主题:【原创】论山寨手机与Android联姻的技术基础 -- 邓侃

大河奔流 导读 复 323 阅 513923

O 拒绝剧透,呵呵 1 邓侃 字125 2009-12-02 01:36:09
O 【原创】【1】MTK亮相的历史背景 30 邓侃 字4219 2009-12-02 04:12:50
O 惭愧惭愧,我是来学习的 isamu 字74 2009-12-02 04:45:27
O 台湾的0xLab非常有意思,Android-x86。 1 素里太守 字0 2009-12-02 04:45:34
O 多说几句 邓侃 字11 2009-12-02 04:47:21
O 【原创】【2】手机OS成为核心 29 邓侃 字4484 2009-12-02 21:18:24
O 【求助】基础扫盲 kofai 字124 2009-12-03 04:22:50
O android 的API 我还试用过一阵。 4 潜水火龙果 字618 2009-12-03 04:23:00
O 我这回是做作业 邓侃 字59 2009-12-03 04:26:07
O HTC早就有Android了阿 yueyu 字135 2009-12-03 10:27:44
O Android 的好处 8 邓侃 字568 2009-12-03 16:56:44
O 不能同意你的看法M 2 tooter 字290 2009-12-03 16:57:10
O MTK牛在什么地方? 1 邓侃 字649 2009-12-03 17:04:20
O Moblin可能也不错 1 yueyu 字166 2009-12-03 17:26:17
O 来自WIFI兄的回应 3 邓侃 字336 2009-12-03 17:26:42
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邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
拒绝剧透,呵呵 1

老邓这次讨论的是MT6516的下一代芯片吧?

暂时保密。

不过,会围绕MTK,手机软硬件架构,与Android三者关系展开。


2009-12-02 01:36:09
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邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
【原创】【1】MTK亮相的历史背景 30

【1】MTK亮相的历史背景

如果说1960年代是大型机(Mainframe)的时代,1970年代是小型机(Microcomputer)的时代,那么1980年代无疑是个人电脑(PC)的时代,而1990年代则是互联网的时代。2000年以后呢?或许是移动互联网的时代。

与电脑的发展历程类似,移动互联网的发展轨迹,看来也同样是以硬件的改进为先导,软件的繁荣紧随其后,带动整个行业的井喷式的爆发性增长。

点看全图

Figure 2. 第一代手机,俗称大哥大。

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2711/4149584622_1338223724_o.jpg

1980年代,手机开始商用。第一代手机俗称大哥大,特点是无线网络通讯信道中传输的是模拟信号。传输模拟信号有两个缺点,一是耗电,二是同一频段能够同时容纳的用户数量少。因为耗电,所以手机必须携带大块的电池,导致体积庞大,形如板砖。街头流氓打架时,常常捡起地上的板砖砸人,如果随身携带着大哥大,情急之时也可以把大哥大当板砖用。

点看全图

Figure 3. 以DSP为核心的第二代手机的硬件架构 [4]。

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2751/4146507443_9601fd7d08_o.png

为什么传输模拟信号,会有耗电以及频段容量低的缺点?对比一下数字信号就清楚了。如果把语音转换成数字,就可以采取数据压缩的办法,减少传输语音时占用的带宽。同时由于数字信号容易处理,所以在传输数字语音信号时,可以使用复杂的传输协议与控制,以便在同一频段,同时容纳更多用户相互通话。而对于模拟信号,很难使用类似的协议与控制。

第二代手机的核心,是数字信号处理器,DSP(Digital Signal Processor)。第二代手机的硬件架构,如Figure 3 所示,分为三部分。

1. 射频芯片组 (Radio Subsystem)。它负责调制-发送,以及接收-解调无线信号。无论是发送还是接收,射频芯片组只处理模拟信号。

2. 模拟基带芯片组 (Analog Baseband)。这个芯片组中,主要包括两个功能块,射频接口(RF Interface),以及音频接口(Audio Interface)。

