应用,放置APK文件,不可卸载。

    因为在device/softwinner/t3-p1/fstab.sun8iw11p1中/dev/block/by-name/system /system ext4 ro wait表明/system的挂载方式是ro只读方式。ROOT就是重新挂载修改这个文件夹的读写权限。非ROOT情况下文件拷贝到里面就可实现文件不可删除。

        注意,复制文件会检查是否是APK文件,需要在android/build/core/makefile里面注释掉这段检查。

    #define check-product-copy-files
    #$(if $(filter %.apk, $(1)),$(error \
    #    Prebuilt apk found in PRODUCT_COPY_FILES: $(1), use BUILD_PREBUILT instead!))
    #endef


    加载服务工具和其它文件

        接着分析test.mk文件,下面三句是复制music、video、pic到目标android系统。也可以是其他文件。实现文件的定制。

        再下面两句是添加的工具,其中一个设置默认值的shell指令,一个是蓝牙供应商给的工具。


    设置默认输入法

        设置默认输入法的一个方法是开机的时候创建服务控制台输入settings指令来设置默认输入法。然后/android\/device/softwinner/t3-p1/init.rc文件加载时运行一次该服务。

    其中test_init里面添加设置默认输入法指令。

    #!/system/bin/sh
    settings put secure default_input_method com.google.android.inputmethod.pinyin/.PinyinIME

    init.rc加入服务

    service test_init /system/bin/sh /system/bin/test_init
    	class core
    	user root
    	group root system
    	oneshot

    google拼音输入法app要放到预装软件或是系统应用文件夹中。

    app也装上去了,这样还不行,因为权限不够,需要修改test_init权限,在init.rc文件中添加

    chmod 777 /system/bin/test_init

    注意:设置默认输入法的另一个方法是修改默认参数。修改/device/softwinner/t3-p1/overlay/frameworks/base/packages/SettingsProvider/res/values的defaults.xml文件,详细请百度。

        现在settings指令支持的选项有限,虽然查看setting的数据库有很多选项,但并不好用。


        重点是,修改test_init,可以在android系统起来前输入自己需要的shell指令。android系统添加启动服务会具体说明如何添加启动工具或服务。


    开机启动画面与音乐

    全志T3的android4.4系统源码开机画面、开机音乐放在android/device/softwinner/t3-p1/media







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  • 摘要: 本设计是实现Android底层驱动开发并裁剪定制Android操作系统。其大概流程是在linux系统上借助于gcc编译器编写调试驱动代码,在Android源码中编写APP应用程序、中间件的共享库代码、Android.mk文件、利用javah...

     

     

     

     

     

     

    毕业论文

     

    题   目  实现Android底层驱动开发并裁剪定制Android操作系统           

    学   院         电子信息与电气工程学院      

    姓   名                     牛xxx民           

    专   业         电子信息科学与技术          

    学   号               2012xxxxxxx         

    指导教师           逯xxx胜教授           

    提交日期           2016.05.10         


     

    原创性声明

     

    本人郑重声明:本人所呈交的论文是在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数据、观点等均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

    本声明的法律责任由本人承担。

     

     

    论文作者签名:      年  月  日 

     

    论文指导教师签名:

     

     

     

     

     

    实现Android底层驱动开发并裁剪定制Android操作系统

    牛xxx民

    (电子信息与电气工程学院 电子信息科学与技术,甘肃,天水,741000)

     

    摘要: 本设计是实现Android底层驱动开发并裁剪定制Android操作系统。其大概流程是在linux系统上借助于gcc编译器编写调试驱动代码,在Android源码中编写APP应用程序、中间件的共享库代码、Android.mk文件、利用javah工具生成头文件,并实现对底层驱动的调用,在这里只实现led的点亮与熄灭,其目的是更注重理解整个Android底层驱动开发的过程,达到举一反多的效果。在官网上下载Android5.0源码,并进行代码的删减和增加,在整个Android系统中加入自己的东西,配置好Android系统编译环境,并在linux平台编译成镜像文件,完成定制Android操作系统,利用烧写工具更新到平板上,最终展现出来。

    关键词:配置环境,驱动开发,定制系统,删减增加

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Android underlying driver development and tailor custom Android operating system

