（通信与信息系统专业论文）基于android手机双模功能的研究——通话部分软件的设计与实现.pdf

重庆邮大学硕士论文摘要 摘要 随着科技的进步和人们生活水平的提高，智能手机逐步进入普通大众的生活， 成为大家生活的必需品。a n d r o i d 平台是目前最流行的智能手机开发平台，依靠 g o o g l e 强大的开发和媒体资源，a n d r o i d 成为各大移动终端生厂商竞相追逐的对象， 这些厂商都大力开发和生产基于a n d r o i d 的移动智能设备，a n d r o i d 迅速得到业界和 社会的认可，并成为整个产业的热点。 本文首先分析和比较目前市场上流行的智能手机操作系统s y m b i a n , w i n d o w s m o b i l e ，m a co sx 和p l a m 等的现状，并与a n d r o i d 平台做了对比。接着研究分析 了a n d r o i d 平台的系统架构和组件模型，进而介绍了a n d r o i d 系统的电话部分的四 个组成部分：m o d e m ，r i l ，f r a m e w o r k s 和p h o n e 应用程序层，着重介绍了f r a m e w o r k s 层的核心组件、电话管理和电话注册，以及p h o n e 应用程序层的呼叫追踪、呼叫通 知和呼叫界面显示。并在此基础上，搭建了a n d r o i d 开发环境，设计和实现了a n d r o i d 手机双模功能的通话部分，本文主要实现了f r a m e w o r k s 双模和p h o n e 应用程序层两 个层次。对通话部分的双模来说，从m o d e m 层，r i l 层，到f r a m e w o r k s 层，在原 有只支持g s m 网络通话的基础，同样增加一套来支持c d m a 2 0 0 0 网络的通话，最 终由p h o n e 应用程序来统一管理g 卡和c 卡的相关应用。在上层p h o n e 应用程序层 中，本文考虑到了双模的情况下，拨号和来电的双模处理流程，两张卡来电和拨号 带来的冲突问题，以及最终的电话界面显示问题，并提出了解决方法。其中在p h o n e 应用程序的双模实现中，还增加了一个切换已激活电话的功能，来实现在两张卡之 间互相切换通话的功能。 最后搭建了a n d r o i d 测试环境，测试了单通g 卡通话、单通c 卡通话、g 卡 和c 卡来电和拨号的冲突处理、一通g 卡通话和一通c 卡通话、切换已经激活的 电话，证明本课题实现的a n d r o i d 双模功能的通话部分不仅没有影响原来的单模功 能，还能同时支持一通g 卡通话，一通c 卡通话。 关键词：a n d r o i d ，智能手机操作系统，双模功能，切换已激活电话 重庆邮大学硕士论文 摘要 a b s t r a c t w i t ha d v a n c e si nt e c h n o l o g ya n dp e o p l e sr i v i n gs t a n d a r d s ，t h es m a r tp h o n e se n t e r s i n t ot h el i f eo ft h eg e n e r a lp u b l i cs t e pb ys t e p ，a n db e c o m ean e c e s s i t yo fl i f e a n d r o i d p l a t f o r mi st h em o s tp o p u l a rd e v e l o p m e n tp l a t f o r mf o rs m a r tp h o n e s ，w i t hg o o g l e s s t r o n gd e v e l o p m e n ta n dm e d i ar e s o u r c e s ，i ti sp u r s u e db yt h em a j o rm o b i l et e r m i n a l v e n d o r s ，w h od e v e l o pa n dp r o d u c tt h em o b i l es m a r td e v i c e sb a s e do na n d r o i d a n d r o i d q u i c k l yr e c o g n i z e db yt h ei n d u s t r ya n ds o c i e t y , a n db e c o m et h ei n d u s t r y sh o ts p o t s t h i sp a p e ra n a l y s e sa n dc o m p a r e sa c t u a l i t yo ft h ep o p u l a rs m a r t p h o n eo p e r a t i n g s y s t e m ：s y m b i a n ，w i n d o w sm o b i l e ，m a co sa n dr i m i nt h ec u r r e n tm a r k e t ，a n a l y s e s t h ea n d r o i dp l a t f o r