好幾個月都沒有更新過博客了，從今天開始，老羅將嘗試對Android系統(tǒng)的UI實現(xiàn)作一個系統(tǒng)的分析，也算是落實之前所作出的承諾。提到Android系統(tǒng)的UI，我們最先接觸到的便是系統(tǒng)在啟動過程中所出現(xiàn)的畫面了。Android系統(tǒng)在啟動的過程中，最多可以出現(xiàn)三個畫面，每一個畫面都用來描述一個不同的啟動階段。本文將詳細(xì)分析這三個開機畫面的顯示過程，以便可以開啟我們對Android系統(tǒng)UI實現(xiàn)的分析之路。

第一個開機畫面是在內(nèi)核啟動的過程中出現(xiàn)的，它是一個靜態(tài)的畫面。第二個開機畫面是在init進(jìn)程啟動的過程中出現(xiàn)的，它也是一個靜態(tài)的畫面。第三個開機畫面是在系統(tǒng)服務(wù)啟動的過程中出現(xiàn)的，它是一個動態(tài)的畫面。無論是哪一個畫面，它們都是在一個稱為幀緩沖區(qū)(frame buffer，簡稱fb)的硬件設(shè)備上進(jìn)行渲染的。接下來，我們就分別分析這三個畫面是如何在fb上顯示的。

1. 第一個開機畫面的顯示過程

Android系統(tǒng)的第一個開機畫面其實是Linux內(nèi)核的啟動畫面。在默認(rèn)情況下，這個畫面是不會出現(xiàn)的，除非我們在編譯內(nèi)核的時候，啟用以下兩個編譯選項：

CONFIG_FRAMEBUFFER_CONSOLE

CONFIG_LOGO

第一個編譯選項表示內(nèi)核支持幀緩沖區(qū)控制臺，它對應(yīng)的配置菜單項為：Device Drivers ---> Graphics support ---> Console display driver support ---> Framebuffer Console support。第二個編譯選項表示內(nèi)核在啟動的過程中，需要顯示LOGO，它對應(yīng)的配置菜單項為：Device Drivers ---> Graphics support ---> Bootup logo。配置Android內(nèi)核編譯選項可以參考在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新內(nèi)核源代碼(Linux Kernel)一文。

幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備在內(nèi)核中有一個對應(yīng)的驅(qū)動程序模塊fbmem，它實現(xiàn)在文件kernel/goldfish/drivers/video/fbmem.c中，它的初始化函數(shù)如下所示：

/**

*??????fbmem_init?-?init?frame?buffer?subsystem

*

*??????Initialize?the?frame?buffer?subsystem.

*

*??????NOTE:?This?function?is?_only_?to?be?called?by?drivers/char/mem.c.

*

*/

static?int?__init

fbmem_init(void)

{

proc_create("fb",?0,?NULL,?&fb_proc_fops);

if?(register_chrdev(FB_MAJOR,"fb",&fb_fops))

printk("unable?to?get?major?%d?for?fb?devs\n",?FB_MAJOR);

fb_class?=?class_create(THIS_MODULE,?"graphics");

if?(IS_ERR(fb_class))?{

printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?fb?class;?errno?=?%ld\n",?PTR_ERR(fb_class));

fb_class?=?NULL;

}

return?0;

}

這個函數(shù)首先調(diào)用函數(shù)proc_create在/proc目錄下創(chuàng)建了一個fb文件，接著又調(diào)用函數(shù)register_chrdev來注冊了一個名稱為fb的字符設(shè)備，最后調(diào)用函數(shù)class_create在/sys/class目錄下創(chuàng)建了一個graphics目錄，用來描述內(nèi)核的圖形系統(tǒng)。

模塊fbmem除了會執(zhí)行上述初始化工作之外，還會導(dǎo)出一個函數(shù)register_framebuffer：

EXPORT_SYMBOL(register_framebuffer);

這個函數(shù)在內(nèi)核的啟動過程會被調(diào)用，以便用來執(zhí)行注冊幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的操作，它的實現(xiàn)如下所示：

/**

*??????register_framebuffer?-?registers?a?frame?buffer?device

*??????@fb_info:?frame?buffer?info?structure

*

*??????Registers?a?frame?buffer?device?@fb_info.