    Jianmin Niu

    (Electronic information and electrical engineering college Electronic information science and technology,tianshui,gansu,741000

     

    AbstractThis design is to realize the Android underlying driver development and tailor custom Android operating system.Its process is probably on a Linux system using GCC compiler debugging driver code, write the APP in the Android source code application, middleware, Shared library code, Android. Mk files, header files generated by the javah tools,, and implement the calls to the underlying driver, here only led the lighting and extinguishing of, its purpose is to pay more attention to understand the whole Android underlying driver development process, for more than a reverse effect.In the official website to download Android5.0 source code, and code of cuts and increase, add their own things, in the whole Android configured Android compilation environment, and compile the Linux platform into image file, complete custom Android operating system, using burning tools update to the tablet, eventually.

       Keywords:configuration environment,driver development, custom system,Cut to increase

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    目录

    目录 4

    1 引言 6

    2 文献综述 6

    2.1国内外研究现状与发展 6

    2.2研究的目的及意义 7

    3 研究方法 7

    3.1技术特点 7

    3.2实现方案 8

    4 裁剪定制Android操作系统 9

    4.1理解Android系统总框架 9

    4.1.1 Android系统总框架 10

    4.1. 2Android 运行时 10

    4.2配置搭建开发环境 11

    4.2.1首先获得Android源码 11

    4.2.2.编译环境硬件要求 12

    4.3 Android 系统源代码目录结构解析 12

    4.4 Android 系统移植流程 13

    4.4.1 Android 系统移植流程概述 13

    4.4.2 Android Kernel移植过程 14

    4.2.3 Android 编译系统配置 15

    4.5添加Android新平台 16

    4.5.1 梳理框架 16

    4.5.3具体修改过程 17

    4.6定制Android系统图标 17

    4.7 Android系统启动过程 17

    5 应用层控制底层硬件设备 19

    5.1 控制方案 19

    5.2.1 硬件电路设计 22

    5.2.2利用方案一实现 22

    5.2.3利用方案二实现 25

    5.2.4利用方案三实现 25

    6 结束语 26

    致  谢 26

    参考文献 27

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1 引言

         当今,在电子行业,特别是在庞大的手机市场Android操作系统已经占领主导地位,Android可以说是无处不在。整个Android系统又被叫做一个生态系统,可以说涉及了所有嵌入式相关的内容,从最底层的linux系统到上层的APP应用开发,包含C、C++、java等多种编程语言,可以说是把能涉及到的相关知识都涉及到了,其综合性能不言而喻。所以,学好Android操作系统,对于电子行业的人来说至关重要。本人在这里就其Android操作系统,进行了从底层硬件到中间件,直至上层应用的开发,并对整个流程进行了详细阐述,从官方下载Android源码来进行裁剪,对源码进行删减和添加,定制成符合自己的一个精简Android操作系统,并编写了一个点亮LED灯的驱动代码以及上层应用程序代码,实现上层对底层的调用,最终来点亮LED灯。

    2 文献综述

    2.1国内外研究现状与发展

     Android操作系统最初由Andy Rubin开发,主要支持手机20059月由Google收购注资。200712月,Google85家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统。随后GoogleApache开源许可证的授权方式,发布了Android的源代码。200811月第一部Android智能手机发布。Android逐渐扩展到平板电脑及其他领域,如数码相机游戏机等。2011年,Android在全球的市场份额首次超过塞班系统,跃居全球第一。20128月美国科技博客网站BusinessInsider评选出二十一世纪十款最重要电子产品,Android操作系统榜上有名。2013年的第四季度,Android平台手机的全球市场份额已经达到79%2013年全世界采用这款系统的设备数量已经达到近10亿台。2014第一季度Android平台已占所有移动广告流量来源的42.9%,首度超越iOS2015年在移动设备的市场份额中Android排名第一,应用的下载次数达到500亿;每天有16万台的Android设备售出,并仍以每年49.2%的速度在增长[5]