m ，s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dc o m p o n e n tm o d e l ，f u r t h e rg i v e sa i n t r o d u c t i o no ft h e f o u r c o m p o n e n t s o ft h e t e l e p h o n ep a r t i n t h ea n d r o i d s y s t e m ：m o d e m ，r i l , f r a m e w o r k sa n dp h o n e a p p , s p e c i f i c a l l y d e t a i l e di n t r o d u c t i o no f t h ec o r ec o m p o n e n t 、t e l e p h o n ym a n a g e r 、t e l e p h o n yr e g i s t r yi nf r a m e w o r k sl a y e r ，a n dc a l l t r a c k e r 、c a l ln o t i f i e r 、c a l ls c r e e ni np h o n e a p pl a y e r o nt h i sb a s i s ，i ts e t su pa n d r o i d d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t , d e s i g n sa n di m p l e m e n t st h ec a l lp a r to fa n d r o i dt e l e p h o n e d u a l - m o d ef u n t i o n , i to n l yi n c l u d e st w ol a y e r s ：d u a l - m o d ef r a m e w o r k sa n dp h o n e a p pi n t h i sp a p e r f o rt h i sd u a l - m o d ec a l lp a r t , f r o mm o d e m ，r i lt of r a m e w o r k s ，a d do n et o s u p p o r tc d m a 2 0 0 0b a s e dg s m n e t w o r kc a l l ；t h ep h o n ea p p l i c a t i o nm a n a g e sgc a r da n d cc a r do fr e l a t e da p p l i c a t i o n su l t i m a t e l y i nt h ep h o n e a p pl a y e r t h e s ep a p e r sc o n s i d e rt h e p r o c e s so fd i a la n di n c o m i n g 、t h ec o n f l i c tb r i n g e df r o mt w oc a r d si n c o m i n ga n d d i a l i n g 、a n dc a l ls c r e e n i nd u a l m o d e ，a n db r i n gf o r w a r ds o l u t i o n sa b o u tt h ec o n f i c t i t a l s oa d d sas w i t c ha c t i v a t e dt e l e p h o n ef u n c t i o ni np h o n e a p pd u a l m o d et oa c h i e v et h e f u n t i o no fs w i t c hc a l lb e t w e e nt w oc a r d s f i n a l l y , s e tu pa n d r o i dt e s te n v i r o n m e n t ，t e s tt h es i n g l eg c a r dc a l l 、t h es i n g l egc a r d c a l l 、c o n f l i c tp r o c e s so fi n c o m i n ga n dd i a lb e t w e e ngc a r da n dcc a r d 、o n egc a r dc a l l a n do n ecc a r dc a l l 、s w a pa c t i v ep h o n et op r o v et h ed u a l - m o d es y s t e mw h i c hi sn o t a f f e c t e do r i g i n a ls i n g l e - m o d ef u n c t i o na n da l s os u p p o r t so n egc a r dc a l la n do n ecc a r d c a l la tt