Android切入智能手機后來(lái)居上

　　隨著(zhù)科技的快速演進(jìn)，現代人對行動(dòng)通訊、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)與多媒體娛樂(lè )的需求更甚以往，所謂的智慧型手機(Smart Phone)便成了炙手可熱的個(gè)人消費電子產(chǎn)品之一，從Apple不斷推出iPhone企圖顛覆消費者對手機的想象、RIM推出主打商務(wù)功能的黑莓機、Google的Android系統讓眾家手機廠(chǎng)商爭食大餅，到微軟屢敗屢戰的從WinMo一路開(kāi)發(fā)到WP7，智慧型手機的這塊戰場(chǎng)可說(shuō)是打的如火如荼。然而在這些眾家競爭者中，Android可說(shuō)是目前行情看俏的一套作業(yè)系統，以國際市調研究機構Gartner最新出爐2010年第三季的調查為例，采用Android作業(yè)系統的智慧型手機在過(guò)去一年以來(lái)成長(cháng)幅度最高，光是市占率便是前一年同期的七倍之多，銷(xiāo)售量更是達到14倍的成長(cháng)，同時(shí)也一舉從市占率排名的第六名竄升到第二名。而在今年一月份甫落幕的國際消費性電子展(CES)，也處處可見(jiàn)各式各樣采用Android作業(yè)系統的產(chǎn)品。

　　Android在過(guò)去一直扮演后起之秀的角色，切入智慧型手機的速度似乎慢了蘋(píng)果的iOS一步，但與Apple相同的是，它也成功的將其應用從手機移植到了平板電腦(Tablet PC)上。Android開(kāi)放原始碼(Open Source)的特性，能輕易地提高廠(chǎng)商對自家產(chǎn)品的接受度，更不用提背后Google的強力撐腰能帶來(lái)多大的經(jīng)濟效益。目前可見(jiàn)包括手機廠(chǎng)商HTC、Motorola、SAMSUNG，以及電腦大廠(chǎng)HP與Dell等皆投向Android的懷抱，Android被廣泛應用可說(shuō)是勢在必行。

　　盡管Android系統的普及看似指日可待，但在實(shí)際的產(chǎn)品應用上，也有其可能產(chǎn)生的問(wèn)題風(fēng)險。Android作為一個(gè)開(kāi)放式的作業(yè)系統，是Google提供廠(chǎng)商的作業(yè)系統參考架構(reference design)，廠(chǎng)商能有充足的發(fā)揮空間，以Android為基礎向上開(kāi)發(fā)設計自家產(chǎn)品，但也因為這樣的開(kāi)放性與自由性，讓廠(chǎng)商在軟硬體結合的這個(gè)環(huán)節必須下更大的功夫，像是如何挑選合適的硬體包括基頻處理器、通訊晶片、觸控感應晶片、天線(xiàn)與記憶體模組等，以及如何調整出最適當的軟體設定等，更重要的是如何將軟硬體整合，開(kāi)發(fā)出差異化的產(chǎn)品。這中間所有的細節都會(huì )對產(chǎn)品最終樣貌產(chǎn)生莫大的影響，像是其功能的完整度、使用介面的設計、效能表現(例如觸控滑動(dòng)畫(huà)面、開(kāi)啟程式所需時(shí)間)、品質(zhì)可靠度、甚至是后續的韌體升級動(dòng)作等等。在此百佳泰便試圖以專(zhuān)業(yè)中立的測試實(shí)驗室角度，來(lái)點(diǎn)出廠(chǎng)商應用Android于手機、平板電腦或其他裝置時(shí)應注意的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，以希冀作為一個(gè)有效的參考資訊。

