Cpmcfy淺談手機軟件開發(fā)

1、秋風清，秋刀明，落葉聚還散，寒鴉棲復驚。1手機軟件的運行環(huán)境1.1概述手機可以被看作袖珍的計算機。它有cpu、存儲器（flash、ram）、輸入輸出設備（鍵 盤、顯示屏、usb和串口）。它還有一個更重要的i/o設備，那就是空屮接口。手機 通過空中接口協(xié)議（例如gsm、cdma、phs等）和基站通信，既可以傳輸語音、也可 以傳輸數(shù)據。手機的cpu 般不是獨立的芯片，而是基帶處理芯片的一個單元，也稱作cpu核?；?帶處理芯片是手機的核心，它不僅包含cpu核、dsp核這些比較通用的單元，還包含 通信協(xié)議處理單兀。通信協(xié)議處理單兀和手機協(xié)議軟件一起完成空中接口要求的通信功 能。隨著芯片技術的不斷發(fā)展，

2、越來越多的外圍電路可以被集成到基帶處理芯片中，例如 bap,即基帶模擬處理器。這樣手機才可能越做越小、越做越便宜。1.2單cpu和雙cpu很多手機只有一個cpu,也就是基帶處理芯片屮的cpu核。在這個cpu上既要跑通信 協(xié)議，乂要實現(xiàn)用戶界面（稱作ui或mmi）。皺 dsp會分擔一些計算量繁垂的工作, 例如語音編解碼、安全層的各種算法等。在市場推動下，手機功能在不斷發(fā)展。攝像頭、mp3、藍牙這些功能可以依靠硬件，對 cpu的壓力還不是很大，但java虛擬機、嵌入式瀏覽器等應用軟件就會對cpu資源有 較高的要求。單cpu的首要任務是完成通信協(xié)議。通信協(xié)議軟件有著很精確的定時要求，如果這個 cpu

3、還耍兼顧很多應用軟件的話，就難免吃力。丁是雙cpu手機應運而生。顧名思義，雙cpu手機就是有兩個cpu的手機，一個cpu專心把通信協(xié)議做好，另一 個cpu負責ul、java虛擬機、嵌入式瀏覽器等應用功能。兩個cpu可以做在-個芯片 里而，也可以分開。市場上的實際情況是，很多手機設計公司（design house）沒有基帶處理芯片的開發(fā)能 力，他們購買國外公司的手機模塊，口己在外面再加一塊cpu模塊跑通信協(xié)議，自己 加的cpu跑ui和應用軟件，兩者通過串行口通信。很多design house也會購買國外 方案商的開發(fā)板級方案，自己做pcb、軟件上改改ui和外設驅動。市場上的智能手機基本上全是雙c

4、pu方案，什么windows ce、smartphone> windowsmobile> symbian、嵌入式linux全是運行在第二塊cpu上的。這些商業(yè)操作 系統(tǒng)無法和無線通 信協(xié)議軟件集成到一塊cpu上 雙cpu的手機功能比較多，但它們 一般休積大，耗電多，成木高?，F(xiàn)在帀場上的人部分于機還是ecpu的。目前的大部分手機應用，例如java、brew、wap、郵件、攝像頭、閃存、mp3、藍牙, 在單cpu方案里都能實現(xiàn)。我認為不管3g、4g如何發(fā)展，小巧、實用、低成本的單 cpu方案總會占據較人的市場份額。微軟在單cpu方案的手機市場還沒有立足之地， 又怎么談的上什么引領方向呢

5、？木文主耍介紹單cpu手機，大多數(shù)論述也適用丁雙cpu方案的通信cpuo1.3 3g 和 4g 3g和4g是指第三代、第四代無線通信技術，對手機而言，它們改進的是空中接口的效 率，空屮接口能以更大的帶寬傳送數(shù)據。通過手機無線上網的速度會更快。這和話音業(yè) 務、手機應用軟件沒有直接的聯(lián)系。當然，手機的嵌入式數(shù)據業(yè)務由于更高的帶寬，會產生更多的可能性。不過這些可能性 的實現(xiàn)還是會受到手機輸入慢、顯示屏小等條件的制約。2手機軟件的組成2.1概述手機軟件和pc機軟件一樣從中斷向量表開始，因為比較小，看上去更加清晰。屮斷向 量表的第一個跳轉指令當然是跳到復位的處理程序，后面是中斷處理、錯誤處理的跳 轉指令

6、。一上電，手機就跳轉到復位的處理程序，開始檢查內存、初始化c運行環(huán)境， 然后創(chuàng)建第一個任務。這個任務會按順序創(chuàng)建、卅動其它任務。絕人多數(shù)手機程序都 是多任務的，但也有一些小靈通的協(xié)議棧是單任務的，沒有操作系統(tǒng)，它們的主程序輪 流調用各個軟件模塊的處理程序，模擬多任務環(huán)境。手機軟件可以粗略地分成啟動模塊、操作系統(tǒng)、協(xié)議棧、數(shù)據業(yè)務、木地存儲、驅動程 序、用戶界面和其它應用。啟動模塊前而已經說過了，下面簡單介紹其它部分。2.2操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)在手機軟件只占很小一部分。它的主要功能就是提供多任務調度、通信機制。 有的操作系統(tǒng)會提供動態(tài)內存分配，定吋函數(shù)，但這些都不是必須的。例如需要動態(tài)內 存分配的模