射频接口负责把从射频芯片组接收来的模拟信号,转换成数字信号,转发给数字信号处理器(DSP),以及把DSP输出的数字信号,转换成模拟信号,转发给射频芯片组以便发送。

音频接口负责把从麦克风接收来的模拟信号,转换成数字信号,然后转发给DSP做进一步处理。同时,它也负责把DSP输出的数字信号,转换成模拟信号,然后转发给喇叭以便播放。

3. 数字基带芯片组 (Digital Baseband)。这个芯片组主要由两部分构成,数字信号处理器(DSP),以及微控制器(Microcontroller)。

DSP的主要任务是进行语音处理,例如去除噪音和语音矫正等等。此外DSP还负责,对语音数据流的压缩解压,不同格式之间的编码解码和转换,还有加密解密等等。如果单块DSP芯片的功能不够,还可以借助于其它专用芯片(ASIC)。

微处理器负责两个任务,1. 处理无线通信协议,2. 运行手机操作系统。

当一位用户拨号呼叫另一位用户时,首先要建立一个通话通道,连接主叫方与被叫方。双方对话的语音数字信号,在这个通话通道里传输。七号信令系统负责建立这个通话通道[5]。为了保证信息安全,以及提高系统效率,采取了分离控制流与数据流的做法,也就是说,七号信令系统是一套独立的系统,游离于承载语音数字信号的通话通道之外。

七号信令由一系列协议组成,与有线网络协议的ISO七层模型大致对应,参见Figure 4。微处理器负责处理七号信令的第一层到第三层协议,MTP1,MTP2,MTP3。

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Figure 4. Comparison SS7 Protocol Suite and ISO Protocol Model [6]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2742/4152165133_959a2cb7a3_o.jpg

手机操作系统,例如Nucleus RTOS,负责处理如何开机/关机/锁机,屏幕显示,音量控制,响铃与震动等等外围动作。此外,还负责手机各个功能模块的运行调度 (Scheduling),以及不同进程间的数据交换(IPC)。虽然DSP在手机中的地位非常重要,但是DSP仍然接受手机操作系统的控制。

微控制器处理的数据,存放在Flash存储器中。

第二代手机的核心任务是实时通讯,表现为通话与短信两种功能。围绕实时通讯这个核心,操作系统具体协调各部分的工作。与用户的交互手段,依赖于十几个按键,以及一小块单色液晶显示屏。1998年开始销售的Nokia 5165,是第二代手机的一个经典,参见Figure 5。

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Figure 5. 第二代手机,Nokia 5165,1998年

Courtesy http://i1.phonearena.com/showimage.php?m=Phones.Images&f=image&id=7252&v=default

Reference,

[4] Trends in Hardware Architecture for Mobile Devices. (http://www.inf.fu-berlin.de/inst/pubs/tr-b-04-17.abstract.html)

[5] Signaling System 7, SS7. (http://en.wikipedia.org/wiki/Signaling_System_7)

[6] Comparison SS7 Protocol Suite and ISO Protocol Model. (http://www.kenneyjacob.com/2007/06/05/ss7-backbone-of-mobile-networks/)


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2009-12-02 04:12:50
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isamu
惭愧惭愧,我是来学习的

从去年开始,从老邓这里吸取了不少营养,但惭愧的是,目前还只是个追星族,hehe


2009-12-02 04:45:27
台湾的0xLab非常有意思,Android-x86。 1

2009-12-02 04:45:34
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邓侃
多说几句

详情如何?


