淺談Android軟硬件巧妙整合的開(kāi)發(fā)技巧

·應用程序(Application)：所有Android應用程序皆是以Java程序語(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 )人等其它應用程序，讓用戶(hù)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接口。

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。譬如像是多任務(wù)處理能力(multi-tasking)，便可能需要修改包括Linux核心與應用程序框架的設計;而應用程序的開(kāi)發(fā)者更可能需要針對應用程序與框架進(jìn)行調整。由此可見(jiàn)，對Android設備而言，任何一個(gè)功能的置入或是對硬件設定的細微更動(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)。

二、Android設備軟硬件整合的五大技術(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)設備在技術(shù)整合上的重要環(huán)節：

1、Linux驅動(dòng)程序的導入

由于A(yíng)ndroid是根源于Linux所延伸出來(lái)的操作系統，因此各種關(guān)鍵功能的驅動(dòng)程序也必須要能順利的寫(xiě)入其中，舉凡像是字符設備、存儲器的空間配置、中斷處理、網(wǎng)路通信、螢幕顯示或是連接接口像是USB與PCI的驅動(dòng)程序，這些可能是自行撰寫(xiě)、或是來(lái)自不同組件廠(chǎng)商的驅動(dòng)程序，都必須要能被導入到Android系統，并維持良好穩定的效能表現。

2、系統單芯片的優(yōu)化處理

對廠(chǎng)商而言，開(kāi)發(fā)一款Android設備，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)便在于將系統單芯片(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。

3、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設備上，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)觸控的支持、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)通信技術(shù)，以及更高階的相機模組等等，背后都有各自的驅動(dòng)程序與軟件技術(shù)，也必須要與Android系統相結合使用。

4、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設備原本的效能表現，讓處理速度因此變慢或造成使用上不順暢的狀況。除了采用更好的硬件設備外(例如現今處理器的時(shí)脈已邁向1GHz)，更需要操作系統的支持，像是如何在多任務(wù)運作的狀況下維持程序執行速度以及系統滿(mǎn)載的處理等等，都必須要透過(guò)軟件面的奧援。也就是說(shuō)，一臺Android設備除了要能將各種功能與技術(shù)收納起來(lái)、將軟硬件整合外，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。

5、低電耗設計

Android的設計概念主要是應用于便攜式設備上，目前市面上可見(jiàn)的像是平板電腦與智能手機等。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，若是一臺智能手機的待機時(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)品便失去了它作為便攜式移動(dòng)設備應有的便利性。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)就是設備本身在被使用執行時(shí)能否作到低電耗設計。Android設備讓使用者能透過(guò)各種多樣化的應用程序，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，各種不同功能的程序都能透過(guò)自由下載使用，也由于其多任務(wù)處理與讓程序背景執行的能力，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設備而言，最困難的開(kāi)發(fā)挑戰便在于如何完美地“整合”軟件與硬件，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本身程序碼的修改、相關(guān)硬件的選擇，到驅動(dòng)程序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。

像是Android源代碼中對音源的重新取樣(Re-sampling)設計，就會(huì )導致設備在讀取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，也極有可能影響到設備在持續使用狀態(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設備的開(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)。

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(méi)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)應用，必須移除被GNU GPL授權證所約束的部份，例如Android將驅動(dòng)程序移到 userspace，使得Linux driver 與 Linux kernel徹底分開(kāi)。bionic/libc/kernel/ 并非標準的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、數據結構與宏。 　　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)，驅動(dòng)程序模型(Driver Model)等。下載Android源碼之前，先要安裝其構建工具 Repo來(lái)初始化源碼。Repo 是 Android 用來(lái)輔助Git工作的一個(gè)工具。