基于Android的智能手机的设计与实现图文.docx

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基于Android的智能手机的设计与实现图文

武汉理工大学

硕士学位论文

基于Android的智能手机的设计与实现

姓名：

熊刚

申请学位级别：

硕士

专业：

计算机应用技术

指导教师：

李宁

20100501

中文摘要

随着社会的发展，目前全球的手机用户数量已经超过了ＰＣ机的数量，而且手机的数量正在快速增长，其中智能手机所占的比例越来越大，特别是随着３Ｇ技术发展时代的到来，移动互联网将是一个巨大的市场，许多国际大公司以及国内的大公司都在抢占智能手机领域的市场份额。

这期间，出现的智能手机可谓五花八门，种类繁多，但是真正好用，受用户喜爱的智能手机并不多。

Ａｎｄｒｏｉｄ的出现带给了智能手机领域更多的机遇和挑战，由于Ａｎｄｒｏｉｄ基于Ｌｉｎｕｘ内核且具有开源、免费的特性，它迅速得到广大爱好者以及许多厂商的支持。

本文所对应的研究项目是一个基于Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机的设计和实现，该智能手机在硬件上采用Ｍａｒｖｅｌｌ公司的ＰＸＡ３１０处理器，其处理速度可达６２４ＭＨｚ，除了一般手机必备的外设之外，还带有摄像头、蓝牙、ＷｉＦｉ、ＧＰＳ等较高端的外围设备；在软件上，采用了Ｇｏｏｇｌｅ推出的Ａｎｄｒｏｉｄ系统。

本文首先对课题背景做了阐述，包括智能手机操作系统目前的状况、Ａｎｄｒｏｉｄ的优势以及相关产品的介绍、课题研究目的及意义、系统设计目标、论文主要工作；然后针对Ａｎｄｒｏｉｄ的特性给出本系统开发环境的搭建方法以及下载源码和编译源码的方法，为降低成本对本系统采用的调试方法进行了分析和选择：

进而对系统的硬件和软件进行设计，硬件设计包括硬件总体设计、处理器设计、存储器设计、音频模块设计、基带模块设计、蓝牙模块设计、ＵＳＢ模块设计等，软件设计包括本系统启动代码的移植、内核的移植、文件系统的制作，接着对一些有代表性的驱动进行了比较详细的分析。

对于内核移植，Ａｎｄｒｏｉｄ内核移植和标准Ｌｉｎｕｘ内核移植有些差别；对于Ａｎｄｒｏｉｄ文件系统制作，需要编译Ａｎｄｒｏｉｄ源码得到内容，和普通Ｌｉｎｕｘ文件系统制作有所区别；对于驱动，Ａｎｄｒｏｉｄ下驱动和Ｌｉｎｕｘ驱动不完全相同，比如Ａｎｄｒｏｉｄ音频系统中对路由的选择可以通过配置文件实现，再比如Ａｎｄｒｏｉｄ下ＬＣＤ驱动需要双缓冲等。

在这之后对Ａｎｄｒｏｉｄ应用程序的蓝牙模块进行了深入的分析；最后进行了总结并指出本智能手机需要改进的地方。

关键词：

Ａｎｄｒｏｉｄ，智能手机，Ｌｉｎｕｘ，ＰＸＡ３１０

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｏｃｉｅｔｙ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｈａｓｅｘｃｅｅｄｅｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆＰＣｍａｃｈｉｎｅｓ，ａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｉｓｇｒｏｗｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ，ｗｈｉｃｈｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｍａｒｋｅｔｓｈａｒｅｉｓｇｒｏｗｉｎｇ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｏｆ３Ｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｒａ，ｍｏｂｉｌｅＩｎｔｅｒｎｅｔｗｉｌｌｈａｖｅａｈｕｇｅｍａｒｋｅｔ，ｍａｎｙｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐａｎｉｅｓａｎｄｄｏｍｅｓｔｉｃｌａｒｇｅｃｏｍｐａｎｉｅｓｔｒｙｔｏｅｘｐａｎｄｉｔｓｍａｒｋｅｔｓｈａｒｅ，ｔｏｄａｙ，ｔｈｅｒｅａｒｅａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ，ｂｕｔｎｏｔａｌｌｏｆｔｈｅｍａｒｅｌｏｖｅｄｂｙｔｈｅｕｓｅｒｓ．ＴｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｏｆＡｎｄｒｏｉｄｂｒｉｎｇｓｍｏｒｅｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ．ＡｎｄｒｏｉｄｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌａｎｄｈａｓｏｐｅｎａｎｄｆｒｅｅｆｅａｔｕｒｅ，ｉｔｑｕｉｃｋｌｙｈａｄｔｈｅｏｖｅｒｗｈｅｌｍｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｏｆｆａｎｓ，ａｎｄｍａｎｙｖｅｎｄｏｒｓ．

