淺談Android軟硬件巧妙整合的開發(fā)技巧

·應(yīng)用程序(Application)：所有Android應(yīng)用程序皆是以Java程序語言編寫，原始就會包含像是Email、簡訊、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)絡(luò)人等其它應(yīng)用程序，讓用戶一開始就擁有這些基本功能，開發(fā)者也可在此客制其使用接口。

廠商越想要設(shè)計出與原始設(shè)定不同且增強效能的產(chǎn)品，便越需要對這五層架構(gòu)進行修改。譬如像是多任務(wù)處理能力(multi-tasking)，便可能需要修改包括Linux核心與應(yīng)用程序框架的設(shè)計;而應(yīng)用程序的開發(fā)者更可能需要針對應(yīng)用程序與框架進行調(diào)整。由此可見，對Android設(shè)備而言，任何一個功能的置入或是對硬件設(shè)定的細微更動，都需要對Android系統(tǒng)進行從下到上的調(diào)整以達到最優(yōu)化的效能，而這正是最為困難與需要驗證的一環(huán)。

二、Android設(shè)備軟硬件整合的五大技術(shù)環(huán)節(jié)

如前所述，對眾家開發(fā)廠商而言最大的挑戰(zhàn)其實在于，如何將自己理想的產(chǎn)品訴求，與Android系統(tǒng)巧妙結(jié)合成一個功能完整并使用流暢順手的產(chǎn)品，這其中牽涉了不同技術(shù)間的整合與運用。在此我們便根據(jù)其多年的測試與研究經(jīng)驗，歸納出五大Android相關(guān)設(shè)備在技術(shù)整合上的重要環(huán)節(jié)：

1、Linux驅(qū)動程序的導(dǎo)入

由于Android是根源于Linux所延伸出來的操作系統(tǒng)，因此各種關(guān)鍵功能的驅(qū)動程序也必須要能順利的寫入其中，舉凡像是字符設(shè)備、存儲器的空間配置、中斷處理、網(wǎng)路通信、螢?zāi)伙@示或是連接接口像是USB與PCI的驅(qū)動程序，這些可能是自行撰寫、或是來自不同組件廠商的驅(qū)動程序，都必須要能被導(dǎo)入到Android系統(tǒng)，并維持良好穩(wěn)定的效能表現(xiàn)。

2、系統(tǒng)單芯片的優(yōu)化處理

對廠商而言，開發(fā)一款A(yù)ndroid設(shè)備，不僅僅只是將所有零組件組合成為一個產(chǎn)品那么容易，最大的學(xué)問便在于將系統(tǒng)單芯片(System-on-a-chip，SoC)、各種新技術(shù)和Android系統(tǒng)進行整合，SoC涉及像是Dalvik Virtual Machine、OpenGL、V8、Webkit Engine等上層的演算，與Android間的結(jié)合便必須透過不斷的嘗試與驗證，才能研發(fā)出既符合成本效益、又有良好效能的優(yōu)化產(chǎn)品。目前市面上有些SoC廠商已針對Android系統(tǒng)的特性，提供整合過的SoC平臺，將藍牙、相機或上網(wǎng)等常用功能模組預(yù)先寫入，減少終端成品廠商費力整合開發(fā)的時間，但對廠商而言，這樣的預(yù)先整合是否適合自身產(chǎn)品，以及是否需要再作更細致的修改，則又是更困難的課題。

3、新技術(shù)的移植

隨著技術(shù)的快速發(fā)展，更多新興的技術(shù)規(guī)格也逐漸應(yīng)用在手機等手持設(shè)備上，以手機為例，已經(jīng)從過去以撥打電話為主要功能，轉(zhuǎn)變?yōu)閾碛懈鞣N多樣化用途的產(chǎn)品。像是觸控技術(shù)讓消費者可以透過手指的滑動傳送指令甚至是具備多點觸控的支持、Wi-Fi模組提供隨時無線上網(wǎng)的可能、通用圖形處理器(General-purpose computing on graphics procESSing units，GPGPU)則能以并行方式透過圖形處理器來執(zhí)行通用計算任務(wù)、Android 2.3版所支持的NFC近場通信技術(shù)，以及更高階的相機模組等等，背后都有各自的驅(qū)動程序與軟件技術(shù)，也必須要與Android系統(tǒng)相結(jié)合使用。