2009-12-02 04:47:21
2009-12-02 21:18:24
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邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
【原创】【2】手机OS成为核心 29

【2】手机OS成为核心

手机凭借通话和短信这两项基本功能,积累了用户,开拓了市场。但是用户的需求是永无止境的,对于手机制造商来说,紧跟用户需求,拓展手机功能,是机会也是挑战。

1988年第一款数码相机在日本上市。数码相机的关键是感光芯片。最初的数据相机,使用的是CCD芯片。1990年代初,美国宇航局的科学家Eric Fossum发明了CMOS感光芯片,体积更小,感光效果更好。如果把CMOS感光芯片集成到手机上去,那么手机就可以兼具照相机和摄像机的功能。

但是事情没有那么简单,给手机配上镜头以及CMOS感光芯片只是起步,接下去还有其它问题需要解决。1. 微控制器的处理能力需要加强。2. 操作系统需要增添相应的驱动程序,同时改进任务调度的机制。3. 多媒体播放器,在液晶显示屏上(LCD)显示照片,播放视频,同时协调扬声器同步播放视频的声音。4. 不仅可以在手机本地存储并显示照片和视频,还要支持连网,支持用户上传和下载多媒体文件。

1997年,硅谷工程师Philippe Kahn制成了世界第一台具有摄像功能的手机。与相机手机同时出生的,是他的女儿。Philippe用手机给襁褓中的女儿拍了照片,并转发给2000多名亲友,这是人类历史上,第一次用手机拍摄,并通过移动网络散发的照片[7]。

从此,多媒体成为手机不可或缺的功能。此外,手机还添加了日历,记事本,计算器,音乐播放器等等功能。以及Java VM,以便运行用J2ME编写的程序。还有WAP,用于访问互联网。

第二代手机的使命结束了,取而代之的是第三代手机,也就是所谓功能手机(Feature Phone)。如果说,对于第二代手机而言,DSP是核心,操作系统是配角。那么自从Feature Phone以来,操作系统的功能大大强化了,地位也上升了,由配角熬成了主角。

Feature Phone的OS有多种选择。其中,Symbian长期占据Feature Phone OS市场的半壁江山[8],曾几何时,Symbian OS叱诧风云,一言九鼎,俨然是手机操作系统领域的霸主。举个例子,从严格意义上来说,Symbian OS是操作系统内核(Kernel)。同一套内核可以支持多种GUI图形界面,当年曾经出现S60,MOAP和UIQ三种GUIs,其中UIQ被索爱(SonyEricsson)热捧。作为手机制造商,索爱是Nokia的竞争对手。坊间传说,Nokia因为恨屋及乌,决定打压UIQ。2008年,Nokia指使Symbian Fundation出面宣布,今后Symbian OS只支持S60一款GUI。被冷落的UIQ别无选择,只好关门大吉[9]。

点看全图

Figure 6. Mobile OS marketshare recent history [10]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2568/4153933833_bdd657cde7_o.png

但是近年来,手机操作系统市场急剧动荡。带头造反的是Apple的iPhone OS,第二冲击波来自Google的Android,此外还有Palm的WebOS凑热闹,参见Figure 6。有评论认为,

1. Symbian老矣,很难逃脱日薄西山的命运。

2. iPhone特立独行,走精品路线,成为时尚风向标。

3. Android稳扎稳打,免费开源,走群众路线,将来最有可能成为手机OS的主流,取代Symbian的盟主地位。

4. WinMobile偏安一隅,虽不大富,却也小康。

5. WebOS喧嚣一时,如昙花一现。

6. RIM的未来在于投靠强人门下。假如自立山头,则前途暗淡。不仅自毙,而且有可能殃及热销中的黑莓手机(BlackBerry)。

Nucleus OS在哪里?这是一个被市场遗忘的角落。

点看全图

Figure 7. Nucleus OS Functional Modules [11]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2560/4152533296_eceecd1965_o.gif

是什么原因,使Nucleau OS成为昨日黄花?Figure 7 描述了Nucleus OS内部的各个功能块。Nucleus本身有不可回避的技术限制,比如没有虚拟内存,而且不分Kernel Space和User Space,系统和应用程序运行在同一个空间中。这对于Feature Phone来说,问题还不是很大,但是对于Smart Phone来说就非常致命了。因为如果应用程序不受限制,那么恶意程序就可以钻空子,获取整个操作系统的控制权,为非作歹。典型的案例就是死机短信,恶意操作致使整个操作系统崩溃。