。

Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔ

ｏｆｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｐａｐｅｒｉｓａｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｍａｒｔｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｂａｓｅｄｏｎＡｎｄｒｏｉｄ．Ａｔｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ，ｉｔｕｓｅｓＭａｒｖｅｌｌ’ＳＰＸＡ３１０ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｐｅｅｄｕｐｔｏ

６２４ＭＨｚ，ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅ’Ｓｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓｉｔａｌｓｏｈａｓｃａｍｅｒａ，ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，ＷｉＦｉ，ＧＰＳ

ａｎｄｏｔｈｅｒｈｉ【ｇｈｅｎｄｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ；Ａｔｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｔｕｓｅｓＧｏｏｇｌｅ’ＳＡｎｄｒｏｉｄｓｙｓｔｅｍｓ．

Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｆｉｒｓｔｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ａｎｄｒｏｉｄ’Ｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔ，ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ，ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｇｏａｌｓａｎｄｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｏ；Ｔｈｅｎｇｉｖｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｈｏｗｔｏｓｅｔｕｐｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｈｏｗｔｏｄｏｗｎｌｏａｄｔｈｅＡｎｄｒｏｉｄｓｏｕｒｃｅ

ｃｏｄｅａｎｄｂｕｉｌｄｉｔ，ｈｏｗｔｏｓｅｌｅｃｔｄｅｂｕｇｇｉｎｇｔｏｏｌｓｆｏｒｒｅｄｕｃｅｃｏｓｔｓ；Ａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｂｉｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍ’Ｓｈａｒｄｗａｒｅ

ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｒｄｅｓｉｇｎ，ｍｅｍｏｒｙ

ｄｅｓｉｇｎ，ａｕｄｉｏ

ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ，ｂａｓｅｂａｎｄｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎ，ｂｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎ，ＵＳＢｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎ；Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｂｏｏｔｌｏａｄｅｒｐｏｒｔｉｎｇ，ｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇ，ｈｏｗｔｏｍａｋｅｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｏｍｅｓａｍｐｌｅｄｒｉｖｅｒｓ．Ｆｏ｝ｔｈｅｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇ，ＡｎｄｒｏｉｄｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇｈａｓｓｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｗｉｔｈｓｔａｎｄａｒｄＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇ．Ｆｏｒｔｈｅａｎｄｒｏｉｄｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｒｅｑｕｉｒｅｓｔｏｂｕｉｌｄＡｎｄｒｏｉｄ

ｓｏｕｒｃｅｃｏｄｅ，ｉｔｈａｓｓｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｗｉｔｈｇｅｎｅｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＬｉｎｕｘｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍｓ．Ｆｏｒｔｈｅｄｒｉｖｅｒ，ｔｈｅＡｎｄｒｏｉｄｄｒｉｖｅｒａｎｄＬｉｎｕｘｄｒｉｖｅｒｉＳｎｏｔｅｘａｃｔｌｙｔｈｅｓａｍｅ，ｓｕｃｈａｓＡｎｄｒｏｉｄａｕｄｉｏ

ｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｒｏｕｔｅｏｆｃｈｏｉｃｅｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｉｌｅ，ａｎｄｔｈｅＡｎｄｒｏｉｄＬＣＤｄｒｉｖｅｒｎｅｅｄｓｄｏｕｂｌｅｂｕｆｆｅｒｉｎｇ，ｅｔｃ．Ａｆｔｅｒｔｈｉｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅＡｎｄｒｏｉｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍａｄｅａｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎａｎｄｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

