一种基于Android的系统风格深度定制方法

2022-01-17张宏宽舒信阳胡权楼勇亮周伯涛

电子元器件与信息技术 2021年10期

张宏宽，舒信阳，胡权，楼勇亮，周伯涛

（数源科技股份有限公司，浙江杭州 310012）

0 引言

随着公交智能化的发展，信息屏在公共出行中得到广泛应用，它可以实现车辆行驶路线显示与站点动态提示、公共文明建设信息的精准投放以及突发事件的提示警告，为乘客提供出行引导，也提升了城市精神文明的建设。

目前行业中常见的公交信息屏，显示风格比较单一，对客户容易造成视觉审美疲劳，有时候也会出现界面内容与显示风格不搭配的情况，因此客户会经常要求设备厂家对显示风格进行更换，特别是产品在装车后，售后升级维护的工作量很大，造成很多人力和财力的浪费。也有厂商为客户提供了应用的多种主题供自主选择，但是都没有真正从底层去做这样一整套的整体风格自动切换，因而整体风格上的协调性和审美感也会大打折扣。本文给出了一种基于Android的系统风格深度定制方法，可以根据时令或其他触发条件自动去更新系统的整体风格，也可以由客户根据需求自主选择风格，对整个启动过程做风格切换。

1 系统总述

风格定制的系统框架如图1所示，在系统应用中设置定制化的自动触发条件，如监听到今天是春节，系统可以自动选取春节的喜庆风格，应用Apk的喜庆风格随即变化[1-2]。开机过程中三个阶段的显示动画会依次更新。这些自动触发条件可以是季节、节日，不同的触发条件对应不同的整体风格。也支持手动定制风格，比如要播报突发事件或是极端天气预警，在应用Apk的设置菜单中，选定相应风格，开机过程会自动更新[3-4]。

图1 风格定制示意图

自动定制和手动定制都是定制过程，自动定制是根据提前预设的触发条件自动选择风格，手动定制是根据喜好或特定信息选择风格，定制过程是一致的[5-6]。Android系统开始过程中包含三个阶段的显示动画，即Uboot Logo，Kernel Logo，Bootanimation，从底层开始的定制过程，主要是开机三个阶段的开机画面及动画风格的自动切换，具体包括Uboot层状态数据的存取；Kernel内核层、HAL&Framework系统层文件系统的读写；系统及应用接口的风格切换的配置；消息从底层到上层和由上层到底层的传递；基于脚本自动制作的图片和动画风格资源等。

2 风格切换过程概要

不管是自动定制还是手动定制，首先是风格的选取，系统获取风格设置消息，通知底层要切换到哪种风格；当底层知道了具体风格后，系统会把这个消息传递给上一层，完成相应风格的切换。Android系统风格切换过程如图2所示，分为两条主线，一是虚线所示[自上而下]的传输，二是粗线所示[自下而上]的更新[7]。

图2 风格定制软件流程图

2.1 [自上而下]的传输

切换状态的传输路径：系统与应用层＞HAL&Framework层＞Kernel层＞Uboot层

如图2虚线部分所示，假定从当前[风格2]要切换到[风格1]，需要把[风格1]的状态信息传到底层的Uboot层，因为系统开机的图片及动画是在开机过程中完成的，在Uboot层会更新第一张开机Logo；在HAL&Framework 层向下连接驱动层（kernel driver），向上给JNI或HAL提供接口（Android Native），通过文件系统传递消息；在Kernel层＞Uboot层，Kernel层通过IOCtrl驱动接口获取上一层切换[风格1]消息值，用RTC寄存器赋值，把切换的消息保存起来，传递给Uboot层。

2.2 风格[自下而上]的更新

风格更新的路径：Uboot层＞Kernel层＞HAL&Framework层＞系统与应用层。

如图2粗黑线所示，把需要切换相应风格的消息逐层上传，把对应风格相应层级的图片和动画风格展现出来，随后标记当前风格的图片和动画状态，提供给下一层级使用。点击“切换风格”，系统在完成[由上往下]的消息传递及配置后，自动重启，在重新启动的过程中，完成系统开机过程三个阶段的图片及动画，也包括系统风格的更新，步骤如下：

