Android底层开发技术实战详解

本书从底层原理开始讲起，结合真实的案例向读者详细介绍了android内核、移植和驱动开发的整个流程。全书分为21章，依次讲解驱动移植的必要性，goldfish、omap内核和驱动解析，显示系统、输入系统、振动器系统、音频系统、视频输出系统的驱动，openmax多媒体和多媒体插件框架，传感器，照相机，wi-fi，蓝牙和gps，usbgadget驱动，lights光系统和battery电池系统等。在每一章中，重点介绍了与android驱动开发相关的底层知识，并对android源码进行了剖析。

王振丽，吉林大学计算机硕士，精通C、C++、Linux、Java开发技术，擅长嵌入式系统、物联网、大数据等开发技术，对蓝牙技术、传感器、NFC数据传播、红外传输技术有独特的见解。毕业设计《大安移动机器人》成果申请国家专利，已经被广大制造业公司的精密机床设备所使用。毕业后就职于贝尔豪斯公司，负责智能家居系统的研究和开发和产品设计工作，带领团队独立开发出多款功能强大的智能家居、健康仪器、智能电视、车载设备等大型系统。在Android底层架构和驱动开发方面有着丰富的经验，著名硬件驱动开发专家。

第1章Android底层开发基础1
1.1什么是驱动1
1.1.1驱动程序的魅力1
1.1.2手机中的驱动程序2
1.2开源还是不开源的问题2
1.2.1雾里看花的开源2
1.2.2从为什么选择Java谈为什么不
开源驱动程序3
1.2.3对驱动开发者来说是一把双刃剑4
1.3Android和Linux4
1.3.1Linux简介4
1.3.2Android和Linux的关系5
1.4简析Linux内核7
1.4.1内核的体系结构7
1.4.2和Android密切相关的Linux
内核知识9
1.5分析Linux内核源代码很有必要13
1.5.1源代码目录结构14
1.5.2Linux3.10的特性16
1.5.3浏览源代码的工具17
1.5.4为什么用汇编语言编写内核代码17
1.5.5Linux内核的显著特性18
1.5.6学习Linux内核的方法26
第2章分析Android源代码31
2.1搭建Linux开发环境和工具31
2.1.1搭建Linux开发环境31
2.1.2设置环境变量32
2.1.3安装编译工具32
2.2获取Android源代码33
2.3分析并编译Android源代码35
2.3.1Android源代码的结构35
2.3.2编译Android源代码40
2.3.3运行Android源代码42
2.3.4实践演练——演示编译Android
程序的两种方法43
2.4编译AndroidKernel46
2.4.1获取Goldfish内核代码47
2.4.2获取MSM内核代码49
2.4.3获取OMAP内核代码49
2.4.4编译Android的Linux内核50
2.5运行模拟器51
2.5.1Linux环境下运行模拟器的方法52
2.5.2模拟器辅助工具——adb53
第3章驱动需要移植56
3.1驱动开发需要做的工作56
3.2Android移植58
3.2.1移植的任务59
3.2.2移植的内容59
3.2.3驱动开发的任务60
3.3Android对Linux的改造60
3.3.1Android对Linux内核文件的改动61
3.3.2为Android构建Linux的操作系统62
3.4内核空间和用户空间接口是一个媒介63
3.4.1内核空间和用户空间的相互作用63
3.4.2系统和硬件之间的交互63
3.4.3使用Relay实现内核到用户空
间的数据传输65
3.5三类驱动程序68
3.5.1字符设备驱动程序68
3.5.2块设备驱动程序76
3.5.3网络设备驱动程序80
第4章HAL层深入分析81
4.1认识HAL层81
4.1.1HAL层的发展81
4.1.2过去和现在的区别83
4.2分析HAL层源代码83
4.2.1分析HALmoudle83
4.2.2分析mokoid工程87
4.3总结HAL层的使用方法95
4.4传感器在HAL层的表现97
4.4.1HAL层的Sensor代码98
4.4.2总结Sensor编程的流程99
4.4.3分析Sensor源代码看AndroidAPI
与硬件平台的衔接100
4.5移植总结110
4.5.1移植各个Android部件的方式110
4.5.2移植技巧之一——不得不说的
辅助工作111
4.6开发一个硬件驱动程序117
4.6.1源代码文件wuming.h和
wuming.c117
4.6.2编译配置处理123
4.6.3修改配置文件124
4.6.4验证驱动程序125
第5章分析Goldfish内核系统127
5.1Android专有驱动介绍127
5.2Goldfish基础128
5.3Android专用驱动简介130
5.3.1Logger驱动介绍130
5.3.2LowMemoryKiller组件介绍130
5.3.3TimedOutput驱动介绍131
