Android平臺Bootloader的刷屏功能擴展設計

摘要：Android系統在正常啟動(dòng)中，刷屏功能一般在內核中執行，而Bootloader的任務(wù)應該是執行硬件初始化，并盡快跳轉到Linux內核。在Bootloader啟動(dòng)過(guò)程中使能一個(gè)顯示驅動(dòng)，實(shí)現刷屏功能，并不違背這一目標。本文通過(guò)對Bootloader的原理分析和嵌入式芯片C6310中LCD控制器的研究，設計了Bootloader中LCD硬件初始化和軟件驅動(dòng)程序。該設計完善了Bootloader的擴展功能，加快了手機動(dòng)畫(huà)的實(shí)現，改善了客戶(hù)的使用體驗。
關(guān)鍵詞：Bootloader；LCD控制器；驅動(dòng)設計

引言
Android自2011年以來(lái)實(shí)現了計算機誕生以來(lái)最快速度的用戶(hù)群體增長(cháng)，目前Android以每天85萬(wàn)新激活數的速度快速征服世界，在世界范圍內成為占有率最高的智能手機操作系統。根據賽諾的調研報告，Android系統在中國的市場(chǎng)份額高達74．7％。然而很多硬件制造商在舊設備的升級問(wèn)題上動(dòng)作緩慢。Android 4．0的配置要求比起之前的Android系統有較大的提高，導致很多廠(chǎng)商在中低端市場(chǎng)的新機型和主推機型都無(wú)法達到最低配置要求。根據市場(chǎng)的需求，低端Android手機存在著(zhù)巨大商機。在低價(jià)格的情況下，如何實(shí)現高配置的要求，成為手機開(kāi)發(fā)商研究的重點(diǎn)。
對于A(yíng)ndroid系統，Bootloader是基于特定平臺來(lái)實(shí)現的。Booloader是否解鎖關(guān)系到各方的利益，解鎖Bootloader將會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)很大的好處，Android用戶(hù)將能夠自行根據需要刷寫(xiě)固件，去掉可能導致扣費的運營(yíng)商服務(wù)，得到更加多樣的Android體驗。因此，本文根據定制的實(shí)際平臺，提出了一種面向客戶(hù)需求的實(shí)現Bootloader擴展功能的設計方案。

1 Bootloador的基本原理及功能介紹
Bootloader(系統啟動(dòng)加載器)，其實(shí)就是在系統啟動(dòng)之前運行的一段程序。Bootloader的作用是對硬件設備初始化，建立內存空間映像圖，從而把系統的軟件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)。這樣，系統在調用內核時(shí)就準備好真正的環(huán)境，最終引導系統正常啟動(dòng)。對于A(yíng)ndroid系統，通常并沒(méi)有PC機那樣的周件程序BIOS，因此Bootloader必須完成整個(gè)系統的加載任務(wù)。而且對于嵌入式系統，其硬件的差別也是很大的，在操作系統啟動(dòng)之前，必須完成這些硬件的初始化工作，這就導致嵌入式系統Bootloader的功能和具體實(shí)現都比PC系統復雜得多。
LK(Linux Kernel)是小內核小操作系統，是AndroidBootloader的核心。在高通代碼中，Android Bootloader位于bootable＼bootloader＼1k目錄下，Bootloader的功能性設計主要在app＼aboot．c下，aboot_init函數是LK的功能入口點(diǎn)。aboot_init的執行過(guò)程如下：
①設置NAND／EMMC讀取信息頁(yè)面大??；
②讀取按健信息。判斷是正常開(kāi)機、進(jìn)入fastboot，還是進(jìn)入recovery模式；
③從NAND中加載內核；
④啟動(dòng)內核。實(shí)現刷屏功能可以在讀取按鍵之前，所以Bootloader擴展功能的設計流程如圖1所示。

2 LCD控制器及外圍設備連接
2．1 LCD控制器介紹
LCD控制器是Android手機開(kāi)發(fā)項目中C6310芯片的必備模塊，它負責將需要顯示的數據，如操作界面、圖像等送給LCD顯示設備。在手機的應用中，LCD顯示設備主要有以下幾類(lèi)：被動(dòng)顯示模式STN屏、主動(dòng)顯示模式TFT屏，以及主動(dòng)模式OLED屏。根據顯示顏色不同，又可以分為單色屏和彩色屏。LCD控制器不直接和LCD顯示屏相連，而是和LCD驅動(dòng)器相連，這樣簡(jiǎn)化了接口信號數量和顯示控制過(guò)程。LCD控制器時(shí)序由控制信號和圖像數據兩部分組成，其中控制信號包括VCLK、HSYNC、VSYNC，分別為像素時(shí)鐘信號、行同步信號、幀同步信號。作為幀同步信號的VSYNC，每發(fā)出一個(gè)脈沖，都意味著(zhù)新的一屏圖像數據開(kāi)始發(fā)送。而作為行同步信號的HSYNC，每發(fā)出一個(gè)脈沖，都意味著(zhù)新的一行圖像資料開(kāi)始發(fā)送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須保留回掃時(shí)間。這樣的時(shí)序安排起源于CRT顯示器電子槍偏轉所需的時(shí)間，但后來(lái)成為實(shí)際上的工業(yè)標準，因此TFT屏也包含了回掃時(shí)間。
C6310芯片內部集成了一個(gè)LCD控制器，通常配置寄存器來(lái)控制其工作，命令和圖像數據的傳輸由LCD主控制器自動(dòng)完成。C6310的LCD控制器采用并行或串行接口工作時(shí)，最多支持3層圖像合并(L1、L2、L3)，L4層用作命令存儲空間。命令存儲空間中一個(gè)命令有20位，占用32位空間。第一個(gè)0～17位對應LCD_CMD寄存器中0～17位；第19位用作命令、數據切換位。