CN104407890A - 一种从OTG设备启动Android系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明方法涉及一种从OTG启动Android系统的方法，属于通信技术领域。本发明方法通过修改Android设备启动镜像，改变传统OTG设备挂载过程，具体是通过修改设备初始化进程init，使Android系统启动之前检测到OTG设备，并在内存文件系统中为其创建相应目录，然后利用设备冷启动过程为OTG设备创建设备节点，以从OTG设备上挂载系统分区和数据分区成为可能；同时，通过修改内核中配置文件，使其挂载OTG设备上的系统和数据分区，最终完成从OTG设备上启动Android设备。本发明方法针对现有规范无法从OTG设备上启动Android系统的问题，提出了一套切实可行的办法。

Description

一种从OTG设备启动Android系统的方法

技术领域

本发明涉及一种启动Android系统的方法，特别涉及一种从OTG启动Android系统的方法，属于通信技术领域， 

背景技术

USB技术的发展，使得PC和周边设备之间能够进行数据传输。但是，由于标准的USB使用主从的架构，只有USB主机端(“主”，即电脑)和USB周边装置(“从”)之间能进行数据传输，USB周边装置之间不能通过USB口进行数据传输。为此，OTG(On The Go)作为USB2.0版本的补充，应用于不同的设备或移动设备间的联接，实现在没有主机端的情况下，设备间的数据传送。 

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。Android4.0或以上系统的智能设备芯片大多都支持USB-OTG，通过OTG可以方便的读取外接SD卡中的数据，特别是对于不支持外接SD卡的手机。 

但在Android系统中，OTG设备作为热插拔设备，只有Android系统启动后，OTG设备才会被系统记录并实现挂载。Android系统中，当OTG设备插入时，内核发送uevent消息给Vold守护进程，Vold守护进程解析uevent消息，并完成OTG设备结点的创建及挂载，其OTG设备挂载流程图如图1所示。Vold守护进程作为Android的本地服务，在Android系统启动之后运行。因而，这种传统的OTG设备挂载方法不可能实现从OTG设备上启动Android系统，因为OTG设备只有在Android系统启动后才能被挂载。 

综上可知，要从OTG设备上启动Android系统，传统的OTG设备处理方式是行不通的。 

发明内容

针对上述缺陷，本发明的内容是提出一种从OTG设备上启动Android系统的方法。 

根据Android系统启动过程，在Linux内核(Android系统基于Linux内核)启动之后，需挂载多个必须文件系统，以启动Android运行环境，包括系统文件夹system(包含启动Android运行环境所需的本地服务等)，数据文件夹data(记录Android运行环境的配置文件，以及用户程序等)，系统文件系统/sys等。当使内核启动后挂载OTG设备上的系统(system)分区和数据(data)分区到设备的/system和/data挂载点时，Android设备将读取OTG设备上的Android环境数据，实现从OTG设备上启动Android系统。 

又传统的OTG设备挂载方法不能满足从OTG设备上启动Android系统的要求，本方法中修改设备启动过程，在Android系统启动之前，使OTG设备能被内核记录，并为OTG设备创建设备节点，并使设备在启动过程中挂载OTG设备上的系统(system)分区和数据(data)分区，从而从OTG设备上启动Android系统。 

在Android系统启动之前，存在冷启动过程。冷启动中主要用于为系统预置设备(例如内存存储卡)在/dev目录下创建设备节点，其主要过程为扫描内存文件系统下/sys/class、/sys/block和/sys/devices目录，并启动相应目录下的uevent，并最终在设备文件夹/dev目录创建设备节点，使系统最终能使用相应设备。因此，在冷启动之前，在/sys目录下创建OTG设备相关目录，则可在冷启动过程中在Android设备/dev目录创建OTG设备节点，从而使设备可以从OTG设备启动Android系统。 

而Android设备冷启动这个过程是通过init进程执行的，init进程 将运行本地服务uevent，本地服务uevent完成冷启动的过程。在运行本地服务uevent之前，如果内核在内存文件系统/sys/block目录下为OTG设备创建相关目录，init进程等待内核创建OTG设备相关目录(/sys/block/sda)完成后，才启动冷启动过程(uevent服务)，如此，在冷启动过程中，将会在Android设备的/dev目录下创建OTG设备对应的设备节点，使Android系统启动之前就可挂载使用OTG设备，本发明方法中OTG设备挂载流程如图2所示。同时，对Android系统启动分区中的配置文件进行修改，将OTG设备中对应的system系统分区和data数据分区挂载在设备根目录的system和data挂载点上，如此，即可通过OTG设备启动Android系统。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种从OTG设备启动Android系统的方法，包括以下步骤： 