         Android具有平台开放性,开发的平台允许任何移动终端厂商加入到Android联盟中来;Android平台提供给第三方开发商一个十分宽泛、自由的环境,不会受到各种条条框框的阻扰,可想而知,会有多少新颖别致的软件会诞生,其前景一片光明;跟iPhone相比,它更具有广泛的开发群体;从技术角度而言,android手机比iPhone等其他手机更强调搜索功能,界面更强大,可以说是一种融入了全部web应用的平台。android的版本很多,随着版本的更新,从普通的联系人到现在的数据同步,从最初的触屏到现在的多点触摸,从简单的Google Map到现在的导航系统,这都说明android已经逐渐稳定,而且功能越来越强大。另外,android不仅支持JavaCC++等主流编程语言,还支持RubyRython等脚本语言,甚至Google专门为android应用开发推出simple语言,这使得android有着非常广泛的开发群体;从安全角度来讲,以后手机在生活中的地位会越来越重要,而一些手机病毒也会越来越多,以后智能手机也会成为黑客攻击的一部分,android平台是基于Linux的,安全性相对其他系统更可靠[9]

        Android在中国的前景十分广阔,首先是有成熟的消费者,在国内,android社区十分红火,这些社区为android在中国的普及做了很好的推广作用。国内厂商和运营商也纷纷加入了android阵营,包括中国移动,中国联通,华为通讯,联想,TCL等大企业,同时不仅仅局限于手机,国内厂家也陆续推出了采用android系统的其它产品[6]

        总之,Android在国内外都有着很好的发展势头,其发展前景一片良好。

    2.2研究的目的及意义

    由于Android基于Linux内核且具有开源性、高度模块化、广泛的硬件支持、很好的安全性和可靠性、良好的用户体验以及开放性较强的特点,加上Android Market和众多第三方应用商店做后盾,在应用方面的资源也非常丰富,由于其适应了移动互联网的发展趋势,切合了移动互联网产业链各方的发展变化需求,所以使得它迅速得到众多厂商和广大爱好者的支持,取得了迅猛的发展[6]

    综上可知,对Android操作系统的研究与开发,是作为一个从事移动互联网行业的软件工程师而言必不可少的一部分,它也将会是一个最有前景的选择。

    3研究方法

    3.1技术特点

     对于Android操作系统的定制,全世界各大移动厂商都在使用Google公司提供的Android源码,由于每一个厂商所设计的硬件千差万别,并且客户需求也有所不同,这就要求每一个厂商都要根据自己的硬件设备和相关要求去重新定制符合自己的Android操作系统,虽然Google公司提供的Android源码一般来说都可以直接使用,因为它是跨平台的,但是该源码几乎包含了各个移动设备的所有能实现的公共的东西,使得它占用内存资源特别的大,一般都在30G左右,所以不能直接使用它而是要重新定制,最终使得它符合自己需求并且极大的减少内存资源,一般经过定制之后最终生成的镜像文件只占用手机的700M左右的内存。

     在本设计中,本人可以随意的对Android源码进行裁剪,在这里使用Android5.0源码,虽然Android源码在不断的升级,但其代码目录结构和相关功能不变,所以即使升级到任何版本也是能够随意的进行定制。主要是在底层驱动环节增加和删除设备相关信息,对不需要的设备信息进行删除,对需要添加的设备信息进行代码编写,对相关配置文件进行相关修改,在上层应用界面也可以随意的添加和修改应用程序,最终定制出一套符合自己的精简Android操作系统。该设计过程所添加的应用程序与我们平时直接在操作系统上安装APK应用软件有极大的区别,平时安装的APK应用软件可以随意的进行删除和添加,但如果把它添加定制到操作系统里就不能直接删除,如果要删除也可以,则必须要获得root权限才可以。

    3.2实现方案

        一般的,一个系统软件都会进行分层设计。对于linux系统又包含大的三部分:bootloader、linux内核、根文件系统。其中bootloader又由应用层、逻辑层、驱动层组成;linux内核又由系统调用接口层、逻辑层、驱动层组成。虽然整个linux系统的代码很庞大,但我们也会仅仅因为功能需求而进行选配,对编译系统而言,所谓的选配就是哪些要编译,哪些不编译。在这里主要工作就是熟悉bootloader和linux内核的目录结构,进行Makefile的编写,修改源代码,代码大部分可用,但是有一部分因为硬件变化或逻辑功能变化,需要进行代码修改,对于那些设备驱动不全的,也需要添加驱动代码。该过程所需要的工具有交叉编译工具链、tftp服务、NFS服务等,搭建好linux平台,实现linux系统移植。