但是在2000年,MTK借力Nucleus OS,从一家默默无名的IC Design House,发展成为2009年一季度世界第20名芯片销售大户,参见Figure 8。更重要的是,MTK颠覆了传统的手机制造产业链。

MTK最初靠什么发家?技术上有什么优势?商业模式上有什么优势?且听下回分解。

点看全图

Figure 8. Top 20 Semiconductor Sales Leaders, Q1, 2009 [12]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2752/4154795958_eda5f2f9d0_o.jpg

Reference,

[7] Philippe Kahn created the first camera phone in 1997. (http://en.wikipedia.org/wiki/Philippe_Kahn)

[8] Mobile OS market share.(http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_operating_system)

[9] UIQ history. (http://en.wikipedia.org/wiki/UIQ, http://en.wikipedia.org/wiki/Symbian_Foundation)

[10] iPhone and Android in two-horse smartphone OS race. (http://arstechnica.com/apple/news/2009/11/admob-iphone-and-android-in-two-horse-smartphone-os-race.ars)

[11] Nucleus OS modules. (http://www.mentorg.co.jp/products/embedded_software/nucleus_rtos/mainColumnParagraphs/2/content_files/file/ill-nucleus.gif)

[12] Chaos reigns in top 20 semiconductor company ranking. (http://www.evertiq.com/news/14176)


最后于2009-12-04 08:36:38改,共2次;
2009-12-02 21:18:24
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kofaikofai`45688`/bbsIMG/face/0000.gif`70`51`0`424`从八品上:承奉郎|御武(侮)校尉`2009-10-21 18:44:35`
【求助】基础扫盲

期待邓肯的更新。

另外,是否有关于电路/模拟电子/数字电子/单片机/DSP的基础扫盲?在珠三角地区,要有碗饭吃,没这个技能混不下去。


2009-12-03 04:22:50
2009-12-03 04:23:00
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潜水火龙果潜水火龙果`41183`http://www.comp.nus.edu.sg/~yinxing/Img/zhangliang.bmp`70`562`323`9680`正五品下:朝议大夫|宁远将军`2009-09-04 01:08:39`
android 的API 我还试用过一阵。 4

首先绘图支持功能比较差,我都是一个一个像素自己写代码渲染的。今年4月份做项目的时候,ANDROID的蓝牙API还没发布。我写的一个程序不能用蓝牙功能。

Android 的优点在于跟java相似度高,Android 提供的api全是开源的。我有需要自己查一下代码就可以。 优点二:调用 google map, GPS,这些api非常简单。而且是设备无关的,继承了java程序一贯的平台无关性。第三,鄙人觉得android的发展空间和可扩展性比较好。Android本身的架构比较好。在其api完善后,用ECLIPSE的开发会比较简单。

前几天传出消息,HTC准备和Android合作。那就真的是以后可以看到有

Google牌子的手机了。山寨机还是歇歇吧。硬件性能不知道跑android程序怎么样。毕竟android是在java基础上做得啊。


2009-12-03 04:23:00
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邓侃
我这回是做作业

我这回是做作业。

请教高人,然后把高人的指点记录下来而已。


2009-12-03 04:26:07
2009-12-03 10:27:44
2577489 复 2577092
yueyu
yueyu`28983`http://lh6.ggpht.com/_O6AP35LjDtI/SzB4kgMTZdI/AAAAAAAAATQ/A-ADuRJahlY/s104-c/me.jpg`70`1456`913`27666`正三品:金紫光禄大夫|冠军大将军`2008-10-26 23:35:28`
HTC早就有Android了阿

G1就是Android的阿。

至于Java的速度,我倒不认为是个问题。语言而已了。其他的,就没什么评价了,我看不出来android除了开源有什么更多技术优势


2009-12-03 10:27:44
2009-12-03 16:56:44
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邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
Android 的好处 8