4、效能表現(xiàn)的穩(wěn)定

盡管上述這些技術(shù)不斷推陳出新，但也都不能因此而犧牲設(shè)備原本的效能表現(xiàn)，讓處理速度因此變慢或造成使用上不順暢的狀況。除了采用更好的硬件設(shè)備外(例如現(xiàn)今處理器的時脈已邁向1GHz)，更需要操作系統(tǒng)的支持，像是如何在多任務(wù)運作的狀況下維持程序執(zhí)行速度以及系統(tǒng)滿載的處理等等，都必須要透過軟件面的奧援。也就是說，一臺Android設(shè)備除了要能將各種功能與技術(shù)收納起來、將軟硬件整合外，更必須同時注重它在效能上能否維持應(yīng)有的水準，以提供使用者在操作上流暢易上手的感受。

5、低電耗設(shè)計

Android的設(shè)計概念主要是應(yīng)用于便攜式設(shè)備上，目前市面上可見的像是平板電腦與智能手機等。對這類產(chǎn)品而言，電池續(xù)航力的好壞可說是影響消費者使用感受的關(guān)鍵之一，試想，若是一臺智能手機的待機時間過短，而使用者在外時又無法隨時充電使用，不能即時的連網(wǎng)查詢資料或執(zhí)行其他手機功能，這樣的產(chǎn)品便失去了它作為便攜式移動設(shè)備應(yīng)有的便利性。追根究底，良好的待機時間除了需仰賴高容量的電池以提供充足電力之外，另一個重點就是設(shè)備本身在被使用執(zhí)行時能否作到低電耗設(shè)計。Android設(shè)備讓使用者能透過各種多樣化的應(yīng)用程序，來達到各種不同的使用目的，舉凡像是單純上網(wǎng)、觀看新聞、郵件推播或是游戲等等，各種不同功能的程序都能透過自由下載使用，也由于其多任務(wù)處理與讓程序背景執(zhí)行的能力，更讓降低耗電量成為開發(fā)者不可輕忽的一項課題。

持續(xù)驗證修正 找出最佳Android整合方案

正如前面我們不斷提到的，對Android設(shè)備而言，最困難的開發(fā)挑戰(zhàn)便在于如何完美地“整合”軟件與硬件，以開發(fā)出一項功能完整又同時注重使用者感受的產(chǎn)品。從對Android本身程序碼的修改、相關(guān)硬件的選擇，到驅(qū)動程序的結(jié)合運用以及能否維持穩(wěn)定的效能表現(xiàn)等，在在都必須要透過仔細的研究與不斷的嘗試，才能找出問題的根源并解決、更進而找出最合適的整合方案。

像是Android源代碼中對音源的重新取樣(Re-sampling)設(shè)計，就會導(dǎo)致設(shè)備在讀取48K音源時重新取樣成44K，而造成諧波失真的現(xiàn)象影響音質(zhì)，這便是廠商不會注意到而未去修改的問題;另外像是天線位置的設(shè)計，也可能直接的影響到收訊能力的好壞;而不良的電源管理設(shè)計，也極有可能影響到設(shè)備在持續(xù)使用狀態(tài)中的耗電情形。百佳泰在此僅以專業(yè)測試驗證實驗室的角度，希冀以宏觀的方式，針對Android設(shè)備的開發(fā)設(shè)計提供可用的參考，近期內(nèi)我們也將會提供實際的相關(guān)測試數(shù)據(jù)報告，并進一步指陳這些可能的問題風(fēng)險，以期讓更多廠商與消費者都能注意到品質(zhì)驗證的重要性，是從產(chǎn)品設(shè)計的根源就要開始層層把關(guān)。

Android 是運行于 Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。因為在一般GNU/Linux 里支持的功能，Android 大都沒有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以bionic 取代Glibc、以Skia 取代Cairo、再以opencore 取代FFmpeg 等等。Android 為了達到商業(yè)應(yīng)用，必須移除被GNU GPL授權(quán)證所約束的部份，例如Android將驅(qū)動程序移到 userspace，使得Linux driver 與 Linux kernel徹底分開。bionic/libc/kernel/ 并非標(biāo)準的kernel header files。Android 的 kernel header 是利用工具由 Linux kernel header 所產(chǎn)生的，這樣做是為了保留常數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與宏。 　　目前Android 的 Linux kernel控制包括安全(Security)，存儲器管理(Memory Management)，程序管理(Process Management)，網(wǎng)絡(luò)堆棧(Network Stack)，驅(qū)動程序模型(Driver Model)等。下載Android源碼之前，先要安裝其構(gòu)建工具 Repo來初始化源碼。Repo 是 Android 用來輔助Git工作的一個工具。