h es a m et i m e k e y w o r d s ：a n d r o i d , s m a r t p h o n eo p e r a t i n gs y s t e m ，d u a l m o d e mf u n c t i o n , s w a p a c t i v ep h o n e 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 第一章绪论 移动通信的快速发展以及手机终端上互联网应用的越来越广泛，使得手机终端 必须具备强大的功能和丰富的应用才能满足网络和用户不断增长的需求，但是由于 s y m b i a n ，w i n d o w sm o b i l e ，p l a m ，m a co s 等手机平台【1 】的封闭性，不能满足用 户日益增长的需求，使得开放性很强的手机平台的需求越来越迫切。o o o g l e 为此于 2 0 0 7 年1 1 月推出一个专为移动设备设计的软件平台a n d r o i d l 2 j 。2 0 0 8 年7 月2 7 日，对手机应用开发者来说具有重大的意义，g o o g l e 宣布其手机操作系统a n d r o i d 的源代码，完全开源，完全开放，任何个人和机构都可以免费使用源代码来开发应 用。手机开发者终于可以摒弃掉其他具有很强保守色彩的手机操作系统，而转向完 全免费的a n d r o i d 。a n d r o i d 操作系统的问世，标志着手机软件的开发进入了一个全 新时代，使得开发者可以和a n d r o i d 进行面对面交流。这里特别要提到a n d r o i d m a r k e t ，在这里开发者可以上传自己开发的a n d r o i d 应用程序，而使用者则可以在 m a r k e t 上下载这些程序使用，来丰富自己的移动电话功能。 目前，中国的通信市场存在多种模式并存的局面，如g s m 模式，c d m a 2 0 0 0 模式w c d m a 模式，t d s c d m a 模式等，而g s m 模式和c d m a 2 0 0 0 模式是大家 使用得最多的模式，这两个网络都具有覆盖不均衡性，某些地方，存在着一种网络 覆盖强而另外一种网络覆盖弱，导致支持g s m 的手机很好找到网络，能正常打电 话，发短信和上网，但是支持c d m a 2 0 0 0 的手机却根本找不到网络，无法打电话， 发短信，更不用说上网。随着生活和工作需求的不断增长，人们希望自己的手机不 能漏掉任何的电话和短信，更希望自己的手机随时随地都能上网。这样就有了同时 支持g s m 和c d m a 2 0 0 0 模式的双模手机，而目前存在的双模手机都是基于那些非 开源的平台的，用户无法开发出适合两种模式的应用。对于开源的a n d r o i d 平台而 言，也需要同时支持g s m 和c d m a 2 0 0 0 ，这样能将平台的开源性与两种模式的优 越性融合在一起，开发出更多更好的应用，给人们带来更好的用户体验。同时a n d r o i d 支持g s m 和c d m a 2 0 0 0 ，也为以后支持别的双模：如g s m 和w c d m a ，或者g s m 和t d s c d m a 打下了基础。 1 2 相关智能手机平台的现状分析及与a n d r o i d 的比较 随着科技的进步和人们需求的不断增长，平台厂商不断加大对智能手机平台研 究，使其不断进步来满足人们的需求，同时也促使新平台的出现。下面就对相关智 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 能手机平台的现状做分析并与a n d r o i d 平台比较阳】。 1 2 1s y m b i a n 平台 诺基亚、松下、三星、西门子和索尼爱立信等手机巨头共同组建了一个合资公 司，专门研发应用于手机等移动设备的操作平台，这个平台就是s y m b i a n o s 6 。 s y m b i a n 也称作e p o c 系统，而e p o c 的全称是e l e c t r o n i cp i e c eo fc h e e s e ，它的意 思翻译为：可以像吃乳酪一样简单的使用电子产品，这其实是s y m b i a n 平台设计时 所坚持的理念，而这一理念也一直贯穿在s y m b i a n 平台的发展历程中。 s y m b i a n 平台的核心非常健壮和全面，它包括三方面：健壮的对象导向系统、 标准的通信传输协议和完善的s u n j a v a 语言，这也使得s y m b i a n 平台在智能移动终 端的市场上有自己的一席之地。依据s y m b i a n 的标准，手机平台不能只具有简单的 打电话，发短信的功能，还应支持其别的沟通方式，如声控、键盘、触笔等。在硬 件设计上，它需要提供丰富多彩的外观：比如红色、蓝色、以及各种颜色的搭配， 还需要提供不同风格的外形，比如翻盖，折叠等；在软件上则应该提供更多的功能， 如和他人共享信息、收发彩信、浏览网页、收发电子信件、传真等。此外，s y m b i a n 平台扩展性好，它为手机终端制造商预留了多种接口，分成三种类型：对应于普通 手机的p e a r l 、对应智能手机的q u a r t z 、对应h a n d h e l d p c 的c r y s t a l 。 