5.3.4TimedGpio驱动介绍131
5.3.5RamConsole驱动介绍132
5.4Ashmem驱动介绍133
5.5Pmem驱动介绍133
5.6Alarm驱动程序134
5.7USBGadget驱动程序134
5.8Paranoid驱动介绍135
5.9Goldfish的设备驱动136
第6章MSM内核和驱动解析139
6.1MSM基础139
6.1.1常见MSM处理器产品139
6.1.2Snapdragon内核介绍140
6.2移植MSM内核简介141
6.3移植MSM143
6.3.1Makefile文件143
6.3.2驱动和组件144
6.3.3设备驱动146
6.3.4高通特有的组件148
第7章OMAP内核和驱动解析151
7.1OMAP基础151
7.1.1OMAP简析151
7.1.2常见OMAP处理器产品151
7.1.3开发平台152
7.2OMAP内核152
7.3移植OMAP体系结构154
7.3.1移植OMAP平台154
7.3.2移植OMAP处理器157
7.4移植Android专用驱动和组件161
7.5OMAP的设备驱动162
7.5.1显示驱动程序162
7.5.2I2C总线驱动程序162
7.5.3摄像头和视频输出驱动程序164
7.5.4触摸屏和键盘驱动程序165
7.5.5实时时钟驱动程序166
7.5.6音频驱动程序166
7.5.7蓝牙驱动程序166
第8章显示系统驱动应用167
8.1显示系统介绍167
8.2分析内核层168
8.2.1分析接口文件fb.h168
8.2.2分析内核实现文件fbmem.c171
8.3分析硬件抽象层195
8.3.1分析头文件195
8.3.2分析硬件帧缓冲区197
8.3.3实现缓冲区的分配199
8.3.4显示缓冲映射200
8.3.5分析管理库文件LayerBuffer.cpp201
8.4分析显示系统的驱动程序202
8.4.1Goldfish中的FrameBuffer驱
动程序203
8.4.2使用Gralloc模块的驱动程序205
8.4.3分析MSM高通处理器中的显
示驱动实现215
8.4.4分析OMAP处理器中的显示
驱动实现225
第9章输入系统驱动应用228
9.1输入系统介绍228
9.1.1Android输入系统结构元素介绍228
9.1.2移植Android输入系统时的工作229
9.2分析Input（输入）系统驱动230
9.2.1分析头文件230
9.2.2分析核心文件input.c234
9.2.3分析event机制249
9.3分析硬件抽象层251
9.3.1分析文件KeycodeLabels.h252
9.3.2分析文件KeyCharacterMap.h256
9.3.3分析Kl格式文件257
9.3.4分析kcm格式文件258
9.3.5分析文件EventHub.cpp258
第10章振动器系统驱动263
10.1振动器系统结构263
10.2分析硬件抽象层265
10.3分析JNI层部分266
10.4分析Java层部分267
10.5实现移植工作271
10.5.1移植振动器驱动程序271
10.5.2实现硬件抽象层271
10.6在MSM平台实现振动器驱动272
第11章音频系统驱动276
11.1音频系统结构276
11.2分析音频系统的层次277
11.2.1层次说明277
11.2.2Media库中的Audio框架278
11.2.3本地代码280
11.2.4分析JNI代码283
11.2.5Java层代码简介284
11.3移植Audio系统的工作285
11.3.1我们的工作285
11.3.2分析硬件抽象层285
11.3.3分析AudioFlinger中的Audio
硬件抽象层的实现287
11.3.4真正实现Audio硬件抽象层293
11.4在MSM平台实现Audio驱动系统293
11.4.1实现Audio驱动程序293
11.4.2实现硬件抽象层294
第12章视频输出系统驱动299
12.1视频输出系统结构299
12.2需要移植的部分301
12.3分析硬件抽象层301
12.3.1Overlay系统硬件抽象层的接口301
12.3.2实现Overlay系统的硬件抽象层304
12.3.3实现接口305
12.4实现Overlay硬件抽象层306
12.5在OMAP平台实现Overlay系统307
12.5.1实现输出视频驱动程序307
12.5.2实现Overlay硬件抽象层309
12.6系统层调用OverlayHAL的架构314
12.6.1调用OverlayHAL的架构的
流程314
12.6.2S3C6410AndroidOverlay的
测试代码317
第13章OpenMax多媒体框架320
13.1OpenMax基本层次结构320
13.2分析OpenMax框架构成321
13.2.1OpenMax总体层次结构321
13.2.2OpenMaxIL层的结构322
13.2.3Android中的OpenMax325