        编写一个led驱动程序,中间件共享库代码,上层APP应用程序,实现led点亮。首先要熟悉模块化驱动的编写,再熟悉平台驱动的编写,对于led驱动属于字符设备驱动,要按照字符设备的驱动程序去编写。

    裁剪定制出一个精简的Android操作系统,首先要到官网上下载Android源码,其次,要熟悉Android源码目录结构,在编译Android源码之前先进行厂商定制,添加好自己的代码,对于不需要的进行行裁剪,保留其精华即可,使得系统不过于太庞大。该过程所需要的工具有,linux系统、java SDK、相关的动态库、JNI共享库等。

    4裁剪定制Android操作系统

    4.1理解Android系统总框架

     

    图4-1 Google Android 软件架构

     

    图4-2  Android系统总框架图

    4.1.1 Android系统总框架

     Android系统总框架图包括Android--应用层、Android--应用程序框架、Android---库(系统运行库)、Android--硬件抽象层、Android-Linux内核层,共5层。应用层包含所有的用JAVA语言编写的应用程序。应用程序框架是核心应用程序所使用的API(应用程序编程接口)框架,包含隐藏在每个应用后面的一系列的服务和系统。系统运行库是一些核心库,该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能,包含一些C/C++库,这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。硬件抽象层作为硬件和软件栈之间的抽象层,起着承上启下的作用。内核层是Android 的核心系统服务所必需依赖的,如安全性,内存管理,进程管理,网络协议栈和驱动模型。

    4.1. 2Android运行时

     所谓的Android 运行时,每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行,都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成同时高效地运行多个DVM实例的虚拟系统。 Dalvik虚拟机执行(.dex)的是Dalvik可执行文件,该格式文件针对内存使用做了优化。

    同时DVM虚拟机是基于寄存器(Stack-based)的,所有的类都经由JAVA编译器编译,然后通过SDK中 的 "dx" 工具转化成.dex格式由虚拟机执行。Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能,比如线程机制和底层内存管理机制。

    对于一个应用,一个虚拟机实例,一个进程之间的关系而言。每一个android应用都运行在一个dalvik虚拟机实例中,而每一个虚拟机都是在一个独立的进程空间。虚拟机的进程机制内存分配和管理、mutex等的实现都依赖于底层操作系统。所有android应用的线程都对应于一个Linux线程,虚拟机因而可以更多地依赖于操作系统的线程调度和管理机制。不同的应用在不同的空间里运行,对不同来源的应用都使用不同的Linux用户来运行,可以最大程度地保护应用的安全和独立运行。

    Dalvik虚拟机有两个特征:

    1.专有的dex文件格式。我们都知道dalvik虚拟机使用的是dex文件格式,那么为什么它要弃用字节码文件而是使用专有的dex文件格式呢?有如下原因,<1>.每个应用中会定义很多类,编译完成后即会有很多相应的class文件,class文件中会有大量冗余信息,而dex文件格式会把所有的class文件内容整合到一个文件中,这样,除了减少整体的文件尺寸和I/O操作外,也提高了类的查找速度。<2>.增加了对新的操作码的支持。<3>.文件结构尽量简洁,使用等长的指令,借以提高解析速度。<4>.尽量扩大只读结构的大小,借以提高跨进程的数据共享

    2.dex的优化,为了调整所有字段的字节码(LITILE_ENDIAN)和对齐结构中的每一个域,验证DEX文件中的所有类,并对一些特定的类和方法里的操作码进行优化,它是基于寄存器相对于一些基于堆栈的虚拟机,基于寄存器的虚拟机在硬件、通用性上要差一些,但是在代码的执行效率上却更上一筹。

    4.2配置搭建开发环境

    4.2.1首先获得Android源码

    1.获得Android源码的路径有很多种,如:

    (1).从官网上获得(现在不行了,现在提供了一些镜像网站)

    http://source.android.com/source/downloading.html

    (2).可以从方案提供商要

    (3).从Soc开源社区获取:www.linaro.org

    2.从官网获取源码的具体命令:

    $repo init –u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-4.0.1_r1 下载一个特定的源码分支,下载库文件(注意repo是一个工具)