s y m b i a n 智能平台分三种：一是适合于单手操作的s 6 0 ，采用s 6 0 的手机代表 为诺基亚6 6 0 0 ，诺基亚7 6 1 0 ，诺基亚6 6 7 0 ，诺基亚7 6 5 0 , 诺基亚3 6 5 0 等，这些手 机都采用数字键盘，用户界面相当友善，用户可方便的使用导航键、软按键等。二 是适合于双手操作的$ 8 0 ，采用$ 8 0 平台的手机代表为：诺基亚9 3 0 0 至诺基亚9 5 0 0 ， 这些手机都采用完整键盘和超大彩色屏幕，特别是超大的彩色屏幕，这给用户带来 了强烈的震撼，这种霸气的手机，特别适合于成功人士使用。三是u i q 平台，是以 笔操作为主，索尼爱立信的p 9 0 8 ，p 8 0 2 4 - 7 是其代表，这类手机采用u i q 界面，这 种用户界面支持手写操作，给那种习惯硬键盘的使用者带来全新的用户体验。 但是s y m b i a n 平台的手机有一个很致命的缺点那就是所采用的硬件配置较 低，且各类机型采用的处理器主频较低。这一点突出的表现在多媒体上面。支持多 媒体，平台就需要有较高的处理效能，虽然平台可以通过别的手段来获得这种能效， 但是在支持多媒体等方面的性能依然不好。其具体表现在如下几个方面【7 】： s y m b i a no s 对主流的媒体格式的支持性较差。这是直接由于其硬件配置太 低引起的。 s y m b i a no s 各个平台之间第三方软件不兼容。s y m b i a no s 采取了多种平台 的方式，在满足了不同人群需求的同时，也限制了s y m b i a no s 的发展，带来了不 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 可避免的障碍一各个平台之间无法兼容第三方软件。这是由于开发第三方软件的 软件开发商无法开发出适应多个平台的软件，只能专注于某一个平台，大大折扣了 用户体验。 s y m b i a no s 各个版本之间兼容性差。每当s y m b i a no s 发布新版本或有新的 产品面世时，平台无法向后兼容自己以前的产品，直接导致软件开发商也要随着更 新第三方软件。 s y m b i a no s 不关注细节。s y m b i a n 平台提供给手机终端制造商的是内核和 u i ，手机终端制造商需要自己添加很多细节功能，但是吸引顾客，占领市场，扩大 销售额，它们将着眼点放在了提高产品的多功能及综合性能方面，忽视一些基本的 功能。很多型号的机器甚至连日历这样的功能都没有，需要第三方软件来能实现， 这极大的降低了用户体验同。 1 2 2w i n d o w sm o b i l e 平台 这个系列的平台是在微软计算机的w i n d o w s 平台的基础上研发出来的，所以它 的一大特色就是：继承了w i n d o w s 友好的用户界面。基于此系列平台的智能手机， 硬件配置上采用的是主频较高的英特尔嵌入式处理器，性能更好，功能更为完善， 除了具备基本的打电话，发短信，还支持浏览网页，手机聊天和收发邮件等功能。 这个平台的手机还有一个亮点就是内存大，且支持外接存储卡。采用该平台的智能 手机像一台微型电脑一样，所以性能更加强劲，操作起来速度会比较快。然而美中 不足的是，快的操作速度必然带来耗电量大的问题，这直接导致电池使用的时间短， 成本高等缺点网。此系列最新的是w i n d o w sm o b i l e6 5 版本。 p l a m 是流行的个人数字助理( p d a ，又称掌上电脑) 的传统名字，是一种手 持设置形式，也以掌上电脑而闻名。这种嵌入式平台由3 c o r n 公司的p l a m c o m p u t i n g 部开发，采用触控式的操作界面，界面上排列好了图标，用户使用触笔 点击这些图标，进行响应的操作，如操作界面上有拨号图标，用户只需要点击这个 图标，就可以进行打电话的操作。p l a m 平台具有一定的开放性，具有开发能力的 用户可以从开发商手中获得p i _ a m 平台的开发工具，在平台能够提供代码的范围内 修改和编写适合自己需要的应用软件，这样就产生了丰富多彩的应用程序，从而一 定程度上推动了p l a m 平台的发展。基于p l a m 的智能手机和p l a m 掌上电脑也 越来越受人民的欢迎。由于都是基于同一个平台，而且第三方软件也很多，用p l a m 智能手机和p l a m 掌上电脑的用户都能很快的掌握彼此 9 1 。 3 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 p l a m 一直遵循的一个设计理念是叫髂si sm o r e 即少就是多，意义在于它 本身只占用极小的内存资源，这与w i n d o w sm o b i l e 平台在运行时要占有大量系统资 源相比，是一个极大的优点，这也从另外一个角度说明，为什么基于p l a m 平台的 掌上笔记本，在小小几m 内存的上还能跑那么多的应用程序。 1 2 4m a co sx 平台 m a co sx 平台，也就是苹果手机平台，是近几年智能手机的浮现出另外一个 新亮点。m a co sx ，这是一个基于u n i x 的核心系统，系统的稳定性、性能以及响 应能力都得到了很大的增强。