13.3实现OpenMaxIL层接口325
13.3.1OpenMaxIL层的接口325
13.3.2在OpenMaxIL层中需要做什么331
13.3.3研究Android中的OpenMax
适配层332
13.4在OMAP平台实现OpenMaxIL334
13.4.1实现文件334
13.4.2分析TIOpenMaxIL的核心335
13.4.3实现TIOpenMaxIL组件实例338
第14章多媒体插件框架343
14.1Android多媒体插件343
14.2需要移植的内容344
14.3OpenCore引擎345
14.3.1OpenCore层次结构345
14.3.2OpenCore代码结构346
14.3.3OpenCore编译结构347
14.3.4OpenCoreOSCL351
14.3.5实现OpenCore中的OpenMax
部分353
14.3.6OpenCore的扩展366
14.4Stagefright引擎371
14.4.1Stagefright代码结构372
14.4.2Stagefright实现OpenMax接口372
14.4.3VideoBuffer传输流程376
第15章传感器系统381
15.1传感器系统的结构381
15.2分析需要移植的内容383
15.2.1移植驱动程序383
15.2.2移植硬件抽象层384
15.2.3实现上层部分385
15.3在模拟器中实现传感器驱动389
第16章照相机系统395
16.1Camera系统的结构395
16.2分析需要移植的内容397
16.3移植和调试398
16.3.1V4L2驱动程序398
16.3.2硬件抽象层405
16.4实现Camera系统的硬件抽象层409
16.4.1Java程序部分409
16.4.2Camera的Java本地调用部分410
16.4.3Camera的本地库libui.so411
16.4.4Camera服务libcameraservice.so412
16.5在MSM平台实现Camera驱动系统416
16.6在OMAP平台实现Camera驱动系统419
第17章Wi—Fi系统、蓝牙系统和
GPS系统421
17.1Wi—Fi系统421
17.1.1Wi—Fi系统的结构421
17.1.2需要移植的内容423
17.1.3移植和调试423
17.1.4OMAP平台实现Wi—Fi430
17.1.5配置Wi—Fi的流程432
17.1.6具体演练——在Android下
实现Ethernet435
17.2蓝牙系统436
17.2.1蓝牙系统的结构437
17.2.2需要移植的内容438
17.2.3具体移植439
17.2.4MSM平台的蓝牙驱动441
17.3定位系统443
17.3.1定位系统的结构443
17.3.2分析需要移植的内容445
17.3.3分析驱动程序445
17.3.4分析硬件抽象层445
17.3.5分析上层应用部分448
第18章电话系统457
18.1电话系统基础457
18.1.1电话系统简介457
18.1.2电话系统结构459
18.2需要移植的内容460
18.3移植和调试460
18.3.1驱动程序461
18.3.2RIL接口462
18.4电话系统实现流程分析465
18.4.1初始启动流程465
18.4.2request流程467
18.4.3response流程470
第19章分析时钟系统驱动472
19.1Alarm系统基础472
19.1.1Alarm层次结构介绍472
19.1.2我们需要移植的内容474
19.2分析RTC驱动程序474
19.3分析Alarm驱动程序475
19.3.1分析文件android_alarm.h475
19.3.2分析文件alarm.c476
19.3.3分析文件alarm—dev.c488
19.4分析JNI层497
19.5分析Java层498
19.5.1分析AlarmManagerService类499
19.5.2分析AlarmManager类508
19.6模拟器环境的具体实现509
第20章分析USBGadget驱动511
20.1分析Linux内核的USB驱动程序511
20.1.1USB设备基础511
20.1.2分析USB和sysfs的联系516
20.1.3分析urb通信方式518
20.1.4分析USB驱动的例程524
20.2分析USBGadget驱动536
20.2.1分析软件结构536
20.2.2层次整合546
20.2.3USB设备枚举557
第21章其他系统573
21.1Lights光系统573
21.1.1Lights光系统的结构573
21.1.2需要移植的内容574
21.1.3移植和调试575
21.1.4MSM平台实现光系统577
21.2Battery电池系统577
21.2.1Battery系统的结构578
21.2.2需要移植的内容579
21.2.3移植和调试579
21.2.4在模拟器中实现电池系统582