*

*??????Returns?negative?errno?on?error,?or?zero?for?success.

*

*/

int

register_framebuffer(struct?fb_info?*fb_info)

{

int?i;

struct?fb_event?event;

......

if?(num_registered_fb?==?FB_MAX)

return?-ENXIO;

......

num_registered_fb++;

for?(i?=?0?;?i?

if?(!registered_fb[i])

break;

fb_info->node?=?i;

mutex_init(&fb_info->lock);

fb_info->dev?=?device_create(fb_class,?fb_info->device,

MKDEV(FB_MAJOR,?i),?NULL,?"fb%d",?i);

if?(IS_ERR(fb_info->dev))?{

/*?Not?fatal?*/

printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?device?for?framebuffer?%d;?errno?=?%ld\n",?i,?PTR_ERR(fb_info->dev));

fb_info->dev?=?NULL;

}?else

fb_init_device(fb_info);

......

registered_fb[i]?=?fb_info;

event.info?=?fb_info;

fb_notifier_call_chain(FB_EVENT_FB_REGISTERED,?&event);

return?0;

}

由于系統(tǒng)中可能會存在多個幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備，因此，fbmem模塊使用一個數(shù)組registered_fb保存所有已經(jīng)注冊了的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備，其中，每一個幀緩沖區(qū)硬件都是使用一個結(jié)構(gòu)體fb_info來描述的。

我們知道，在Linux內(nèi)核中，每一個硬件設(shè)備都有一個主設(shè)備號和一個從設(shè)備號，它們用來唯一地標(biāo)識一個硬件設(shè)備。對于幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備來說，它們的主設(shè)備號定義為FB_MAJOR(29)，而從設(shè)備號則與注冊的順序有關(guān)，它們的值依次等于0，1，2等。

每一個被注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備在/dev/graphics目錄下都有一個對應(yīng)的設(shè)備文件fb，其中，表示一個從設(shè)備號。例如，第一個被注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備在/dev/graphics目錄下都有一個對應(yīng)的設(shè)備文件fb0。用戶空間的應(yīng)用程序通過這個設(shè)備文件就可以操作幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備了，即將要顯示的畫面渲染到幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備上去。

這個函數(shù)最后會通過調(diào)用函數(shù)fb_notifier_call_chain來通知幀緩沖區(qū)控制臺，有一個新的幀緩沖區(qū)設(shè)備被注冊到內(nèi)核中來了。

幀緩沖區(qū)控制臺在內(nèi)核中對應(yīng)的驅(qū)動程序模塊為fbcon，它實現(xiàn)在文件kernel/goldfish/drivers/video/console/fbcon.c中，它的初始化函數(shù)如下所示：

static?struct?notifier_block?fbcon_event_notifier?=?{

.notifier_call??=?fbcon_event_notify,

};

......

static?int?__init?fb_console_init(void)

{

int?i;

acquire_console_sem();

fb_register_client(&fbcon_event_notifier);

fbcon_device?=?device_create(fb_class,?NULL,?MKDEV(0,?0),?NULL,

"fbcon");

if?(IS_ERR(fbcon_device))?{

printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?device?"

"for?fbcon;?errno?=?%ld\n",

PTR_ERR(fbcon_device));

fbcon_device?=?NULL;

}?else

fbcon_init_device();

for?(i?=?0;?i?

con2fb_map[i]?=?-1;

release_console_sem();

fbcon_start();

return?0;

}

這個函數(shù)除了會調(diào)用函數(shù)device_create來創(chuàng)建一個類別為graphics的設(shè)備fbcon之外，還會調(diào)用函數(shù)fb_register_client來監(jiān)聽幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的注冊事件，這是由函數(shù)fbcon_event_notify來實現(xiàn)的，如下所示：

static?int?fbcon_event_notify(struct?notifier_block?*self,

unsigned?long?action,?void?*data)

{

struct?fb_event?*event?=?data;

struct?fb_info?*info?=?event->info;

......

int?ret?=?0;

......

switch(action)?{

......

case?FB_EVENT_FB_REGISTERED:

ret?=?fbcon_fb_registered(info);

break;

......