我的理解有三条,

1. 梳理了纷乱的Embedded Linux,成为稳定的标准的用于手机的Linux Kernel。

这活儿听起来没什么技术难度。其实有很多家公司有过类似的尝试,例如Limo等等。但是Limo等等之不成功,反衬出Android的精致与扎实。

2. 梳理了纷乱的MiddleWare,包括Telephony Lib等等。

与前面一样,听起来不是高难度的活儿。但是做起来至少非常耗时费力。Google花了大量人力资金,然后免费开源,极大地方便了应用开发。

3. Dalvik VM。

依托Java,方便开发。这个思路也不是新的,例如J2ME也在积极尝试。

比较一下J2ME与Android的运行效率,以及功能多寡,就可以知道Android Dalvik很优秀。


2009-12-03 16:56:44
2009-12-03 16:57:10
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tooter
tooter`31035`http://forum.51nb.com/customavatars/154084.jpg`70`413`1460`23832`正四品上:正议大夫|忠武将军`2009-01-14 08:03:26`
不能同意你的看法M 2

MTK牛在什么地方?

显然就是他的mmi方案不需要大改,和它用的os一点关系都没有。多数搞mtk的也不需要去多么了解Nucleus。

Symbian是智能手机的操作系统。当然很多WM user不承认,不过这对市场一点影响力都没有。

Nucleus支持多个task,它的编译器也可以随便运行在普通pc上,不知道楼主的资料都是从哪里得来的。


2009-12-03 16:57:10
2009-12-03 17:04:20
2577746 复 2577733
邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
MTK牛在什么地方? 1

别着急,等着读下面的章节。F

OS不是MTK成功的关键因素,但是却可能成为扼杀MTK在智能手机领域继续辉煌的凶手,如果MTK抱着Nucleus不放的话。

MTK放弃Nucleus是大势所趋,这一点没有疑问。悬念在于MTK将来拥抱谁?Symbian不是选项,选项是WinMobile和Android。

对于大多数手机应用开发商而言,OS是不是稳定,好用,是他们决定是不是为相应手机开发软件的一个重要条件。为了迎合应用开发商,手机制造商在选择OS的时候就必须慎重。

至于基于Nucleus的开发,是不是能够在PC上进行,别着急,故事还在进行中。

如果篇幅太长,内容太多,不仅写起来累,而且也担心读起来也累。所以,一段长话分成若干短句说。当然,这样做也有坏处,就是太拖沓。所谓鱼和熊掌不可得兼,或许说的是同一回事儿。


最后于2009-12-03 17:20:40改,共4次;
2009-12-03 17:04:20
2009-12-03 17:26:17
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yueyu
yueyu`28983`http://lh6.ggpht.com/_O6AP35LjDtI/SzB4kgMTZdI/AAAAAAAAATQ/A-ADuRJahlY/s104-c/me.jpg`70`1456`913`27666`正三品:金紫光禄大夫|冠军大将军`2008-10-26 23:35:28`
Moblin可能也不错 1

今天intel还宣布application developer program

http://appdeveloper.intel.com/en-us/

苹果再次开启时代,其他IT巨头再次跟进,我感觉移动领域的PC时代到来了,我们都在浪尖上。


2009-12-03 17:26:17
2009-12-03 17:26:42
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邓侃
邓侃`26546`http://farm4.static.flickr.com/3523/3889195049_ef5beec4f2_o.jpg`70`2033`8810`128616`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2008-07-18 00:29:07`
来自WIFI兄的回应 3

1.MMI方案不需要大改不是成功的必要条件。刚开始WM的MMI根本就不允许修改!

2.Symbian在那个年代就是一功能手机系统。当然后来进化成智能手机的操作系统。

3.早期的Nucleus需要工作站。后来才可以随便运行在普通pc上。其实这也是MTK方案的一个优势。

请讲讲Nucleus的多个task是不是真正的多任务?

Please post it.I have to go。 (此为授权凭证,F


2009-12-03 17:26:42
帖内引用