步骤1：在Uboot层获取RTC寄存器，得到需要切换的风格信息，通过Memory记录读取状态值，完成显示Uboot Logo；

步骤2：在Kernel层读取Memory特定位置记录的标记，得知上一层切换的是何种风格，完成显示Kernel Logo；

步骤3：在HAL&Framework层由文件系统的状态，得知上一层切换的图片或动画是何种风格，完成播放Bootanimation动画；

步骤4：在系统层由文件系统的状态，得知要更新的是何种风格，[标记]当前是何种风格的图画和动画，完成系统风格的更新。

3 分层说明

3.1 切换入口与消息的传递

3.1.1 系统与应用Apk设置

进入“设置”菜单中，系统通过[文件系统]获取当前是何种风格的图画和动画（假如当前风格为[风格2]），[标记]当前风格的状态，如要更新新的风格，如选中[风格1]，点击“切换风格”，系统会自动更新相应[风格1]的图片和动画，以及系统风格；如果不更新则退出菜单，保持原来风格。

3.1.2 Hal&JNI状态

Hal层承上启下，通过Native和系统及应用相通，通过文件系统和kernel相通。

3.1.3 Kernel层设置

Kernel层和Hal或JNI是通过IOCtrl机制进行传递的，实质还是文件系统。Kernel接受到不同的信息后，会做不同的处理，此处就是写RTC的不同状态，告知下一层要切换状态的风格，通过RTC寄存器把状态保存起来供不同层级使用。

3.1.4 Uboot层状态的接受

在Kernel层中，我们要把传递的状态信息存在RTC寄存器中，利用RTC空余Bit位保存切换风格的状态。风格的状态信息从上层传递下来后，在Kernel层的时候给RTC寄存器赋值，把状态保存下来，寄存器和闪存的原理一样，只要不掉电或不被重写，寄存器的值是不变的，系统重启时RTC寄存器不会被复位，系统重启进入Uboot层时，去读这个RTC寄存器，从而获取到Kernel层想要传下来的是风格信息。

3.2 图片和动画及系统的风格更新

结合图2所示，系统重新启动后，在开机的过程中，系统需要完成三个阶段图片和动画的更新以及系统风格的更新。

3.2.1 Uboot Logo更新

系统在开机后完成基本配置就要显示Uboot Logo，显示风格的状态由RTC寄存器值传递过来，显示Logo的整个过程步骤如下：

A.通过读取RTC寄存器值，获取到将要更新的是何种风格的状态（Kernel层＞Uboot层）；

B.读取Memory固定区域中记录风格状态的数据，获取当前是何种风格状态；

C.对显示接口（show_logo（style1））进行统一，实现不同风格的装载；

D.如果与当前风格状态不一致，则把[风格1]的Uboot Logo装入显示接口（show_logo（style_1），并在Memory中记录更新后的状态，此时，我们把这种风格1的状态写Memory中保存起来。这些数据写在特定的Memory分区内，不受掉电、关机、恢复出厂设置的影响，所以能够保留确定的风格状态；

E.如果与当前风格状态一致，则把原有风格的Uboot Logo装入显示接口，进行状态值回填[9]。

3.2.2 Kernel Logo 更新

系统进入Kernel层，完成相应驱动加载后，会显示Kernel Logo，具体步骤如下：

A.通过读取Nandflash的特定数据，获取上一层Uboot的风格状态；

B.建立系统文件，更新文件系统状态，供HAL&Framework层、系统和应用层使用；

C.如果与当前风格状态不一致，则更新状态，把需要切换的[风格1]图片装入相应的文件接口；如果与当前风格一致，则状态不更新，把原来风格的图片装入到文件接口；

D.回填状态，通过显示接口进行logo显示；

3.2.3 Bootanimation动画更新

在Framework层，完成第三个阶段动画的播放，步骤如下：

步骤1 通过读取文件系统，Framwork层获取Kernel层需要更新的[风格1]状态后，判断是否与当前风格动画状态一致。

步骤2 如果不一致，先更新状态，把需要切换的[风格1]动画装入到播放接口；如果一致，则状态不更新，把原有风格的动画装入文件接口。

步骤3 回填状态，更新文件系统，通过播放接口播放动画。

3.3 正常开机

风格定制化后的正常开机，系统会显示当前标记的图片和动画，如图3粗黑线所标示。

图3 正常开机软件流程图

为了保证风格信息状态的确定性，在Memory（Nand Flash）空余区域划分出专属区域记录切换的状态；在系统Uboot阶段去读取Memory中记录的当前风格状态，再去读RTC的状态，如果不做切换，会保持当前风格状态；在Kernel或Hal&Framework 风格更新之前，都会获取到原有的风格状态，根据获取的状态，做原有风格的更新。

3.4 多种风格的资源预设

系统预置多套风格供自由切换，因此需要准备多套风格的图片和动画等资源。同一风格的图片和动画分为Uboot Logo，Kernel Logo，Bootanimation动画，这些资源预置到内存后，需要按不同风格命名，如图4所示，对于开机过程三个阶段的图片或动画资源，切换成加载的目标格式等，可以借助Shell脚本自动完成。