}

done:

return?ret;

}

幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的注冊事件最終是由函數(shù)fbcon_fb_registered來處理的，它的實現(xiàn)如下所示：

static?int?fbcon_fb_registered(struct?fb_info?*info)

{

int?ret?=?0,?i,?idx?=?info->node;

fbcon_select_primary(info);

if?(info_idx?==?-1)?{

for?(i?=?first_fb_vc;?i?<=?last_fb_vc;?i++)?{

if?(con2fb_map_boot[i]?==?idx)?{

info_idx?=?idx;

break;

}

}

if?(info_idx?!=?-1)

ret?=?fbcon_takeover(1);

}?else?{

for?(i?=?first_fb_vc;?i?<=?last_fb_vc;?i++)?{

if?(con2fb_map_boot[i]?==?idx)

set_con2fb_map(i,?idx,?0);

}

}

return?ret;

}

函數(shù)fbcon_select_primary用來檢查當(dāng)前注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備是否是一個主幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備。如果是的話，那么就將它的信息記錄下來。這個函數(shù)只有當(dāng)指定了CONFIG_FRAMEBUFFER_CONSOLE_DETECT_PRIMARY編譯選項時才有效，否則的話，它是一個空函數(shù)。

在Linux內(nèi)核中，每一個控制臺和每一個幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備都有一個從0開始的編號，它們的初始對應(yīng)關(guān)系保存在全局?jǐn)?shù)組con2fb_map_boot中。控制臺和幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的初始對應(yīng)關(guān)系是可以通過設(shè)置內(nèi)核啟動參數(shù)來初始化的。在模塊fbcon中，還有另外一個全局?jǐn)?shù)組con2fb_map，也是用來映射控制臺和幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，不過它映射的是控制臺和幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的實際對應(yīng)關(guān)系。

全局變量first_fb_vc和last_fb_vc是全局?jǐn)?shù)組con2fb_map_boot和con2fb_map的索引值，用來指定系統(tǒng)當(dāng)前可用的控制臺編號范圍，它們也是可以通過設(shè)置內(nèi)核啟動參數(shù)來初始化的。全局變量first_fb_vc的默認(rèn)值等于0，而全局變量last_fb_vc的默認(rèn)值等于MAX_NR_CONSOLES - 1。

全局變量info_idx表示系統(tǒng)當(dāng)前所使用的幀緩沖區(qū)硬件的編號。如果它的值等于-1，那么就說明系統(tǒng)當(dāng)前還沒有設(shè)置好當(dāng)前所使用的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備。在這種情況下，函數(shù)fbcon_fb_registered就會在全局?jǐn)?shù)組con2fb_map_boot中檢查是否存在一個控制臺編號與當(dāng)前所注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的編號idx對應(yīng)。如果存在的話，那么就會將當(dāng)前所注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備編號idx保存在全局變量info_idx中。接下來還會調(diào)用函數(shù)fbcon_takeover來初始化系統(tǒng)所使用的控制臺。在調(diào)用函數(shù)fbcon_takeover的時候，傳進(jìn)去的參數(shù)為1，表示要顯示第一個開機畫面。

如果全局變量info_idx的值不等于-1，那么函數(shù)fbcon_fb_registered同樣會在全局?jǐn)?shù)組con2fb_map_boot中檢查是否存在一個控制臺編號與當(dāng)前所注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的編號idx對應(yīng)。如果存在的話，那么就會調(diào)用函數(shù)set_con2fb_map來調(diào)整當(dāng)前所注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備與控制臺的映射關(guān)系，即調(diào)整數(shù)組con2fb_map_boot和con2fb_map的值。

為了簡單起見，我們假設(shè)系統(tǒng)只有一個幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備，這樣當(dāng)它被注冊的時候，全局變量info_idx的值就會等于-1。當(dāng)函數(shù)fbcon_fb_registered在全局?jǐn)?shù)組con2fb_map_boot中發(fā)現(xiàn)有一個控制臺的編號與這個幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的編號idx對應(yīng)時，接下來就會調(diào)用函數(shù)fbcon_takeover來設(shè)置系統(tǒng)所使用的控制臺。