Ａｎｄｒｏｉｄ，ＳｍａｒｔＰｈｏｎｅ，ｔｉｎｕｘ，ＰＸＡ３１０

独创性声明

本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：

鲫

学位论文使用授权书

本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。

同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）

研究生（签名）：

稚融１导师（签名）涛与日期知加．ｓ．穆

１．１课题研究背景

第１章绪论

１．１．１智能手机操作系统现状

智能手机是指像电脑一样可以通过下载安装软件来拓展手机出厂的基本功能的手机，一般具有智能手机操作系统。

相对于非智能手机，无论在功能还是处理速度上都有很大的提高。

目前全球市场份额排名前四的智能手机操作系统依次是ｉＰｈｏｎｅＯＳ、Ｓｙｍｂｉａｎ、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ和Ａｎｄｒｏｉｄ，其中Ａｎｄｒｏｉｄ最年轻，市场份额正迅速增加。

下面简单介绍除Ａｎｄｒｏｉｄ之外的几款常用的智能手机系统。

１、ｉＰｈｏｎｅＯＳ

ｉＰｈｏｎｅＯＳ是苹果公司专门为ｉＰｈｏｎｅ开发的智能手机系统。

主要用在ｉＰｈｏｎｅ和ｉＰｏｄｔｏｕｃｈ上。

ｉＰｈｏｎｅＯＳ最突出的优点是可以使用多点触控操作，这样使得操作ｉＰｈｏｎｅ非常方便。

目前ｉＰｈｏｎｅＯＳ在智能手机操作系统的市场份额占据第一位１１１。

２、Ｓｙｍｂｉａｎ

Ｓｙｍｂｉａｎ最开始由诺基亚、索爱、ＭＯＴＯ、西门子等公司出资组建，专门研发手机操作系统，现如今被诺基亚收购，成为诺基亚全资公司。

Ｓｙｍｂｉａｎ操作系统在智能移动终端上拥有非常强大的应用程序和通信能力。

目前Ｓｙｍｂｉａｎ在智能手机操作系统的市场份额占据第二位【到。

３、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ

ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ是ＲＩＭ专用的智能手机操作系统。

ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ在美国市场占有率相对最高，ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ的比较具有个性的设计就是宽大的屏幕和便于输入的ＱＷＥＲＴＹ全键盘，所以ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ在移动电子电邮方面非常方便，由于我国用手机发短信多于发电子邮件，所以ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ系统的邮件优势在中国不存在，目前ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ在智能手机操作系统的市场份额占据第三位，ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ手机市场主要在美副３１。

４、ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ

微软用于ＰｏｃｋｅｔＰＣ和Ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ的软件平台。

ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ系统将大家熟悉的Ｗｉｎｄｏｗｓ桌面延伸到了移动设备中。

ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ为手持设备推出的“Ｗｉｎｄｏｗｓ移动版”，目前最新的版本是ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ６．１。

受Ａｎｄｒｏｉｄ的冲击，目前ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ在智能手机操作系统的市场份额下降到４％左右１４１。

５、ＬｉｎｕｘＯＳ

Ｌｉｎｕｘ凭借其开放源代码、免费的优势，经过来自全球程序员的努力，再加上Ｇｏｏｇｌｅ、ＩＢＭ等计算机巨头的支持，Ｌｉｎｕｘ在手机操作系统市场中成为一股新生的力量，尤其是在许多知名厂商如摩托罗拉宣布支持Ｌｉｎｕｘ手机操作系统之后，Ｌｉｎｕｘ的市场份额有增加的趋势。

目前基于Ｌｉｎｕｘ的智能手机占有７．３％的市场份额ｌ５。

。

６、ＰａｌｍＯＳ

ＰａｌｍＯＳ由Ｐａｌｍ公司研发，是一种３２位的嵌入式操作系统，它的操作界面采用触控式，几乎所有的控制选项都排列在屏幕上，使用触控笔进行所有操作。

目前基于ＰａｌｍＯＳ的智能手机占有２．３％的市场份副引。

１．１．２Ａｎｄｒｏｉｄ商业运作模式及优势

目前手机数量以大大超过传统ＰＣ机数量，随着３Ｇ时代的到来，手机上网将变得越来越方便和普及，谷歌作为一个互联网巨头，当然不会放过这个巨大的市场，谷歌希望将自身在网络广告领域的垄断优势扩展至手机互联网。