　　解構Android基本技術(shù)架構

　　首先我們先來(lái)看到Android的基本技術(shù)架構，Android是以L(fǎng)inux為核心，并采用軟體堆迭(software stack)的架構延伸發(fā)展的一套軟體平臺與作業(yè)系統。根據下圖可以看出，其基本架構分為五層：

　　l Linux核心(Linux Kernel)：以L(fǎng)inux開(kāi)發(fā)提供最底層的核心系統服務(wù)，包括安全性 (Security)、、記憶體管理(Memory Management)、進(jìn)程管理(Process Management)、網(wǎng)路堆迭(Network Stack)與驅動(dòng)程式模型(Driver Model)。

　　l Android執行環(huán)境(Android Runtime)：透過(guò)Core Libraries(核心函式庫)以及暫存器型態(tài)的Dalvik Virtual Machine(Dalvik虛擬機器)來(lái)執行程式。

　　l 系統函式庫(Library)：使用C/C++函式庫的系統元件以供呼叫使用，開(kāi)發(fā)者可透過(guò)上層的應用程式框架來(lái)運用這些功能，這也是主要Android裝置的效能關(guān)鍵。

　　l 應用程式框架(Application Framework)：被設計來(lái)簡(jiǎn)化元件的再運用，開(kāi)發(fā)者能完整存取使用與核心應用程式(Core Application)相同的API，應用程式可以發(fā)布功能并為其它應用程式所使用(需受限于其安全性限制)，開(kāi)發(fā)者也可運用同樣的機制來(lái)新增與置換元件。

　　l 應用程式(Application)：所有Android應用程式皆是以Java程式語(yǔ)言編寫(xiě)，原始就會(huì )包含像是Email、簡(jiǎn)訊、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)絡(luò )人等其它應用程式，讓使用者一開(kāi)始就擁有這些基本功能，開(kāi)發(fā)者也可在此客制其使用介面。

　　廠(chǎng)商越想要設計出與原始設定不同且增強效能的產(chǎn)品，便越需要對這五層架構進(jìn)行修改。譬如像是多工處理能力(multi-tasking)，便可能需要修改包括Linux核心與應用程式框架的設計;而應用程式的開(kāi)發(fā)者更可能需要針對應用程式與框架進(jìn)行調整。由此可見(jiàn)，對Android裝置而言，任何一個(gè)功能的置入或是對硬體設定的細微更動(dòng)，都需要對Android系統進(jìn)行從下到上的調整以達到最優(yōu)化的效能，而這正是最為困難與需要驗證的一環(huán)。

　　Android裝置軟硬體整合的五大技術(shù)環(huán)節

　　如前所述，對眾家開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商而言最大的挑戰其實(shí)在于，如何將自己理想的產(chǎn)品訴求，與Android系統巧妙結合成一個(gè)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。在此我們便根據其多年的測試與研究經(jīng)驗，歸納出五大Android相關(guān)裝置在技術(shù)整合上的重要環(huán)節：

　　一、Linux驅動(dòng)程式的導入

　　由于A(yíng)ndroid是根源于Linux所延伸出來(lái)的作業(yè)系統，因此各種關(guān)鍵功能的驅動(dòng)程式也必須要能順利的寫(xiě)入其中，舉凡像是字元裝置、記憶體的空間配置、中斷處理、網(wǎng)路通訊、螢幕顯示或是連接介面像是USB與PCI的驅動(dòng)程式，這些可能是自行撰寫(xiě)、或是來(lái)自不同元件廠(chǎng)商的驅動(dòng)程式，都必須要能被導入到Android系統，并維持良好穩定的效能表現。

　　二、系統單晶片的優(yōu)化處理

　　對廠(chǎng)商而言，開(kāi)發(fā)一款Android裝置，不僅僅只是將所有零組件組合成為一個(gè)產(chǎn)品那么容易，最大的學(xué)問(wèn)便在于將系統單晶片(System-on-a-chip，SoC)、各種新技術(shù)和Android系統進(jìn)行整合，SoC涉及像是Dalvik Virtual Machine、OpenGL、V8、Webkit Engine等上層的演算，與Android間的結合便必須透過(guò)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(chǎng)商已針對Android系統的特性，提供整合過(guò)的SoC平臺，將藍牙、相機或上網(wǎng)等常用功能模組預先寫(xiě)入，減少終端成品廠(chǎng)商費力整合開(kāi)發(fā)的時(shí)間，但對廠(chǎng)商而言，這樣的預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。