它能通过对称多处理技术充分发挥双处理器的优势， 提供无与伦比的2 d 、3 d 和多媒体图形性能以及广泛的字体支持和集成的p d a 功能。 m a c o s x 通过c l a s s i c 环境几乎可以支持所有的m a c o s 9 应用程序，直观的a q u a 用户界面使m a c i n t o s h 的易用性又达到了一个全新的水平。i p h o n e 1 0 】是其中最具代 表性的平台。i p h o n e 有两大优点： 它将很多应用很好的结合在一起。i p h o n e 将一般手机通用的上层应用如电 话、短信、电子邮件、互联网访问、音乐视频播放器等功能很好的结合在一起，并 且从中找到了很好的折衷契合点，自然从发布之日起就吸引全世界消费者的关注。 i p h o n e 的用户界面是利用领先性的新软件倾力打造的，它的显示屏是基于 大型多触点式的，带来良好的用户体验【1 。 1 2 5j 2 m e 平台 j 2 m e ( j a v a 2p l a t f o r mm i c r o u d o n ) 是j a v a2 的一个组成部分，它与j 2 s e 、j 2 e e 并称。根据s u n 的定义：j 2 m e 是一种高度优化的j a v a 运行环境，在这里是指针对 嵌入式电子产品开发的智能平台，在电视机机顶盒、p d a 、移动电话以及其它资源 受限的设备上大量的应用。而上述的这些设备在日常生活应用得很广泛，这也导致 j 2 m e 开发平台在目前移动设备上使用的最广泛。它由多种可选包、配置和简表组 成1 1 2 1 。 j 2 m e 采取主机操作系统与应用分离的形式，主机操作系统是位于j 2 m e 平台 之外，而j 2 m e 的应用是建立在j v m 之上。这样的设计使得j 2 m e 具有独特的一个 特性：跨操作系统，主机操作系统可以是w i n d o w sm o b i l e 、s y m b i a n 、p l a m 或者 l i n u x ，但是应用可以基于j 2 m e 。但是也带来一定的局限性，j 2 m e 虽然可以跨操 作系统，但是它是建立在j v m 之上的，j v m 出于自身安全的考虑，禁止基于j 2 m e 的应用程序调用本地系统资源【1 3 1 。 4 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 2 6 a n d r o i d 平台与其他平台的比较 在下文中分别将目前市面上几个流行的智能手机平台与a n d r o i d 比较： s y m b i a n 平台与a n d r o i d 平台：从手机平台的发展规律来看，s y m b i a n 平台 它存在着一个致命的缺陷：不具有开放性。由诺基亚、索尼爱立信等传统的手机厂 商主导的s y m b i a n 平台，经过多年的发展，已经变得非常成熟。同时由于这些传统 厂商的一贯的思想，平台也不对外开放，所以带有浓厚的保守色彩。由于用户无法 参与应用软件的设计，所以基于s y m b i a n 平台的应用软件与日常的p c 软件无论从 理念还是外观的设计上都有较大的差异。由于s y m b i a n 平台的开发基点没有过多的 关注现在日益重视的互联网，它与互联网的结合给人感觉不够紧密，对s y m b i a n 平 台来说基于互联网的应用是可有可无的。 a n d r o i d 平台与此相反，一开始a n d r o i d 就将移动互联网作为最重要的应用来考 虑，无论是应用软件、底层硬件还是系统内核设计，其核心思想都是如何快捷 的展开与移动互联网的交互，进而实现基于移动互联网的应用。同时凭借g o o g l e 强大的开发和资源优势，a n d r o i d 平台可以很好的实现与p c 设备的信息共享和信息 交换，更容易得到广大手机使用者和智能手机终端制造商的认可。 i p h o n e 平台与a n d r o i d 平台：同s y m b i a n 具有浓厚的保守色彩一样，作为苹 果公司内部的封闭平台，用户无法参与到应用程序的开发和设计中。为了保持利润 的最大化，从底层的内核到上层的应用都由苹果自行设计和制造。基于同样的目的， 苹果不对外宣传i p h o n e 的设计思想和软件设计模式，将i p h o n e 打造成从嵌入系统 到完整的应用都完全属于苹果公司并且包含软硬件卖点的手机产品，然后整体出售。 基于苹果自身的资源优势，赋予了i p h o n e 苹果式的奢华与时尚，成为了追求时尚一 族竞相抢购的对象，因此在手机市场上大获成功，成为风行一时的潮流。 与i p h o n e 的一家独大不一样，首先，a n d r o i d 则是走完全开放的道路，开发自 己的源码，让智能手机使用者和智能手机终端制造商一起参与到手机的开发中来， 这种模式的有着巨大的优点：高度活跃的自由软件，可以快速修正错误，在用户需 求和用户滋生参与的情况下，新的应用、新的创意如雨后春笋一样的涌现出来。这 一点很快就得到了软件领域的业界公认。同时开放的属性，使得在a n d r o i d 中一些 开发人员没有意识的错误能够很快的凸显出来，从而反馈给a n d r o i d 的开发人员， 以便在即将发布的版本中得到修正，来进一步完善系统。 