    $ repo sync同步下载 ,真正把源码同步到本地,初始化同步版本

    4.2.2.编译环境硬件要求

    1.编译的硬件环境

    由于下载源码约10GB,编译源码约30GB,至少拥有1.5GB的物理内存 ,内存要尽可能的大,不然再编译过程中会死掉,内存不够时它会杀掉部分编译进程,这样就出问题了。

    2.编译的软件环境:

        (1).使用Ubuntu (10.04) LTS(长期支持版)以上版本,JDK5 以上的java运行环境(本设计安装的是jdk6), 对于Android5.0(2.3及以上版本)需要使用64位系统编译,使用gcc 4.4 编译器,必须确认编译器版本是否匹配。

     (2).配置软件环境具体命令

    1>.安装JDK

    $ sudo apt-get install sun-java6-jdk   //安装并设置环境变量

    2>. 安装一系列必要工具

    $ sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential zip curl zlib1g-dev libc6-dev lib32ncurses5-dev ia32-libs  x11proto-core-dev  libx11-dev  lib32readline5-dev lib32z-dev  libgl1-mesa-dev  g++-multilib  mingw32 tofrodos  python-markdown  libxml2-utils  xsltproc  (例如:bison是进行语法分析的,g++-multilib是32位、64位库相互转换等等)。

    4.3 Android系统源代码目录结构解析

     

    图4-3 Android 系统源码目录结构

        在Android 系统源码目录结构中,abi定义了函数参数的执行顺序相关代码。art是第三方的工具,支持应用层的一些工具。bionic里面是一些基础的库的源代码 ,即它把标准C库重新写了一遍。bootloader/legacy是启动引导相关代码,这个我们基本上不用,嵌入式设备有自己专门的启动代码。build目录中存放的是编译系统mk文件,包含编译规则和generic通用类产品基础配置文件。cts是Android兼容性测试套件标准 。dalvik是JAVA虚拟机相关代码,不存在跨平台,只与使用的类相关。development包含程序开发所需要的模板和工具 ,如AVD,示例源码 。device是设备相关代码(最重要的目录),与定制厂商有关的,内部包括厂商目录和产品目录。frameworks是核心Android应用框架库,核心框架——java及C++语言。Hardware主要是硬件适配层HAL代码 ,硬件抽象层代码。ndk是Android本地开发包相关代码 ,一个JNI接口,具体是java如何调C的代码。Out目录是编译后生成的目录,编译完成后的代码输出到这个目录,它不会产生中间代码。Prebuilt:支持Linux and Mac OS builds x86和arm架构下预编译(预先提供的)的一些资源 ,如图片等等。packages包含Android的各种系统级应用程序 ,Android原生的应用层程序,如计算机源码。sdk 包含工具源码及qemu相关源码(与ndk区别:只能运行纯java程序)。system是Android根文件系统相关源码,如:init、adb、toolbox及一些库,库代码。Docs是介绍开源的相关文档。external是允许第三方开源的,Android使用的一些开源的模块代码,通用的东西,如waifi。libcore是与核心库相关的代码。

    4.4 Android系统移植流程

    4.4.1 Android 系统移植流程概述

    图4-4 Android 系统移植流程解析

    1. 编译生成bootloader

    2. 获得支持Android的Android Linux Kernel

    3. 基于Android Kernel移植设备驱动

    4. 下载与Android Kernel匹配的Android Source

    5. 编译Android Source生成并定制Android文件系统

    4.4.2 Android Kernel移植过程

    1.修改kernel .config(基于Android的一些驱动),即选配Android原生的一些驱动。参考目录为kernel-3.18/Documentation/android.txt(具体目录会随具体公司的项目而有所变动)。

     

    图4-5 kernel .config样例

     

    图4-6 kernel .config内容样例

    2.编译针对Android的linux内核

    进入linux源码目录“lichee”下,第一次编译需要执行:

    $ ./build.sh config

    执行上面命令后会出现一系列菜单选项,按提示选择相应的选项,选配符合自己的环境,配置完成后自动进入uboot和内核的编译,第一次完成配置编译后,若以后再执行,只需执行以下命令:

    $ ./build.sh

    每次执行这条命令后,都会按照第一次的配置来编译uboot和内核。

    4.2.3 Android编译系统配置

    1.修改几个重要的makefile。

    Android.mk:编译源码mk文件,每个module和package目录下有这么一个文件,很多地方都有这个东西,它的内容就是告诉编译器本层的哪些需要编译哪些不需要编译。

    main.mk:定义了编译全部代码的依赖关系。

    config.mk:用于配置编译系统,决定如何编译。

    envsetup.mk:定义了编译环境配置。

    product_config.mk:读取AndrodProducts.mk生成TARGET_DEVICE目标设备变量。

    AndroidProducts.mk:定义某厂商所有产品文件列表

    BoardConfig.mk:定义开发板软件相关配置项,对具体硬件的说明。

    2.编译修改后的Android 5.0源码并生成最终镜像。

    进入androidL目录,执行命令$source build/envsetup.sh导出环境变量,加载编译用到的环境变量,添加产品相应配置,然后执行命令$lunch选择相应的产品,列出所有系统编译项,让用户选择编译平台 ,之后再执行命令$extract-bsp,拷贝内核和模块到Android 中,最后执行编译Android系统de命令$make -j2,在当前目录执行编译,–j2表示2个线程同时编译(仅多核CPU),它会执行一系列.mk,会生成很多镜像文件,如boot.img、ramdisk.img、system.img、system.img、recovery.img。执行命令$pack -d 打包生成最终可烧写镜像文件,会把/system/vendor/modules/下的.ko打包成一个总的img的镜像。

    4.5添加Android新平台

    4.5.1梳理框架

    Android源码可以被编译成不同的平台系统,为了方便对源码分类管理,所有平台相关代码放到device目录下,不同的厂商在device下对应不同目录,同一厂商可能有多个产品(TARGET_PRODUCT),这些产品都通过产品配置文件来描述其产品细节(<PRODUCT_NAME>.mk),同一厂商的多个产品由产品列表文件AndroidProducts.mk说明,同一厂商的产品可能使用相同的主板设备 (TARGET_DEVICE)

    图4-7 平台设备目录架构

     

    注:在Android5.0中AndroidProducts.mk也放到了产品目录下面了,在5.0之前是放在厂商目录下的。

    4.5.3具体修改过程

       1.在 device/目录下创建公司目录。

       2.创建一个产品名目录,用来存放产品相关文件。

       3.创建设备相关目录 【这一步省略】注:通常device_name和product_name一样 。

      4.在具体的产品目录下所要修改的内容有

      (1).创建一个product_name.mk文件。

      (2).创建AndroidProducts.mk文件。

          (3).创建 BoardConfig.mk文件,用来配置硬件设备相关信息。

      (4).添加AndroidBoard.mk文件。

       5.如果需要修改系统属性,要在board目录下添加system.prop 文件。

       6.最后,将新的平台的编译选项添加到lunch菜单中,创建vendorsetup.sh 。

       7.在产品目录下新建一个具体的<产品.mk>文件,定义具体的软件相关的东西。

    4.6定制Android系统图标

    在平板开机过程中,屏幕上可能会显示4种形式内容:

    (1)在硬件Boot时出现Boot Logo画面

    (2)Linux启动时画面,可能会显示Linux Logo

    (3)Android系统本地启动阶段画面,可能显示定制画面

    (4)Android系统显示系统启动阶段,可以显示滚动字体或逐帧动画

       

       图4-8 Boot Logo画面    图4-9 Android系统本地启动阶段画面

    4.7 Android系统启动过程

    1.Android系统启动过程(几乎和linux系统启动过程一样):

        Android系统启动有4个阶段;

    1.硬件BOOT、加载Linux内核并挂载Rootfs

    2.init进程启动及Native服务启动

    3.System Server及Android服务启动

    4.Home桌面启动

        2.总体启动框架图

     

    图4-10 总体启动框架图

    3.总体启动流程图

    图4-11 总体启动流程图

    5应用层控制底层硬件设备

    5.1控制方案

    方案一:在早期的Android系统软件架构中,还没有HAL层,在这种情况下,上层APP通过JNI(java本地接口)调用在LIBRARIES层用C代码写好的.SO的共享库,之后,动态库会通过系统调用接口到内核层调用一个写的比较简单的驱动代码,进而到硬件层。