Ａｎｄｒｏｉｄ作为一个通用的手机操作系统，任何一家厂商均可使用，这点和

ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ类似，但是不同的是Ａｎｄｒｏｉｄ整套系统完全开源和免费，而

Ｍｏｂｉｌｅ是需要收取一定授权费用。

这也就是为什么Ａｎｄｒｏｉｄ市场占有率在短时间内大大超过ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ的主要原因。

Ａｎｄｒｏｉｄ和ｉＰｈｏｎｅＯＳ、Ｓｙｍｂｉａｎ、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ等系统在商业运作上有很大的不同：

ｉＰｈｏｎｅＯＳ只为苹果的ｉＰｈｏｎｅ所用，并由苹果严格控制；诺基亚、索爱各自运维着与自家硬件紧密结合的Ｓｙｍｂｉａｎ版本；而ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＯＳ是ＲＩＭ专用的操作系统；Ａｎｄｒｏｉｄ则采用了联盟的方式，几乎世界上所有的大厂商都加入了谷歌手机开放联盟，如国外的知名企业：

包括Ｇｏｏｇｌｅ、ＨＴＣ（宏达电）、Ｔ－Ｍｏｂｉｌｅ、高通、摩托罗拉、三星、ＬＧ等，国内的知名企：

中国移动、联通、

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电信和华为、联想等都加入到这个大家族中。

显然，这些大公司的加入有助于自己推出Ａｎｄｒｏｉｄ相关的产品，同时也增强了Ａｎｄｒｏｉｄ的生命力：

如今移动设备的处理器九成以上采用ＡＲＭ核，造成这种局面最重要的一个原因是ＡＲＭ公司和全世界各半导体厂商的合作所带来的强大生命力，在这点上，Ａｎｄｒｏｉｄ与ＡＲＭ的商业运作有些许类似ｒ丌。

在软件上，Ａｎｄｒｏｉｄ与其它硬件厂商的结合度越高，第三方厂商就越可能考虑采用它，第三方硬件厂商可以扩展Ａｎｄｒｏｉｄ本身不支持的功１Ｈ‘Ｅ（比如和Ａｎｄｒｏｉｄ界面完全不同的独有界面），可以增加针对某些设备特有的功能。

由于不同网络服务提供商、不同手机制造商的用户需要不同的设置，对于这种情况，Ａｎｄｒｏｉｄ系统本身并没有集成任何一种形式的应用管理程序，因此Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机的软件安装、系统升级、多媒体同步、应用软件管理以及云同步在不同的手机上可以以不同的形式出现ｐＪ。

对于手机用户而言，Ａｎｄｒｏｉｄ拥有应用程序Ｍａｒｋｅｔ，类似于ｉＰｈｏｎｅＡｐｐＳｔｏｒｅ，Ｍａｒｋｅｔ上有大量的应用程序，Ａｎｄｒｏｉｄ手机可以通过网络在线安装，且绝大部分应用程序免费并开源，这是Ｍａｒｋｅｔ优于ＡｐｐＳｔｏｒｅ的地方。

在当今的软件大环境方面，软件的环境正在逐渐改变，微软这种软件巨头在压力下，也不得不将ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ开源，软件免费开源已成为一种趋势。

软件的含义正在改变，传统软件业以微软为代表，纯粹是卖软件，卖一份软件，获得一份收入。

而以谷歌为代表的一些企业，已经不将卖软件作为公司的主要收入来源，甚至它的所有软件都免费，给用户提供免费的服务。

卖服务而不是卖软件已成为一种趋势Ｉ引。

云计算的出现，将会是传统软件的一种颠覆，目前许多公司，如ｍＭ，亚马逊、微软、Ｇｏｏｇｌｅ等都以投入到云计算中，其中Ｇｏｏｇｌｅ走在前列，并有很多此类产品，比如ＧｏｏｇｌｅＤｏｃｓ就可以完成在线的办公文档的编辑、保存、打印等。