　　三、新技術(shù)的移植

　　隨著(zhù)技術(shù)的快速發(fā)展，更多新興的技術(shù)規格也逐漸應用在手機等手持裝置上，以手機為例，已經(jīng)從過(guò)去以撥打電話(huà)為主要功能，轉變?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(guò)手指的滑動(dòng)傳送指令甚至是具備多點(diǎn)觸控的支援、Wi-Fi模組提供隨時(shí)無(wú)線(xiàn)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(guò)圖形處理器來(lái)執行通用計算任務(wù)、Android 2.3版所支持的NFC近場(chǎng)通訊技術(shù)，以及更高階的相機模組等等，背后都有各自的驅動(dòng)程式與軟體技術(shù)，也必須要與Android系統相結合使用。

　　四、效能表現的穩定

　　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裝置原本的效能表現，讓處理速度因此變慢或造成使用上不順暢的狀況。除了采用更好的硬體設備外(例如現今處理器的時(shí)脈已邁向1GHz)，更需要作業(yè)系統的支持，像是如何在多工運作的狀況下維持程式執行速度以及系統滿(mǎn)載的處理等等，都必須要透過(guò)軟體面的奧援。也就是說(shuō)，一臺Android裝置除了要能將各種功能與技術(shù)收納起來(lái)、將軟硬體整合外，更必須同時(shí)注重它在效能上能否維持應有的水準，以提供使用者在操作上流暢易上手的感受。

　　五、低電耗設計

　　Android的設計概念主要是應用于可攜式裝置上，目前市面上可見(jiàn)的像是平板電腦與智慧型手機等。對這類(lèi)產(chǎn)品而言，電池續航力的好壞可說(shuō)是影響消費者使用感受的關(guān)鍵之一，試想，若是一臺智慧型手機的待機時(shí)間過(guò)短，而使用者在外時(shí)又無(wú)法隨時(shí)充電使用，不能即時(shí)的連網(wǎng)查詢(xún)資料或執行其他手機功能，這樣的產(chǎn)品便失去了它作為可攜式行動(dòng)裝置應有的便利性。追根究底，良好的待機時(shí)間除了需仰賴(lài)高容量的電池以提供充足電力之外，另一個(gè)重點(diǎn)就是裝置本身在被使用執行時(shí)能否作到低電耗設計。Android裝置讓使用者能透過(guò)各種多樣化的應用程式，來(lái)達到各種不同的使用目的，舉凡像是單純上網(wǎng)、觀(guān)看新聞、郵件推播或是游戲等等，各種不同功能的程式都能透過(guò)自由下載使用，也由于其多工處理與讓程式背景執行的能力，更讓降低耗電量成為開(kāi)發(fā)者不可輕忽的一項課題。

　　持續驗證修正 找出最佳Android整合方案

　　正如前面我們不斷提到的，對Android裝置而言，最困難的開(kāi)發(fā)挑戰便在于如何完美地”整合”軟體與硬體，以開(kāi)發(fā)出一項功能完整又同時(shí)注重使用者感受的產(chǎn)品。從對Android本身程式碼的修改、相關(guān)硬體的選擇，到驅動(dòng)程式的結合運用以及能否維持穩定的效能表現等，在在都必須要透過(guò)仔細的研究與不斷的嘗試，才能找出問(wèn)題的根源并解決、更進(jìn)而找出最合適的整合方案。

　　附圖我們歸納出一些在A(yíng)ndroid裝置上經(jīng)常出現的問(wèn)題與其可能肇因，而這些也都是開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商必須重視卻可能忽略的一環(huán)。像是Android原始碼中對音源的重新取樣(Re-sampling)設計，就會(huì )導致裝置在讀取48K音源時(shí)重新取樣成44K，而造成諧波失真的現象影響音質(zhì)，這便是廠(chǎng)商不會(huì )注意到而未去修改的問(wèn)題;另外像是天線(xiàn)位置的設計，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計，也極有可能影響到裝置在持續使用狀態(tài)中的耗電情形。百佳泰在此僅以專(zhuān)業(yè)測試驗證實(shí)驗室的角度，希冀以宏觀(guān)的方式，針對Android裝置的開(kāi)發(fā)設計提供可用的參考，近期內我們也將會(huì )提供實(shí)際的相關(guān)測試數據報告，并進(jìn)一步指陳這些可能的問(wèn)題風(fēng)險，以期讓更多廠(chǎng)商與消費者都能注意到品質(zhì)驗證的重要性，是從產(chǎn)品設計的根源就要開(kāi)始層層把關(guān)。