    注:.SO的共享库会通过makefile(modules.mk)被拷贝到根文件系统当中,最终被打包到Android镜像中。

                                  图5-1 实现流程图

        方案二:在后期的Android系统软件架构中,有了HAL层,在HAL层包括两部分代码,首先是谷歌写好的通用代码为上层提供一个通用接口,另外是自己写的驱动代码,这部分是为了与硬件紧密相关。上层APP应用程序通过调用HAL层谷歌的通用代码然后去调用在HAL层的自己写好的相对复杂的驱动代码,进而去调用kernel层相对简单的驱动代码。

                                      图5-2 实现流程图

        方案三:在后期的Android系统软件架构中,不仅有了HAL层,还包含了应用框架层代码,该层的代码是为了单独实现应用层具体的类以及运行一个对应的服务管理器供应用层代码调用,从而使得应用层代码实现完全的与底层独立,上层APP应用程序通过调用应用框架层服务,再让应用框架层代码去调用HAL层谷歌的通用代码然后去调用在HAL层的自己写好的相对复杂的驱动代码,进而去调用kernel层相对简单的驱动代码。

                                   图5-3 实现流程图

    5.2 如何用应用程序去控制一个灯

    5.2.1硬件电路设计

    1.LED模块框图

     

    图5-4 LED模块框图

    2.LED对应的CPU控制接口图

     

    图5-5 LED对应的CPU控制接口图

    5.2.2利用方案一实现

    利用方案一,首先在linux内核层(linux源码目录中)写一个比较简单的驱动代码,这个驱动代码被编译成.ko文件,之后在Android源码中执行extract-bsp命令就会把这个.ko文件拷贝到Androidde 源码中,再通过makefile(modules.mk)拷贝到根文件系统当中,最终被打包到Android镜像中,在.rc文件(init.sun8.rc)中来指定加载的驱动,并改变其权限;其次,在LIBRARIES层写C代码,把它最终编译成一个.so共享库,它是用来调用底层驱动程序并对上层提供一个接口,起到承上启下的作用。最后写一个APP应用程序。

    1.程序流程框图

    5-6 程序流程框图

    2.编写厂商自定义的初始化脚本文件

    如果我们想让自己添加的设备即定制的东西在Android启动时就加载进来,则必须在初始化脚本文件中对它进行声明并改变它的所有者、权限等信息。本人让硬件定制了一个LED灯,在lichee目录下添加了具体的驱动代码,编译出来后拷贝到device目录下,又经过makefile中的命令把它放到/system/vendor/mudules/中,值得注意的是这个驱动是一定能自动创建设备节点的。

    具体修改目录,androidL/device/softwinner/fspad-733/init.sun8i.rc

    3.linux底层驱动代码

    编写驱动代码是软件环节的重中之重,它是硬件的灵魂,没有它一切操作都是无用。本人在此只添加了led驱动代码,如果要添加其它的设备相关驱动,方法一样,在这里只需达到举一反三的效果即可。

    具体修改目录,lichee/linux-3.4/drivers/char/fspad723_led.c(fspad723_led.h)

    4.编写底层驱动代码对应目录的kconfig和makefile文件

        要想让编写的驱动代码在内核编译后生成.ko文件,则必须添加此代码,在该文件中本人只加了一条指令,obj-m += fspad723_led.o,表示直接指定把它编译成模块。

    具体修改目录,lichee/linux-3.4/drivers/char/makefile

    具体修改目录,lichee/linux-3.4/drivers/char/kconfig

    5.编写APP应用程序

        要想实现手机启动之后用界面图标去控制底层驱动代码进而控制硬件LED的亮灭就必须添加此代码。改APP代码可以在PC机上deeclipse软件里编写,之后生成APK文件即可。

    具体修改目录,androidL/hardware/farsight/LedDemo/led_java

    6.编写中间件的共享库代码

        要想把上层应用程序与底层驱动联系起来必须添加此代码,它起着承上启下的作用。对于Android系统来说,把中间件的实现放在库libraries当中,要么放在HAL层当中。对于中间件的代码存放位置Android中比较随意,没有具体的位置,可以放在任何目录下面,至于它会把它排在哪个层次这个是由makefile决定,在这里把中间库代码实现在具体设备目录fspad-733下面,在这个目录下自己创建了一个目录hardware.