Ａｎｄｒｏｉｄ是Ｇｏｏｇｌｅ推出的产品，其对网络的支持是任何其他智能手机系统无法比拟的，可以说Ａｎｄｒｏｉｄ就是应网络而生，随着３Ｇ时代的到来，Ａｎｄｒｏｉｄ对３Ｇ的良好支持，Ａｎｄｒｏｉｄ在网络方面的优势更为突出。

Ｇｏｏｇｌｅ将在２０１０年正式发布ＣｈｒｏｍｅＯＳ，ＣｈｒｏｍｅＯＳ主要运行在类ＰＣ机器上，而Ａｎｄｒｏｉｄ则主要运行于移动设备上，有了这两者的组合，几乎适用于个人终端的所有领域，再加上Ｇｏｏｇｌｅ的各种服务，相信在不久的将来，微软的霸主地位将被Ｇｏｏｇｌｅ取代，Ａｎｄｒｏｉｄ的产品将随处可见。

武汉理１＝大学硕士学位论文

１．１．３Ａｎｄｒｏｉｄ产品现状

由于Ａｎｄｒｏｉｄ采用Ｌｉｎｕｘ内核，基本上可以跑Ｌｉｎｕｘ的平台，就可以跑Ａｎｄｒｏｉｄ，Ｌｉｎｕｘ作为一个高速发展的开源平台，目前兼容的平台种类和数量是其它智能手机无法比拟的。

虽然Ａｎｄｒｏｉｄ是专门针对手机设计的系统，但是目前Ａｎｄｒｏｉｄ的应用绝不局限于手机，已经有大量的手持设备如ＰＤＡ、ＭＰ４、ＧＰＳ等采用了Ａｎｄｒｏｉｄ系统，甚至有厂商将Ａｎｄｒｏｉｄ应用在上网本、机顶盒上。

下面介绍比较典型的基于Ａｎｄｒｏｉｄ的手机ＧｏｏｇｌｅＯｎ和ＮｅｘｕｓＯｎｅ。

ＧｏｏｇｌｅＯｎ是Ａｎｄｒｏｉｄ发展历史上第一款基于Ａｎｄｒｏｉｄ的产品，此手机由中国台湾宏达（Ｈ１陀）制造，简称Ｇ１，代号为Ｄｒｅａｍ，最开始于２００８年１０月２２日由美国Ｔ．Ｍｏｂｉｌｅ在美国运营。

Ｇ１中包含了丰富的软件：

包含基于Ｗｅｂｋｉｔ核的浏览器、即时通软件（腾讯ＱＱ、雅虎通、ＭＳＮ等）、音乐播放器、视频播放、ＧｏｏｇｌｅＭａｐｓ、客户端电子邮件收发器、Ｇｍａｉｌ电子邮件、Ｙｏｕｔｕｂｅ在线视频播放客户端软件【１１Ｊ。

ＮｅｘｕｓＯｎｅ是谷歌推出的自主品牌手机，也是Ｇｏｏｇｌｅ的第一款自主品牌手机，Ｇｏｏｇｌｅ曾经在主页上对其进行推广。

该手机采用了最新的Ａｎｄｒｏｉｄ２．１系统，机身超薄，仅仅为１１．５毫米，但是丝毫没有降低作为一款高档Ａｎｄｒｏｉｄ手机所具有的功能。

该智能机采用了３．７英寸触控屏，可以提供高达ＷＶＧＡ的分辨率，为获得更好的处理速度，该智能机采用了高通Ｓｎａｐｄｒａｇｏｎ处理器，其频率高达１ＧＨｚ。

该智能机还配置了５００万像素摄像头，具有自动聚焦功能，支持ＧＰＳ／Ａ．ＧＰＳ导航以及电子罗盘，支持的网络服务有ＷＣＤＭＡ／ＨＳＤＰＡ，带有无线局域网功能（具备Ｗｉ．Ｆｉ），提供丰富的娱乐功能，采用３．５毫米耳机接口。

