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Android软件栈与终端无缝对接技术研究与设计

作　者: 卢天立
导　师: 刘连浩
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: Android 无缝对接 软件叠层 驱动层机制 子系统集成
分类号: TP316
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


Android以非凡的普适能力在智能手机、平板电脑、智能电视、电子书阅读器等领域给予有力的软件支撑,Android完整的软件栈为企业提供了业务领域延伸的可能性,同时为新加入移动互联网领域的企业提供了市场开拓的有力武器。另一方面Android与苹果同时开发软硬件不同,它是软硬件分离的,Android软件栈与各个终端来自不同厂商,Android应用层软件研发风靡的今天,软件栈与各终端普适性对接的支撑机制研究甚少,软件栈基础设施,软件叠层对接,硬件能力级和系统级定制等软硬件无缝对接工作急需深入。本论文以企业实际项目为背景,围绕Android软件栈与终端的无缝结合性尽可能多的覆盖硬件设备,首先研究Android系统软件叠层模型,文件组织结构,编译机制及系统启动等架构基础；然后横向延伸,基于Android智能手机传感器、触摸屏、显示器等设备,深入Android软件栈基础设施设计理论,展开Android软件叠层对接技术研究与设计；最后纵向深入,基于Camera设备,展开子系统无缝对接技术研究与设计,深入硬件能力级和系统负荷优化等产品深度定制相关的子系统无缝集成设计、实现与优化技术,并详细的阐述了应用背景、支撑理论、设计目标、实现及测试方案。本文主要工作如下：(1)用户空间与内核空间对接技术研究与设计首先基于软件栈基础设施,以显示控制为载体,实现用户空间访问与系统调用对接设计；以光宝科技LTR502距离、光感应二合一传感器和敦泰科技FT5306互容式触摸屏为载体,实现用户空间访问与Procfs、 Sysfs对接设计；然后基于I2C总线协议时序标准,实现用户空间工具与内核总线设备驱动模型对接设计。(2)驱动层支撑机制对接技术研究与设计首先基于软件栈基础设施,实现Android系统功耗控制及负载漏电检测设计；SMP并行处理、中断处理、内核抢占数据一致性分析与设计；然后基于硬件设备的多样化和系统的软实时性,实现复位时序与CPU负荷自适应的对接设计；最后基于传感器、触摸屏等设备,实现输入子系统与多样化输入设备对接设计。(3) Camera子系统无缝对接技术研究与设计首先基于软件栈基础设施研究Camera子系统软件叠层对接模型,并深入JN(Java框架层与Native框架层)无缝对接和Binder IPC C/S(Native框架层)多服务集成无缝对接技术研究；然后基于OV5640深入设备工作原理和驱动模块设计,实现Camera子系统软硬件对接设计；最后基于产品子系统深度定制,实现硬件能力级和系统级优化,硬件能力级优化主要工作是频闪抑制优化,镜头阴影校正,消色校正,白平衡优化,曝光及降噪处理,伽马校正及对比度优化,系统级优化的主要工作是视频录制帧数据格式转换算法优化,并实现压力测试自动化脚本设计。本文共包含图51副,表9个,参考文献66篇。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 智能手机操作系统发展现状  11-12
  1.3 Android无缝对接技术研究现状  12-13
  1.4 研究内容及组织结构  13-16
    1.4.1 研究内容  13-14
    1.4.2 论文组织结构  14-16
2 Android系统架构基础  16-28
  2.1 Android系统软件叠层模型  16-18
  2.2 Android SDK与Android NDK  18-19
  2.3 Android源码及目标机文件组织结构  19-22
    2.3.1 Android源码组织结构  19-20
    2.3.2 Android目标机文件系统组织结构  20-22
  2.4 Android编译系统研究  22-25
    2.4.1 Android编译系统核心  22
    2.4.2 编译系统主流程main.mk研究  22-23
    2.4.3 编译系统子项目架构Android.mk研究  23-25
  2.5 Android系统启动研究  25-27
  2.6 本章小结  27-28
3 Android软件叠层对接技术研究与设计  28-52
  3.1 用户空间框架层组件对接技术JNI机制研究  28-32
    3.1.1 JNIEnv、Jclass、Jobject、Signature基础  29
    3.1.2 Java组件与C/C++组件对接规范研究  29-30
    3.1.3 C/C++组件与Java组件对接规范研究  30-32
  3.2 用户空间与内核空间对接技术研究与设计  32-39
    3.2.1 用户空间访问与系统调用对接设计  32-34
    3.2.2 用户空间访问与procfs、sysfs对接设计  34-36
    3.2.3 用户空间工具与总线设备驱动模型对接设计  36-39
  3.3 驱动层支撑机制对接技术研究与设计  39-51
    3.3.1 Android功耗控制及负载漏电检测研究与设计  39-42
    3.3.2 SMP并行处理、异步事件处理数据一致性研究与设计  42-45
    3.3.3 复位时序与CPU负荷自适应对接设计  45-47
    3.3.4 输入子系统与多样化输入设备对接设计  47-51
  3.4 本章小结  51-52
4 Camera子系统无缝对接技术研究与设计  52-76
  4.1 Camera子系统软件叠层对接技术研究  52-56
    4.1.1 应用层与框架层组件对接技术研究  53
    4.1.2 本地框架层C/S模式对接技术研究  53-56
    4.1.3 CameraService、HAL层、Kernel层信息交互研究  56
  4.2 Camera子系统软硬件对接设计  56-62
    4.2.1 子系统软硬件对接设计  56-59
    4.2.2 帧数据视频采集原理  59
    4.2.3 驱动设计  59-62
  4.3 Camera性能优化研究与设计  62-70
    4.3.1 频闪抑制优化  63-64
    4.3.2 镜头阴影校正  64-65
    4.3.3 消色校正  65-66
    4.3.4 白平衡优化  66-67
    4.3.5 曝光及降噪处理  67-68
    4.3.6 伽马校正及对比度优化  68-70
  4.4 子系统集成优化与自动化测试技术研究与设计  70-74
    4.4.1 视频录制帧数据格式转换算法优化设计  70-73
    4.4.2 压力测试自动化脚本设计  73-74
  4.5 本章小结  74-76
5 总结与展望  76-78
  5.1 本文工作总结  76-77
  5.2 后续工作展望  77-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间主要成果  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 操作系统
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