其次，a n d r o i d 的应用都基于j a v a 语言开发的，由于j a v a 代码自身跨平台的属 性，开发者开发的a n d r o i d 应用能运行在所有的a n d r o i d 设备中。从本质上来看， 就做到了与硬件没有关系，这不仅能降低开发者的负担还能缩短程序的开发周期。 再者，a n d r o i d 提供标准化的a p i 和s d k 开发包。对手机终端厂商来说，可以 5 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 根据客户的需要自行开发程序或在a n d r o i dm a r k e t 上下载已有的程序，装载到 a n d r o i d 平台上，从而生产出具有丰富多彩功能的手机。这将对手机终端厂商的经 营战略产生重大的改变：从既关注软件又关注硬件，转变到只需要关注硬件。换句 话说，手机终端厂商可以完全不管软件上的技术问题，通过开发或者下载已有的 a n d r o i d 应用程序，打造出具有丰富功能的上层应用，然后将集中所有的研发力量 放到硬件设计上就能整合出自己的a n d r o i d 平台，然后在短时间内快速推出自己品 牌的新产品。对开发者来说，a n d r o i d 标准化的a p i 和s d k 大大的减轻开发者的负 担，编写代码实现的应用，可以顺利的运行在所有a n d r o i d 平台上。 j 2 m e 平台与a n d r o i d 平台。正如上文介绍的一样，j 2 m e 的好处是能跨操 作系统，但是缺点是不能调用操作系统资源的功能。而a n d r o i d 与操作系统结合得 紧密，a n d r o i d 的开发者可以很方便的调用系统资源。从这一点上看，是远甚于无 法调用操作系统资源的j 2 m e ，也更加吸引开发者的兴趣。对图形应用的开发来说， a n d r o i d 可以使用x m l 文件来完成界面的配置，在j a v a 中编写响应代码来实现功 能。这比用a w t s w i n g 编写图形应用程序要方便得多。同时由于a n d r o i d 提供大量 标准的a p i 和应用开发工具，使得智能手机的开发越来越简单。虽然j 2 m e 平台和 a n d r o i d 平台的应用都是使用j a v a 语言来开发，但是j 2 m e 使用的标准的j a v a 虚拟 机和a n d r o i d 使用的d a l v i k 虚拟机存在以下区别： 1 ) 模拟器方面。在a n d r o i d 平台上，虚拟机的模拟器为q e m u ：在j 2 m e 平台 上是w t k 。 2 ) 兼容性方面。j v m 的兼容性远远低于d a l v i k 。由于需要考虑硬件差异、分 辨率、各个公司使用的扩充类不同等诸多问题，基于j v m 的j 2 m e 应用程序几乎不 能在各个手机公司之间的移植。而d a l v i k 虚拟机具有完全脱离硬件的特性，在 g o o g l e 开放手机联盟任何手机平台上都是通用的。 3 ) 运行效率方面。a n d r o i dd a l v i k 会将j a v ac l a s s 类转换为d e x ( d a l v i kv m e x e c u t e s ) ，然后经过内存的优化，这样的运行效率会很高。对j 2 m e 来说，千字节内 的j a v av m 对资源的控制控制性能是相当不错的。同样都是虚拟机，基于寄存器方 式的d a l v i k 模拟器，与基于堆栈方式的j v m 相比，优点在于：a n d r o i d 更好的支持 了提前优化，由于移动电话本身体积较小，内存不能做得很大，在运行代码前提前 优化肯定是相当有好处的。对基于堆栈的虚拟机和基于寄存器虚拟机经过深入的比 较分析得出，基于寄存器的虚拟机对于规模大的程序来说，在编译上花费的时间更 短【1 4 1 。 4 ) 安全性方面。j 2 m e 是由j v m 提供安全机制的，上层的应用不能进入操作系 统来调用系统的资源。对a n d r o i d 来说，j a v a 语言自身的安全性会使得从程序从内 存分配和应用上看不会做危险的操作。而d a l v i k 虚拟机也必然会涉及系统权限问题， 6 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 在a n d r o i d 中有一个很重要的x m l 文件：a n d r o i d m a n i f e s t x m l 。这个文件会将权限 清清楚楚的标识出来。 5 1 类库完整性方面。这一点上a n d r o i d 没有s u n 的类库全面，但是可以看到 d a l v k 实际上是在j 2 m e 的基础上进行扩展，最主要的变化时在用户界面的显示上， 其他的方面改变不大，所以具有很好的兼容性。目前版本的d a l v i k 已经包含了一些 重要的特性，如x m l d o m 、b a s e 6 4 编码、影音解码器、m d 5 处理等【1 5 】。 其实，a n d r o i d 的不断发展也是在不断的完成j 2 m e 由于自身条件限制而不能完 成各个功能。j 2 m e 最大贡献在于为开发者提供了统一的编程平台，但是由于自身 的限制j 2 m e 不能调用操作系统资源，也不能为开发者提供可用的应用软件开发工 具，最终限制自身的发展。