. Android內核Porting相關背景知識
. 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
http://groups.google.com/group/android-developers
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：
? LCD上出現Android幾個字符
? LCD短時間的Blank
? 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)
? 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
Android Development Community: http://www.anddev.org/
Compilation of Android kernel: http://wiki.droiddocs.net/Compilation_of_Android_kernel
Android Guide @TW: http://code.google.com/p/androidbmi/w/list
Android內核編譯方法: http://blog.chinaunix.net/u/26691/showart_468007.html
Android News / Resources Collection: http://rider51.wordpress.com/2008/05/14/android-news-apps-platform/
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:
Download android_toolchain: http://android.git.kernel.org/pub/android-toolchain-20081019.tar.bz2
Android-toolchain for debian/ubuntu: http://trac.koolu.org/raw-attachment/wiki/Toolchain/android-toolchain_20081019-koolu1_i386.deb
Compiling-for-armv4t: http://benno.id.au/blog/2008/10/23/compiling-for-armv4t
Android on ARMv4: http://benno.id.au/blog/2008/10/27/android-on-armv4-take2
Android Kernel-config (by Benno): http://benno.id.au/android/android-kernel-config
Android kernel patch: http://benno.id.au/android/android-openmoko-kernel.diff
Changesets to enable compiling for ARM-arch: https://review.source.android.com/Gerrit#change,1663