另外还具备其他诸如轨迹球多彩ＬＥＤ提示、光线光和距离感应器、加速计、ＵＳＢ２．０连接、电子邮件收发、ＨＴＭＬ网络浏览以及完整的Ｇｏｏｇｌｅ服务１１引。

１．２课题研究目的及意义

本课题围绕设计一个Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机为中心，从软件和硬件上分析Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机的开发流程和基本的方法、技巧。

本文从软件的最底层到最上层进行了分析：

从启动代码到内核再到驱动、文件系统，最后到Ａｎｄｒｏｉｄ应用层，在应用层以蓝牙为例进行了深入的分析。

本文对底层软件以及上层软件开发过

武汉理１二大学硕士学位论文

程中的环境进行了介绍，针对每层的特点对调试方法进行了分析和选择；在硬件上，给出了系统的总体设计框图，以及各个主要模块的电路图。

为设计和开发一个Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机提供了一个参考。

１．３系统设计目标

本系统设计目标就是设计一个可以量产的Ａｎｄｒｏｉｄ手机，包括硬件设计和软件设计。

在功能上和具有和Ｇ１相似的功能，除了普通手机具有的功能（电话短信功能）之外具有以下功能：

ＷｉＦｉ、蓝牙、收音机、ＧＰＳ、Ｗｅｂ浏览、ＧｏｏｇｌｅＭａｐｓ、多媒体、Ｅｍａｉｌ客户端、照相、摄像、日历日程、联系人和其他应用等。

１．４论文主要工作

本论文的主要工作是在设计Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机的同时，系统地分析设计Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机的基本流程、方法和技巧。

在硬件上，进行了微控器的设计、摄像头模块的设计、ＡＧＰＳ模块的设计、ＷＩＦＩ模块的设计、蓝牙模块的设计、存储器（包括ＮａｎｄＦｌａｓｈ和ＳＤ洲）的设计、ＵＳＢ接口设计、音频模块设计

（包括麦克风、喇叭、受话器）、ＬＣＤ设计、震动电机设计、ＬＥＤ设计、按钮设计、ＳＤ卡槽设计、基带模块设计。

在软件上，进行了ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的移植、Ｌｉｎｕｘ内核的移植、Ａｎｄｒｏｉｄ的移植、ＬＣＤ驱动开发、无线模块的驱动开发（包括ＷＩＦＩ、ＡＧＰＳ、基带）、键盘驱动开发、音频驱动开发、ＮａｎｄＦｌａｓｈ驱动开发、摄像头驱动开发以及其它外围设备驱动的开发，以及上层的应用开发，如蓝牙相关的功能（传文件、听音乐等），基带相关的功能（拨打电话等）。

在开发过程中，不断完善功能，消除ＢＵＧ，最终做成一个可以量产的Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机。

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第２章Ａｎｄｒｏｉｄ系统及其开发环境搭建方法

２．１Ａｎｄｒｏｉｄ软件架构

图２－１Ａｎｄｍｉｄ架构

上图为Ａｎｄｒｏｉｄ的软件架构，下面对图２－１从下到上依次介绍。

１、Ａｎｄｒｏｉｄ内核

Ａｎｄｒｏｉｄ内核采用的Ｌｉｎｕｘ２．６，内核为上层提供安全、内存管理、进程管理等服务，以及硬件驱动等。

内核还是一个介于硬件层和系统上层软件之间的一个抽象层次。

２、Ａｎｄｒｏｉｄ运行时

这是Ａｎｄｒｏｉｄ的核心类库，为应用程序提供虚拟机和必要的运行环境，该虚拟机专门为嵌入式设备优化过，相对其他虚拟机具有更高的效率。

３、Ａｎｄｒｏｉｄ库Ａｎｄｒｏｉｄ包含一整套Ｃ／ｃ＋＋库，提供给Ａｎｄｒｏｉｄ系统的各个应用层框架调用

武汉理工大学硕士学位论文

并通过应用层框架暴露给开发者。

下面列举一些核心库：

・系统Ｃ库：

由ＢＳＤ的标准Ｃ系统库衍生而来，使得可以更好地使用于

嵌入式设备；

◆媒体库：

该媒体库支持很多流行音频和视频格式、静态图形文件（包括

ＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４、ＭＰ３、ＡＡＣ、ＡＭＲ、ＪＰＧ、ＰＮＧ）的播放和录制；