相比j 2 m e ，在底层a n d r o i d 采用基于l i n u x 的操作系统 内核，上层基于j a v a 开发应用软件。同时由于源码的开源和免费、有j a v a 语言的 基础的开发者可以直接使用j a v a 语言开发合适的应用，这为开发人员带来了极大的 便利，同时对手机终端制造商而言，也能极大的缩短产品的开发周期。随着各大移 动终端生厂商大力开发和生产基于a n d r o i d 的移动智能设备，以及具有a n d r o i d 操 作系统的手机不断的投向市场，a n d r o i d 必将在未来的智能手机市场上占据领先地 位。 1 3 课题的研究内容和论文结构 本课题的主要研究目标就是要探讨和研究基于a n d r o i d 平台手机的双模功能， 实现通话部分既能满足g 网通话又能满足c 网通话的功能。围绕着这个研究目标， 本文提出了从底层到框架层都增加一套功能块来支持c 网通话的设计思路。本文的 主要研究内容包括： 研究了a n d r o i d 平台的系统架构，分析了a n d r o i d 的特征及具体构成。 分析了只支持g 网通话的a n d r o i d 通话部分，从而提出从底层到框架层都 增加一套功能块来支持c 网通话的设计思路，并在a n d r o i d 的开发环境下，设计和 实现了框架层和应用层的双模，其中还包括在应用层中，对双模带来的拨号和来电 的冲突解决，以及增加一个新的切换已激活电话的功能。 在搭建的测试环境中，对设计和实现的双模通话部分进行了测试。给出了测 试结果的界面以及相应的日志。 论文的结构如下： 本文主体分为6 个部分。第一章为绪论，介绍了课题的研究背景、意义及内容； 第二章介绍了a n d r o i d 的系统架构；第三章研究了a n d r o i d 的电话部分；第四章是 设计和实现了电话部分；第五章是对实现结果的测试与分析，并给出了相关截图和 7 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 日志；第六章是本文的总结和展望。 1 4 小结 首先介绍了相关智能手机平台的现状和发展态势，并给出了a n d r o i d 平台与其 他平台的比较；最后介绍了本文的组织结构。 8 重庆邮电大学硕士论文第二章a n d r o i d 的系统架构 第二章a n d r o i d 的系统架构 从宏观的角度来看，a n d r o i d 是一个开放的软件系统，它包含了众多的源代码。 从下至上，a n d r o i d 系统分为四个层次：l i n u x 操作系统及驱动、类库及a n d r o i d 运 行环境、应用程序框架、应用程序【1 酣9 1 。本章将对a n d r o i d 架构进行简要介绍。 2 1a n d r o i d 的功能特性 应用程序框架：a n d r o i d 自己独有的应用程序框架层内，已经封装好了多种 不同的应用程序基础组件，方便开发人员在开发自己所需的应用程序时，直接调用 这些已经封装好的组件，可以极大的缩短应用程序的开发周期。 虚拟机器：a n d r o i d 一开始就考虑到了与互联网的交换，这就要求所开发的 j a v a 虚拟机具有占用资源小，运行效率高的特点。基于这点，c , , , o g l e 为a n d r o i d 量 身定做了符合自身需求的虚拟机，代号为d a l v i k 。这与s u n 公司的标准j a v a 虚拟机 有着很大的不同，它保证了对a p i 方面的兼容，同时针对移动手机进行了大幅优化， 使得它性能更高，更能满足移动互联的要求。 浏览器：在a n d r o i d 中内建的自己的一套浏览器，这套浏览器的开发基础是 基于w e b k i t 的浏览引擎。w e b k i t 是一个开源的浏览器引擎，它是苹果m a co sx 系 统引擎框架版本的名称，主要用于s a f a r i ，d a s h b o a r d ，m a i l 和其他一些m a co sx 程序。w e b k i t 所包含的w e b c o r e 排版引擎和j s c o r e 引擎来自于k d e 的k h t m l 和k j s ，它拥有清晰的源码结构、极快的渲染速度闭。具有天然互联网结合性的 a n d r o i d 选择w e b k i t 作为浏览器的引擎真的是珠联璧合，可以使得用户在使用手机 网上冲浪时，得到更好的用户体验。 强大的绘图功能：在a n d r o i d 应用程序里会用到2 d 绘图和3 d 绘图。在2 d 绘图方面，a n d r o i d 提供了一套特有的类库s g l ，即s k i a 图形库，是底层的2 d 图 形引擎；3 d 绘图方面则使用o p e n g l e s1 0 a p i 来实现，这个库可以使用硬件3 d 加速或者使用高度优化的3 d 软加速。 s q l i t e 数据库：作为一个开源的嵌入式数据库产品，s q l i t e 具有系统开销 小，检索效率高的特性，嵌入式数据库无须独立运行的数据库引擎，它是由程序直 接调用相应的a p i 去实现对数据的存取操作。更直白的讲，嵌入式数据库是一种具 备了基本数据库特性的数据文件。