Android和Linux的嵌入式开发差异

最近开始投入Android的怀抱。说来惭愧，08年就听说这东西，当时也有同事投入去看，因为恶心Java，始终对这玩意无感，没想到现在不会这个嵌入式都快要没法搞了。为了不中年失业，所以只能回过头又来学。

首先还是说Android是基于Linux内核的，所以说骨子里还是linux，但是针对移动端，进行了深度优化。在这里结合GPT还有网上的信息，这里主要针对相比嵌入式Linux的差异，简单总结一下：

 

1 首先当然是前后端的分离。

有点类似Openwrt的发展。在之前，linux要开发图形程序是比较复杂的，QT，还有几个库，要么要收费，要么难以学习，最关键是和硬件平台绑定，换到新硬件要做移植。所以谷歌在操盘的时候，直接用Java做了前端GUI。当然，Java以前也有用J2SE做应用的传统。这样搞的好处也显而易见，前端和硬件分离，不管什么硬件，都不用改app代码了，虚拟机做适配就行了。IOS因为平台封闭，所以选了类C语言（具体机制空了再看看）。

所以首先的差异就是前端App要用Java开发，所以这个基本上绕不开。框架还是必须要学一下。

在前端App的层面，谷歌提供了Framework，还有大量的原生应用，比如电话，计算器，日历，email等。简化了很多开发。

=====================================

按照现在主流的分工，不管是Java还是Kotlin，应该都有专门的工程师。这部分对于嵌入式开发工程师我的理解是不用太懂，但是基本框架要懂，app是怎么怎么调用底层的，这个必须要知道。

试手一下CameraX（TODO）-CSDN博客

 

2 内核的变化（部分内容来自GPT）

Wakelocks： Android引入了"Wakelocks"机制，用于管理设备的唤醒状态。这是为了优化移动设备的电源管理，确保在需要时设备保持唤醒状态。就是俗称的唤醒锁，貌似这玩意主要是app层在用。

Low Memory Killer： Android引入了Low Memory Killer机制，用于监测并终止占用过多内存的应用程序进程，以维护系统的内存稳定性。这有助于提高系统的性能和响应能力。

Binder IPC（Inter-Process Communication）： Android使用了自己的进程间通信机制，称为Binder。Binder允许Android系统中的不同组件进行通信，例如Activity、Service和BroadcastReceiver。据说这玩意类似Windows上的COM机制。

Ashmem： Android引入了Anonymous Shared Memory（Ashmem）机制，用于进程间共享匿名内存区域。这在Android中的共享内存和图形子系统中使用。

Logger： Android在内核中添加了用于日志记录的Logger模块，以支持Android的日志系统。

Android File System（FUSE）： Android引入了FUSE（Filesystem in Userspace）用于文件系统的实现，允许用户空间程序运行文件系统代码而不需要修改内核。

安全性增强： Android对Linux内核进行了一些安全性的增强，包括SELinux（Security-Enhanced Linux）的集成，以提高系统的安全性。

调度策略： Android可能会使用不同的调度策略，以适应移动设备的性能和电源管理需求。

库的替换：好像glibc这些也都换了。

=====================================

大部分都是应用层。Binder是一个重头，因为涉及到接口。其他了解就行，真用到了再去看也可以。

Tee学习（TODO）-CSDN博客

  

3 驱动层的变化。（部分内容来自GPT）

Linux以前是标准的ioctl接口，Android改成了HAL接口，重要实现都切到了user space，用JNI封装。这些都要很了解。此外电源管理机制，还有Binder机制要看一下。

内核版本： Linux驱动接口： Linux驱动接口通常是为通用Linux内核设计的，支持各种硬件架构和设备类型。Linux内核在不同的发行版和版本中可能会有一些变化，但整体上是相对一致的。 Android驱动接口： Android使用了经过修改的Linux内核，因此Android驱动接口可能在某些方面与标准的Linux内核驱动接口略有不同。Android还可能引入一些额外的特定于移动设备的驱动需求。

电源管理： Linux驱动接口： Linux提供了通用的电源管理框架，驱动可以利用这些机制进行设备电源的管理。电源管理策略可能因硬件和内核配置而异。 Android驱动接口： Android对电源管理有其专有的需求，引入了Wakelocks等机制，以便更好地适应移动设备的电源管理和唤醒状态。

进程间通信（IPC）： Linux驱动接口： 通常情况下，Linux驱动接口的设计并不直接涉及进程间通信，因为它主要关注设备与内核的交互。 Android驱动接口： Android引入了Binder机制，用于进程间通信。这对于Android中各种组件的通信非常重要，例如Activity、Service和BroadcastReceiver。

设备节点和HAL层： Linux驱动接口： 在标准Linux系统中，设备节点通常位于/dev目录下，用户空间可以通过这些设备节点与驱动进行通信。 Android驱动接口： Android引入了硬件抽象层（HAL），这是一个在用户空间和驱动之间的接口层，用于将Android系统与底层硬件驱动隔离开来。HAL层提供了标准接口，使得不同设备的驱动可以以相似的方式与Android系统进行交互。

调度策略： Linux驱动接口： Linux内核使用通用的进程调度策略，适用于各种设备和场景。 Android驱动接口： Android可能对调度策略进行定制，以适应移动设备的特殊需求，例如更好的响应性和电源管理。

驱动总览：

=====================================

这部分是重头，尤其是HAL层的差异，改的挺大的，必须要懂，而且要很懂。然后Android驱动层的一些实现，FrameBuffer（貌似现在换了），V4L2，ALSA，USB的gaeget框架，可能都要看看。当然，后面这部分也是Linux平台的玩法，区别不大。 