    具体修改目录,androidL/device/softwinner/fspad-733/harware/legacy

    在legacy目录下面有一个com_farsight_ledlegacy_legacy.h文件该头文件使用javah工具生成的,由于上层是用java语言而下层使用c语言写的,对于两种不同的语言要建立通信,则必须要有一中翻译机制,即javah(jdk开发包中提供的一个工具)。要生成com_farsight_ledlegacy_legacy.h文件,在PC机运行里打开DOS窗口,进入工程源码目录E\androidL/Eclipse/ledlegacy工程目录执行命令,javah -classpath bin/class -d jni -jni com.farsight.ledlegacy.legacy,执行之后会在android/Eclipse/ledlegacy/

    Jni目录生成一个.h头文件,把它复制到androidL/device/softwinner/

    fspad-733/harware/legacy目录即可。

    7.编写底层驱动代码对应目录的Android.mk文件

    该文件用来指定代码如何编译的。

    8.总述运行流程

        应用程序运行的时候,先去创建类的对象,在创建该对象的时候就加载了“legacy”共享库,然后就可以在java主运行界面mainActivity.java中调用这个类,最终来打开设备,执行关灯和灭灯操作。

    9.用串口调试去测试驱动代码

        在平台驱动时,有一个sysfs目录,在sys/class/farsight_led/led/下面会生成一个属性为enable的文件。

    在终端下执行:

    1.获取权限:$chmod 777 /sys/class/farsight_led/led/enable

    2.若第一步不行,则执行:$su root

    3.执行“亮灯”命令:$echo “1” > /sys/class/farsight_led/led/enable  

    4.执行“灭灯”命令:$echo “0” > /sys/class/farsight_led/led/enable

    5.2.3利用方案二实现

    1.程序流程框图

                         5-7  程序流程框图

    2.具体实现代码步骤(略)

    5.2.4利用方案三实现

    1.程序流程框图

    图5-8 程序流程框图

    2.具体实现代码步骤(略)

    6 结束语

        本设计通过在Android5.0源码中添加和删除了诸多的代码,最终完成了Android操作系统的裁剪与定制,并且实现了底层驱动代码的添加,对整个Android操作系统流程与架构有了深刻的理解。通过此次毕业设计,使得我在以后的工作当中可以实现对任意升级的Android源码进行定制,最终达到与具体硬件的完美匹配。

    致  谢

         首先衷心的感谢我的指导老师逯宗胜教授,在本次设计中给予了我莫大的的帮助和关怀,在完成设计的过程当中悉心的教导了我并给予了诸多的建议,使我受益匪浅。在大学的四年里,逯老师凭借渊博的专业知识并时刻本着负责任的态度去完成每一件事,让我影响深远,我相信,他的师德和人格将会伴随我的一生,让我去更好的走向成功的道路。

    在本次毕业设计中,用到了各方面的专业知识,对自己有了新的认识,感谢学校对我四年来的辛勤培养,完善的实验平台,在大学四年里能有机会在实验室里认真的学习,感谢给予我帮助的老师们,感谢在一起相互学习的伙伴,感谢陪我度过四年的和给予我帮助的所有同学。最后衷心感谢各位评审的专家对我论文的审阅。

     牛建民

                                                      2016519日

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    参考文献

    [1] 韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册.人民邮电出版社,2008.08

    [2] 周庆国.Android底层开发实战.机械工业出版社,2015.10

    [3] 陈强.Android底层接口与驱动开发技术详解.中国铁道出版社,2014.05

    [4] 明日科技.Android从入门到精通.清华大学出版社,2012.09

    [5]计算机研讨_百度文库

    [6]国内安卓手机的发展现状与前景趋势分析

    [7] 康华光等.电子技术基础模拟部分(第五版).高等教育出版社.2008

    [8] 康华光等.电子技术基础数字部分(第五版).高等教育出版社.2008

    [9] 李刚.疯狂Android讲义(第3版).电子工业出版社.2015

    [10] 宋宝华.Linux设备驱动开发详解(第2版).人民邮电出版社.2010

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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