・界面管理：

提供对子系统显示功能的访问，跨应用的无缝组合，比如

２Ｄ图形层；

・ＬｉｂＷｅｂＣｏｒｅ：

Ａｎｄｒｏｉｄ浏览器采用的浏览器核，目前使用比较多，也很

流行的浏览器核，如Ｇｏｏｇｌｅ研发的浏览器Ｃｈｒｏｍｅ也是基于该核；

・ＳＧＬ：

Ａｎｄｒｏｉｄ底层的平面图形引擎；

・３Ｄ库：

在硬件支持的情况下，比如本系统采用的处理器内部具有硬件

加速器，该库对这种情况有较好的支持，并且专门对嵌入式系统进行了优化；

・ＳＱＬｉｔｅ：

为写应用程序提供了数据库接口，它是一个比较小的数据库，

Ａｎｄｒｏｉｄ所有应用均可采用该数据库【１３１。

４、Ａｎｄｒｏｉｄ应用框架

上文所提的核心应用程序就是依赖框架层次ＡＰＩ开发的，程序员们当然也可以充分使用这些ＡＰＩ。

上面提到的一些应用程序都是基于应用框架的ＡＰＩ开发的，程序员可以直接使用应用框架提供的ＡＰＩ，一来可以简化程序设计，提高工作效率，二来可以简化简化组件复用机制：

所有应用程序都可以发布自己的功能，而且这些功能可以被任何其他应用使用（当然要受来自框架的强制安全规范的约束）。

一个完整的Ａｎｄｒｏｉｄ应用程序一般包含以下元素：

●内容提供器，可以让一个应用程序访问另外一个应用程序的数据，如拨

号程序访问联系人；

●一套丰富而且可以由用户自定义、方便扩展的视图器件，含有常用的一

些视图界面元素，如下拉列框、按钮等；

・通知管理器，Ａｎｄｒｏｉｄ应用程序把自身的通知信息显示在状态栏上，如

蓝牙连接状态、显示手机信号强度等级等；

・Ａｎｄｒｏｉｄ资源管理器，顾名思义，可以对本地的资源进行管理，并为应

用程序提供访问接口，如读写本地文件等；

●行为管理器，负责管理应用程序的生命周期，Ａｎｄｒｏｉｄ本身没有关闭应

用程序的功能，由系统根据资源分配自动关闭一些应用程序。

５、Ａｎｄｒｏｉｄ应用

Ａｎｄｒｏｉｄ将自带一些比较核心的应用程序，如电子邮件、短信相关的服务、日历、浏览器、联系人管理、地图等。

所有应用程序采用Ｊａｖａ语言编写，并运行于Ｇｏｏｇｌｅ自己研发的虚拟机上。

２．２Ａｎｄｒｏｉｄ源码的获取和编译

本系统选择Ｕｂｕｎｔｕ８．０４平台作为开发机（以下如果未作特别说明，均为Ｕｂｕｎｔｕ８．０４平台），在下载Ａｎｄｒｏｉｄ源码之前，有必要介绍一下沓ｔ，酉ｔ是ＬｉｎｕｓＴｏｒｖａｌｄｓ为了方便Ｌｉｎｕｘ内核开发人员提交和获取内核源码而研发的一个版本控制软件，它是一个分布式系统【１４】。

因为Ａｎｄｒｏｉｄ是由ｋｅｒｎｅｌ、ｄａｌｖｉｋ、ｂｉｏｎｉｃ、ｐｒｅｂｕｉｌｔ、ｂｕｉｌｄ等多个Ｇｉｔ项目组成，为了更方便地上传和下载这些项目的源码，Ｇｏｏｇｌｅ专门为该项目编写一个脚本，名为ｒｅｐｏ，它把西ｔ进行了封装，无需记忆哪些复杂的Ｇｉｔ命令就可以方便的管理这些源码了。

１、下载Ａｎｄｒｏｉｄ源码

・①在开发机上安装ｇｉｔ以及ｃｕｒｌ

在Ｕｂｕｎｔｕ８．０４上安装软件，一般只要设定了正确的更新源，然后使用ａｐｔ．ｇｅｔ实现在线安装软件，