Android的硬件接口HAL-CSDN博客

  

4 安卓运行环境增加的命令

am activity管理器，启动activity等。直接管理activity的原因可能还是为了调试方便。（猜测）

pm package管理器。这个没啥好多说的。

svc 服务管理器。和linux标准的service有点接近，但是可以管理的是Android的特定服务，比如蓝牙，wifi等等。

input 模拟输入，主要应该还是用在调试方面。（搞外挂利器？）

getprop/setprop 以前在路由器上，这一套要单独实现，就是TR069，SNMP之类，现在谷歌整体给你实现了。轻松很多。在嵌入式开发中，这个是大头。

settings 这个说的主要是设置android。但是和上面的有什么区别呢？还是看了下GPT，setting主要修改和用户界面相关的东西，主要是app领域。getprop/setprop则更广，包含一些系统底层属性，需要的权限也更高，有些要root权限。貌似在嵌入式开发中，主要还是后者。

安卓平台在本地也集成了一个数据库，有点类似SQLite。当然，这个就是爱用不用了。

getevent 获取本地事件。nandread 读取nand数据。

最后有别于一般用的busybox，安卓用的toolbox，常用命令大同小异。

=================================================

要点有两个，一个是通过getprop/setprop给adb调试接口，另一个是用getevent，inputs去做定位分析，也都不是太难。其他的知道怎么用就行了。

  

5 用户层差异

主要就是运行的文件系统，一些重要的守护进程，然后一些工具的了解。

守护进程列表：

安卓启动流程：

文件结构

重要服务的位置：

文件系统差异（来自GPT）

应用和用户数据： Android： Android 将应用和用户数据存储在 /data 分区中。每个应用程序都有自己的私有数据目录，其中包含其数据和设置。例如，应用程序的数据库、缓存和共享首选项通常存储在 /data/data/<package_name> 目录下。 嵌入式 Linux： 在一般的嵌入式 Linux 系统中，应用程序的数据和设置通常存储在 /usr、/var 或其他指定目录中。

系统文件和可执行文件： Android： Android 的系统文件和可执行文件通常存储在 /system 分区中。这包括 Android 操作系统的核心文件、系统应用和一些系统级别的设置。 嵌入式 Linux： 一般的嵌入式 Linux 系统的系统文件和可执行文件可能分散在不同的目录中，通常包括 /bin、/sbin、/lib 等。

可变数据和缓存： Android： 可变数据和缓存通常存储在 /cache 分区中。这包括一些临时文件和缓存，可能会在系统启动时被清理。 嵌入式 Linux： 一般的嵌入式 Linux 系统可能将临时文件和缓存存储在 /tmp 目录下。

外部存储： Android： 外部存储通常映射到 /sdcard，用于存储用户的媒体文件、下载内容等。 嵌入式 Linux： 嵌入式 Linux 系统也可以使用外部存储，但其挂载点和目录结构可能不同，具体取决于设备和系统定制。

硬件相关文件： Android： Android 中可能包含一些硬件相关的文件和节点，如 /dev 目录下的设备节点，用于与硬件交互。 嵌入式 Linux： 嵌入式 Linux 系统也有 /dev 目录，但硬件节点的命名和数量可能根据系统的硬件配置而变化。

=======================================

和第4点差不多，没什么难度，用两次熟悉就可以了，细节要用的时候知道怎么查就行了。

Android系统目录介绍_android 目录-CSDN博客

  

6 源码结构

看起来好像使用envsetup.sh，lunch还有make就够了。但是还是要深入了解一下。

这部分核心要点一个是如何新增设备，另一个是如何新增一个app。最后就是怎么在启动脚本里面加东西。

安卓的编译加速使用了CCache，我在之前公司曾经建议使用这玩意 ，不过后面被否了。。。

还有一个要了解的就是Android.bp。其实本质就是cmake那种东西。。。

============================================

这个也算次重点吧。主要是要懂编译环境，各个部分怎么生成的。要懂怎么增加一个设备，或者怎么增加一个App到编译环境。

CMake小结-CSDN博客

Android SDK学习（TODO）-CSDN博客

AOSP系列—阅读源码并熟悉AOSP目录结构_aospxref-CSDN博客

  

7 Fastboot

也就是俗称的刷机模式。是一个Android特有的工具，在Linux上没有。Android通过特定手段进入该模型，上位机配合一个exe文件。实现操作固件的一些功能。

在我看来本质上就是对bootloader的一个封装，好像官方名也叫bootloader interface， 提供的功能也是uboot命令行的那些，分区，升级，刷固件，主备分区管理，系统变量的设置。常规嵌入式开发中，规划分区也是很重要的工作，貌似Android不能修改分区。

里面有Recovery模式和Fastboot模式，一个主要专注系统恢复，一个功能更全面。

=====================================================

如果用过uboot的话，看一下用法即可。

 

8 调试方法的学习

主要是ADB，这个比较简单，之前有写过。可能有一些细节，以后用到再说吧。

=====================================================

虽然用的很多，但是没什么难的。

ADB的使用-CSDN博客

 

9 平台特性的学习

主要是硬件平台的特性。

======================================================

这个也是重点，毕竟到什么山头唱什么歌，高通的，瑞芯微的，还是谁的，都要仔细学习。

 

 

就写这么多吧，还有的看到再写写。虽然说换汤不换药，本质核心还是编程能力。懂不懂这个汤可能就是会不会失业，运气好工资一个月差几十K也都有可能。所以还是学学吧。

 

 

 

参考资料：

Embedded Android

ChatGPT