嵌入式数据库与其它数据库产品的区别是，前者 是程序驱动式，而后者是引擎响应式。嵌入式数据库的一个很重要的特点是体积非 常小，同时，很多嵌入式数据库在性能上也优于其它数据库，所以在高性能的应用 上也常见嵌入式数据库的身影。s q i j t e 是d 理查德希普开发出来的用一个小型 9 重庆邮电大学硕士论文第二章a n d r o i d 的系统架构 c 库实现的一种强有力的嵌入式关系数据库管理体制。s q l i t e 是无数据类型的数据 库。虽然在生成表结构的时候，要声明每个域的数据类型，但s q i j t c 并不做任何检 查。开发人员要靠自己的程序控制输入与读出数据的类型是正确的。这里有一个例 外，就是当主键为整型值时，如果要插入一个非整型值时会产生异常。另外，虽然 在插入或读出数据的时候是不区分类型的，但在比较的时候，不同数据类型是有区 别( 2 1 1 。具有轻量性的s q l i t c ，更适合手机这种资源受限平台的使用。 强大的多媒体支持能力：主要指的是用于播放媒体文件。主要是指对音频 和视频的支持。音频主要指的是播放格式为m p 3 或者其他格式的音乐文件。视频指 的是播放格式为m p 4 或者其他编码方式的视频文件。值得一提的是a n d r o i d 还支持 对视频的 u r i 地址”模式播放，也就是在网络上找到流媒体的u r i 地址就可以直接 播放的该流媒体。 g s m 技术：目前的a n d r o i d 上是只支持g s m 一种模式，本文研究的就是通 过增加一套c d m a 2 0 0 0 模块使得a n d r o i d 同时支持g s m 和c d m a 2 0 0 0 ，这也是以 后开发a n d r o i d 应用程序时的亮点。 蓝牙、w i f i ：蓝牙是一种支持设备短距离通信( 一般1 0 m 内) 的无线电技 术，在短的范围内能实现包括移动电话、p d a 、无线耳机、笔记本电脑、相关外设 等众多设备之间的信息交换。利用“蓝牙 技术，能够有效地简化移动通信终端设 备之间的通信，一个典型的应用就是蓝牙耳机，它能轻易的实现短距离的人机分离， 还能够成功地简化设备与因特网i n t e m e t 之间的通信，手机能通过蓝牙与电脑实现 无线的连接，数据传输变得更加迅速高效。w i f i ( w i r e l e s s f i d e l i t y ) ，即无线保真技 术，其实就是i e e e8 0 2 1 1 b 的别称。它是一种短程无线传输技术，能够在数百英 尺范围内支持互联网接入的无线电信号。它是由a p ( a c c e s sp o i n t ) 访问节点和无 线网卡组成的无线网络。它最大的优点就是短距离内传输速度高，可以达到l l m p s ， 同时也与已有的各种8 0 2 1 1 d s s s 设备兼容。从应用层面来说，要使用w i f i ，用户 首先要有w i f i 兼容的用户端装置 2 2 1 。a n d r o i d 对这这两者的支持，通过蓝牙和w i f i 能够实现快速上网也必将成为a n d r o i d 的一个亮点。 g p s ：即全球定位系统，它是一个由覆盖全球的2 4 颗卫星组成的卫星系统。 它由三部分组成：地面控制部分、空间部分和用户装置部分。它的特点是：全天候、 全覆盖、三位定时定速高精度、快速省时高效率、应用广泛多功能。通过g p s 可以 采集到该观测点的高度和经纬度，以便实现定位、导航等功能。对于手机而言，只 需要安装支持g p s 的模块和协议，就可以利用g p s 实现一些有特色的功能。对 a n d r o i d 而言，它自身的移动互联性，使得它能更好的支持g p s ，也使得应用程序 工程师开发出更多的基于g p s 的a n d r o i d 应用程序。 丰富的开发环境：在a n d r o i ds d k 提供相当完善的程序开发环境，其开发 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章a n d r o i d 的系统架构 环境包括设备模拟器、调试工具、内存和性能检测等方面的评估功能，另外也提供 可用于e c l i p s e d e 的开发插件界面。 2 2a n d r o i d 软件架构介绍 图2 1 显示的是a n d r o i d 软件架构中的5 个主要组成部分：应用程序、应用程 序框架、类库、a n d r o i d 运行时组件以及l i n u x 内核1 2 3 - 韧。下文会具体的描述每一个 部分。 2 2 1 应用程序 图2 1a n d r o i d 软件架构p 1 a n d r o i d 所有的应用程序都是使用j a v a 语言编写的。a n d r o i d 系统的核心应用程 序和系统一起发布，包含电子邮件客户端、s m s 程序、日历、浏览器、联系人与其 它一些应用程序。对使用者而言，一开始就可以在手机上使用这些基本的功能。对 开发者来说，能从这些基本的应用程序中得到一些开发的灵感。 由用户开发的a n d r o i d 应用程序和a n d r o i d 的核心应用程序时同一层次的，它 们都是基于a n d r o i d 的系统a p i 构建的。 重庆邮电大学硕士论文第二章a n d r o i d 的系统