函數(shù)fbcon_takeover的實現(xiàn)如下所示：

static?int?fbcon_takeover(int?show_logo)

{

int?err,?i;

if?(!num_registered_fb)

return?-ENODEV;

if?(!show_logo)

logo_shown?=?FBCON_LOGO_DONTSHOW;

for?(i?=?first_fb_vc;?i?<=?last_fb_vc;?i++)

con2fb_map[i]?=?info_idx;

err?=?take_over_console(&fb_con,?first_fb_vc,?last_fb_vc,

fbcon_is_default);

if?(err)?{

for?(i?=?first_fb_vc;?i?<=?last_fb_vc;?i++)?{

con2fb_map[i]?=?-1;

}

info_idx?=?-1;

}

return?err;

}

全局變量logo_shown的初始值為FBCON_LOGO_CANSHOW，表示可以顯示第一個開機畫面。但是當(dāng)參數(shù)show_logo的值等于0的時候，全局變量logo_shown的值會被重新設(shè)置為FBCON_LOGO_DONTSHOW，表示不可以顯示第一個開機畫面。

中間的for循環(huán)將當(dāng)前可用的控制臺的編號都映射到當(dāng)前正在注冊的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備的編號info_idx中去，表示當(dāng)前可用的控制臺與緩沖區(qū)硬件設(shè)備的實際映射關(guān)系。

函數(shù)take_over_console用來初始化系統(tǒng)當(dāng)前所使用的控制臺。如果它的返回值不等于0，那么就表示初始化失敗。在這種情況下，最后的for循環(huán)就會將全局?jǐn)?shù)組con2fb_map的各個元素的值設(shè)置為-1，表示系統(tǒng)當(dāng)前可用的控制臺還沒有映射到實際的幀緩沖區(qū)硬件設(shè)備中去。這時候全局變量info_idx的值也會被重新設(shè)置為-1。

調(diào)用函數(shù)take_over_console來初始化系統(tǒng)當(dāng)前所使用的控制臺，實際上就是向系統(tǒng)注冊一系列回調(diào)函數(shù)，以便系統(tǒng)可以通過這些回調(diào)函數(shù)來操作當(dāng)前所使用的控制臺。這些回調(diào)函數(shù)使用結(jié)構(gòu)體consw來描述。這里所注冊的結(jié)構(gòu)體consw是由全局變量fb_con來指定的，它的定義如下所示：

/*

*??The?console?`switch'?structure?for?the?frame?buffer?based?console

*/

static?const?struct?consw?fb_con?=?{

.owner??????????????????=?THIS_MODULE,

.con_startup????????????=?fbcon_startup,

.con_init???????????????=?fbcon_init,

.con_deinit?????????????=?fbcon_deinit,

.con_clear??????????????=?fbcon_clear,

.con_putc???????????????=?fbcon_putc,

.con_putcs??????????????=?fbcon_putcs,

.con_cursor?????????????=?fbcon_cursor,

.con_scroll?????????????=?fbcon_scroll,

.con_bmove??????????????=?fbcon_bmove,

.con_switch?????????????=?fbcon_switch,

.con_blank??????????????=?fbcon_blank,

.con_font_set???????????=?fbcon_set_font,

.con_font_get???????????=?fbcon_get_font,

.con_font_default???????=?fbcon_set_def_font,

.con_font_copy??????????=?fbcon_copy_font,

.con_set_palette????????=?fbcon_set_palette,

.con_scrolldelta????????=?fbcon_scrolldelta,

.con_set_origin?????????=?fbcon_set_origin,

.con_invert_region??????=?fbcon_invert_region,

.con_screen_pos?????????=?fbcon_screen_pos,

.con_getxy??????????????=?fbcon_getxy,

.con_resize?????????????=?fbcon_resize,

};

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的安卓linux开机画面,Android系统的开机画面显示过程分析（1）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。