7、塊，可以adw理一個內存池，這樣更易于隔離模塊和預測內存需求。人多數(shù)手機的操作系統(tǒng)都是一個很小的內核，例如rex、hios等。高通rex的源代碼 連c代碼加匯編也不過一千多行，編譯后不過是2、3k的代碼量。而一般手機軟件有兒 百到上千個源文件、超過一百萬行的代碼。2.3協(xié)議棧協(xié)議棧是手機軟件最復雜的部分，它的復雜性在于它和基帶處理芯片的設計密切相關。 只有具備芯片設計能力的企業(yè)才可能開發(fā)協(xié)議棧。協(xié)議棧會使用基帶處理芯片的所佝資 源。2.4數(shù)據業(yè)務數(shù)據業(yè)務主要有兩種：在前一種，手機相當于一個調制解調器，pc機通過手機上網， 網絡協(xié)議全在pc機上，手機提供數(shù)據鏈路。另一-種就是恢入式數(shù)據業(yè)務，手機

8、內部包 含tcp/ip/ppp等協(xié)議，有時還要實現(xiàn)http和嵌入式瀏覽器。2.5本地存儲手機都有本地存儲功能，存儲電話木、短消息、用戶設定等。-般手機都有一個基于flash 的文件系統(tǒng)。早期的手機存儲是基于eeprom的。2.6驅動程序碩件驅動一般指外設驅動，不過有的外設已經被集成到基帶處理芯片中了。驅動程序包 扌舌鍵盤、電源管理模塊、lcd、flash、rtc、串口、usb、sim卡或uim卡、射頻驅動 等。2.7用戶界面用戶界面(ui)又稱作人機界面(mmi)，它負責和用戶的交互，在必要的時候調用其 它模塊的功能。除了手機的必備功能外，川戶界面也可能包含一些相對獨立的應用程序, 例如日程表

9、、游戲等。2.8其它應用其它應用包括java虛擬機、wap瀏覽器、郵件軟件等，是一些比較大，乂相對獨立的 應用模塊?；旧现v完了。大家肯定看得挺沒意思吧。這些程序和微軟的longhorn> metedata 什么關系呢？手機程序絕大部分是用c語言寫的。但對于做應用軟件的程序員要求具備 面向對象、設計模式的思維能力，然后用c語言實現(xiàn)出來。高通的brew就是用c語言硬生生地模仿o + ,弄出很多奇怪的宏。一般應用軟件的開發(fā)不用這么死板，但對各種軟件設計方法的了解還是必耍的。3手機的核心技術手機的核心技術是芯片和協(xié)議棧，兩者是密不可分的。芯片設計需要協(xié)議棧來驗證，協(xié) 議棧必須充分發(fā)揮出芯片的功

10、能。芯片的cpu核、dsp核都可以買到現(xiàn)成的單兀，但 通信協(xié)議部分就需要口己設計了。手機比較難做好的是耗電量、惡劣信號環(huán)境的性能等。4第三方軟件4.1原理“第三方軟件”這個詞的含義比較寬泛。本文用它來指代不是硬編碼在手機里，而是可以 通過數(shù)據線或網絡下載到手機上，可以裝載、運行，也可以刪除的軟件。前面講到的軟件都是完整程序的各個部分。這些部分會被放到一起編譯，產生一個二進 制文件，通過jtag 口(升級時可以用串口)下載到手機的flash'|l手機一上電，就 會從指定地址開始運行。這個地址的內容就是跳轉到復位處理程序的跳轉指令。哈哈， 乂講回頭了。第三方軟件是指手機可以通過數(shù)據線或者網

11、絡下載一些可執(zhí)行文件到文件系統(tǒng)中。然后 有一個裝載器可以執(zhí)行這些文件。這樣第三方就可以開發(fā)一些應用程序，下載到手機中 來擴充手機功能。這些可執(zhí)行文件現(xiàn)在主耍有兩種格式：java程序和brew程序。java程序需要java虛 擬機裝載運行。brb/v程序是一個很奇怪的東西，它實際就是用與編譯手機程序相同的 編譯器編譯出來的h標代碼。這些h標代碼必須是可以重新定位的，即不能包含全局和 靜態(tài)變量。裝載器將程序將執(zhí)行權傳給給brb/v程序，一種聽上去更安全的說法是調用brew程 序的入口函數(shù)。這個入口函數(shù)的位置在文件中是固定的。裝載器在調用brb/v程序的 入口函數(shù)時會傳入一個地址。通過這個地址，br

12、ba/程序能夠順藤摸瓜，找到系統(tǒng)提供 的各種api的地址，它通過這些api訪問手機的顯示、通信等功能。java程序基本上是平臺無關的，針對各種平臺設計的java虛擬機隔離了平臺的大部分 特性，除了廠家特意提供的一些obvi功能。brb/v程序顯然是平臺相關，換一個cpu, 就不認識原來的冃標碼了。4.2其它除門ava、brew 夕卜，windows ce> smartphone windowsmobile、symbian> 嵌入 式linux這些商業(yè)操作系統(tǒng)當然可以提供各種創(chuàng)建第三方程序的方法。在這些環(huán)境寫 程序和在pc平臺寫程序很相近，基本上體會不到嵌入式編程的特點，只是屏幕小一些, 輸入麻煩一些。這些第三方軟件不是必需的。手機在3g的市場屮只占了一個較小的部分，網絡是大頭。而第三方軟件相對于手機來說，所占的份額就更小了。程序員有一個嵌入式移動開發(fā)的專欄，總在講這些手機第三方軟件的開發(fā)手機軟件只是嵌入式軟件