原作:劉旭暉 轉載請註明出處 http://blog.csdn.net/colorant/
增訂:Rider

1. Android內核Porting相關背景知識

1.1 運行平台

Google 的Android平台到20020227為止,應用部分還是以二進制的 Binary形式發佈的,其编譯的目標平台 ARM926EJ-S的CPU是屬於ARMV5T的版本,所以ARMV4架購的CPU平台無法使用其二進制代碼。關於這點,可以参考下面這篇文章,Benno在此做了詳細的理論分析和代碼測試:http://benno.id.au/blog/2007/11/21/android-neo1973 .  不過依照目前現階段情形除了原本基於ArmV5或以上的架構的平台可以實際運行Android外,亦可在 ARMV4 上面運行了,詳細操作步驟請參考文章最下面 Benno’s 的一些連結資訊,他有 release 一些 patch 可以供 porting 實驗之用。

1.2 軟體環境(開發所需資源)

Android Official Download:

Kernel, emulator, development tool 等下載點: http://code.google.com/p/android/downloads/list
Android SDK 載點:http://developer.android.com/sdk/1.5_r1/index.html

1.2.1 Kernel

版本到M5-r14 release為止,Android的Kernel是基於Linux2.6.23的內核開發的,主要添加了一個名為Goldfish的虛擬CPU以及Android所需相關特定驅動代碼。你需要一個支持EABI的內核作為你內核Porting的起點(最低版本?不知道,只要EABI OK,應該沒有本質區別,但是,Android的很多驅動依賴於2.6.23的內核API,版本越低的內核,移植修改內核相關代碼的工作量越大)

有興趣的開發者可以到 http://android.git.kernel.org/ 去 git 最新的 android code 來 patch 或修改成自己平台能跑的 kernel. 像我就是先 git 下來後再 follow benno release 的 patch 來編出一個我那塊 ARM920T 板子可以跑的 kernel

1.2.2 Toolchain

SDK中的內核使用的是4.2.1版本的GCC基本上,你需要的是一個支持EABI的工具鏈,比如你可以使用 Codesourcery 所提供的最新工具鏈,我是直接從 http://www.codesourcery.com/sgpp/lite/arm/portal/release642 下載 IA32 GNU/Linux 的 toolchain for ARM EABI, 也可以下載 Benno’s  所使用的 官方 toolchain  ( 載點: http://android.git.kernel.org/pub/android-toolchain-20081019.tar.bz2 )

1.2.3 其他工具

Android 的Emulator是一個很好的仿真工具,其底層是基於QEMU來實現的,可以使用SDK中的adb工具來登入 Emulator的控制台,並和控制台交換檔案系統等,藉以獲取你所需的檔案。你也可以將已經編好的 kernel 讓 emulator 來掛載跑看看

1.3 相關論壇資源

http://benno.id.au/blog/

http://groups.google.com/group/android-internals

2. Porting 基本思路

2.1 所需資源

2.1.1 硬體

首先,當然是需要一個可以用來向上porting的硬件開發板了,對硬件的需求除了上面說的,需要ArmV5+兼容的CPU以外,最低要求基本需要 64M+的內存,64M-128M+的FLASH(取決於你加載文件系統的方式,如果可以透過網絡使用NFS-ROOT或者MMC卡等來存放文件系統的 話,這個應該就無所謂了)。

2.1.2 軟體

除了上述 kernel 和 toolchain,為了方便調試,最好有靜態編譯的Busybox和Strace等工具。 也可以從Benno的blog上下載到他編譯好的版本。

2.2 基本流程

下載Android kernel

  1. 下載官方2.6.24内核。
  2. 製作Android和2.6.24内核的diff文件。
  3. 去 除diff文件中和Goldfish和QEMU相關的代碼,如果你的系統已經支持YAFFS2,還可以去除這部分代碼去除diff文件中和 Goldfish和QEMU相關的代碼,然後將diff文件Patch到你自己的核心上,如果需要,修改内核相關文件代碼使得patch能夠順利完成。將 diff文件Patch到你自己的核心上,如果需要,修改內核相關文件代碼使得patch能夠順利完成。 (這部分大概是主要的工作量,如果你的核心版本差得比較遠的話)。
  4. 如果必要,修改你的核心代碼中Framebuffer的驅動,使其Virtual_yres 等於兩倍的Yres,並實際分配兩倍分辨率大小的framebuffer 記憶體。

配置內核,確保下列內容得到配置 (for armv4t):

CONFIG_AEABI=y
CONFIG_ARM_THUMB=y
CONFIG_ANDROID_BINDER_IPC=y
CONFIG_ANDROID_LOGGER=y
CONFIG_SHMEM=y
CONFIG_ASHMEM=y
CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK=y

  • 從SDK中獲取Android的文件系統,基本上你只需要System etc sbin init這幾個目錄/文件就可以了,其它自建,其中data目錄是有內容的,但是這個目錄的內容可以由Android在啟動時動態的創建出來。
  • 可以使用adb工具在EMULATOR先tar包裝,再拷貝出來。M3的release也可以從benno那裡直接拿到他抓出來的文件系統。
  • 確保你的dev目錄下有足夠系統啟動的設備節點,如console等,其它的節點Android在啟動過程中會自動創建出來。
  • 使用NFSROOT或者chroot等手段Android的文件系统。

啟動流程的大致外在表現分階段依次是:

Ø LCD上出現Android幾個字符
Ø LCD短時間的Blank
Ø LCD上出現一個左右滾動的紅色滾動條 (如果有問題,基本上就死在這一步了)
Ø 進入主界面
目前為止我的狀態是:鍵盤可以工作,觸摸屏有響應但是未校準,位置不對,啟動最後階段以及之後啟動新的程序,出現Vmalloc分配內存Failed問題,導致如Brower等應用程序不能完全啟動。 其它網絡等東東還沒開始看呢。

3. 一些TIPS

  • Android會對文件使用memory mapped的方式進行操作,JFFS2不支持這種操作,所以要使用別的文件系統。 當然也有繞過去的辦法,自己搜一下吧。
  • 為了方便測試,可以修改/etc/init.rc,註釋掉runtime,dbus-daemon,Xzygote等相關內容,在init啟動以後再手工啟動這些進程:

/system/bin/app_process -Xzygote /system/bin –zygote & /system/bin/dbus-daemon –system –nofork & /system/bin/dbus-daemon –system –nofork & sleep 1; sleep 1; /system/bin/runtime & /system/bin/runtime &

  • Android的Init位於根目錄下,所以如果你需要直接啟動Init,可以在內核參數命令行中用init=/init來指定,或者chroot目錄/init來指定。 當然,啟動/bin/sh以後,再手動啟動/init也是可以的。
  • /dev/binder /dev/alarm /dev/log/*等文件是最重要的幾個設備節點,由於這幾個設備節點號的主次設備號是動態分配的,所以,最好確認你的文件系統中的這幾個設備節點的主次設備號是否正確。 如果不知道如何確認,直接删除掉再重啟動。
  • 如果flash速度太慢或者nfs網絡連接太差,可以將data tmp這兩個目錄mount到記憶體裡,前提是你的記憶體足夠大。
  • 如果啟動過程中,紅色滾動條速度太快(和emulator裡的表現比較),runtime或者system_server進程CPU佔用率接近 100%,那麼你可以修改一下你的framebuffer代碼中pan_display相關的函數的代碼,保證其調用返回時得到足夠的同步延遲時間。據 Google的swetland給我的說法是:This is usually indicative of lack of vsync/pageflip in the fb driver.The surfaceflinger believes it will be limited by the vsync rate and the startup animation depends on that。
  • 目前的Android的內核代碼有M3-r20和M5-r14兩個版本,這兩個版本對binder和power兩個驅動做了較大的修改,上層的文 件系統和內核必須配套使用。 (另,我的板子上,M5版本可以跑起来,M3的版本會出現段錯誤,沒跑起來:(如果一個版本實在跑不起來,不妨試試別的版本)。使用strace去跟踪問 題!
  • 使用strace去跟踪問題!

4. Android resources & reference

5. Android porting on ARM920T Platform

流程 (by Rider):
Step1: 先到 http://android.git.kernel.org/ 去 git 一份 android project source 下來.
Step2: 選擇你想使用的 toolchain, 下面有 android-toolchain 的連結可以抓 (建議還是先用 android-toolchain – 成功率比較高), 當然也可以使用 Codesourcery 所提供的 (問題會比較多). 當然如果這兩各 toolchain 都安裝失敗的話, 且又恰巧你是使用 deb system的, 那你就可以去 koolu 下載他們已經打包好的 toolchain (下面連結有). 如果是直接用套件安裝的話, 預設安裝目錄會在 /opt/android-toolchain/
Step3: 下 載 benno’s patch 然後逐一 patch 吧! 由於時間點的不同,所以 android project source 版本也不儘相同. 所以在 patch 時勢必會遇到許多麻煩,因此最好閱讀了解一下 patch 所改的部份及觀念再逐一 patch 過去.
Step4: 我另外也用了 change set 1663, 這樣在編譯時才不會發生 macros  (asm code) 不 supprot V4 指令集的問題.
Step5: 可以寫一支 script 來方便編譯進行. 我則是用一支 androidv4.sh (如下) (記得先裝: mtd-tools )

#!/bin/sh

make TARGET_ARCH_VERSION=armv4 \
MKJFFS2_CMD=”ssh nirvana -x \”cd `pwd`; mkfs.jffs2\”" \
SYSTEM_FSTYPE=jffs2 \
USERDATA_FSTYPE=yaffs \
TARGET_TOOLS_PREFIX=/home/rider/android-toolchain/bin/armv4t-android-eabi- $@

Step6: 接著 run 這支 script 開始編譯吧 ~ Good Luck ! XD
Step7: 編譯完成後, 便會產生 rootfs: ramdisk.img, userdata.img & system.img
  • ramdisk.img: The ramdisk image used to boot the system.
  • userdata.img: The initial user-data disk image.
  • system.img: The initial Android system image.
Step8: 接 著就是編 kernel了, Openmoko users 可以按照著 benno 的建議使用 OpenMoko-2.6.24 stable 來 patch 成 for android kernel. 我則是直接去 kernel.org 下載 vanilla 2.6.24 kernel 來 patch kernel. kernel patch” & config 下面的連結有請服用.
HowTo Make:
  1. rider@embedded:~/android/linux-2.6.24$ patch -p1 < ../android-openmoko-kernel.diff
  2. rider@embedded:~/android/linux-2.6.24$ make -j 2 zImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=armv4t-android-eabi-
  3. Then arch/arm/boot/zImage is ready.
Step9: 編譯完成後可以使用 SDK 所提供的模擬器來掛載編好的 kernel & rootfs 測試看看, 記得指向正確的 image 存放位置.
  • Run: emulator -kernel ./zImage -system ./system.img -ramdisk ./ramdisk.img -initdata ./userdata.img
  • or Run: emulator -kernel ./zImage -system ./img (將3個 img file 皆存放在 img/ 的目錄下)

Reference:

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