A.提取并修改Android设备启动分区镜像； 

B.制作用于启动Android系统的OTG设备； 

C.将修改之后的Android启动分区镜像重新刷入Android设备启动分区中； 

D.将OTG设备与Android设备相连，启动Android设备，从而实现从OTG设备启动Android系统。 

在所述A中，提取出Android设备启动分区镜像，并修改启动分区中包含的初始化进程init进程可执行程序，使设备能在Android系统启动之前检测到OTG设备，同时修改Android设备启动时挂载的系统分区和数据分区为OTG设备中的系统分区和数据分区，修改之后重新制作成启动分区镜像。 

在所述B中，在系统能检测到OTG设备之后，需要加载OTG设备中的分区，因而需使OTG设备中包含启动Android所需的系统(system)分区和数据(data)分区，并初始化系统分区和数据分区中数据，以便从OTG设备上启动。 

所述C中，将修改后的Android设备启动分区镜像刷入Android设备启动分区中，设备启动时将使用新的启动分区镜像启动，并使用 OTG设备启动Android系统。 

有益效果 

本发明方法通过对Android设备启动镜像修改，改变Android设备启动过程，同时制作启动Android系统的OTG设备，使Android系统从OTG设备上启动，并且从此OTG设备启动的Android系统将与设备本身系统完全隔离。 

附图说明

图1为传统的OTG设备挂载流程示意图； 

图2为本发明方法OTG设备挂载流程示意图； 

图3为使用parted工具分区后分区情况示意图； 

图4为Nexus 5分区情况示意图； 

图5为启动分区镜像解压结果示意图； 

图6为ramdisk根文件系统内容示意图； 

图7为修改前fstab.hammerhead部分内容示意图； 

图8为修改后fstab.hammerhead部分内容示意图； 

图9为init.c中添加的两个函数示意图； 

图10为init.c的main函数中调用位置示意图； 

图11为拷贝nexus5-system.img到SD卡中第二分区示意图； 

图12为手机启动Android系统情况示意图； 

图13为OTG设备启动Android系统情况示意图； 

图14为OTG设备启动挂载情况示意图； 

图15为OTG设备启动Android设备实例图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种从OTG启动Android系统方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

下面将按照上面所介绍的步骤，详细介绍各个步骤的具体实施方式。 

实施例 

本实施例使用Nexus 5手机作为实施平台，OTG设备为插入8G Micro SD Card的带mini usb口的读卡器。当把SD卡插入带mini usb口的读卡器，并把读卡器插在手机的mini usb口上时，手机会把此外接设备当做OTG设备使用。实施例具体步骤如下： 

A.提取并修改手机启动分区镜像 

1.提取Nexus 5的启动分区镜像 

Nexus 5手机的启动分区(名为boot分区)为/dev/block/mmcblk0p19(使用adb工具进入手机/dev/block/platform/msm_sdcc.1/by-name目录查看Nexus 5分区情况，如图4所示，图中上面方框标示的内容表示Nexus 5的boot分区为mmcblk0p19)，提取启动分区(boot分区)数据，保存为文件boot.img。 

2.解包启动分区镜像 

启动分区镜像是按一定格式打包的，要修改启动分区镜像，首先需要解包启动分区镜像，Android解包工具split_bootimg.pl可用于解压启动分区镜像。解压启动分区镜像boot.img后会得到手机启动内核和ramdisk文件系统根目录，如图5所示。 

3.修改启动分区镜像内容 

解压启动分区镜像后，需修改启动分区镜像，使系统能在Android系统启动之前检测到OTG设备，并挂载OTG设备中的系统分区和数据分区。 

主要修改在根文件系统ramdisk目录下，解包Nexus 5手机的启动分区镜像后，得到的ramdisk目录下文件如图6所示，主要修改图中方框中的文件。 

方框中标识的fstab.hammerhead文件为Android系统配置文件，用于描述Android系统启动时，手机内置存储卡中分区与根文件系统中目录的挂载关系。没修改之前，fstab.hammerhead文件部分内容如图7所示，图中左横线标识的为手机中的分区，右横线标识的为分区挂载的目录。修改后文件fstab.hammerhead中部分内容如图8所示，由图可知，挂载在/system目录下的设备由原来手机中的/dev/block/platform/msm_sdcc.1/by-name/system分区变为/dev/block/sda2(/dev/block/sda2为OTG设备中的系统分区在Nexus5手机中的设备节点，经测试得到)，同理挂载在/data目录下的变为/dev/block/sda3(/dev/block/sda3为OTG设备中的系统分区在Nexus5 手机中的设备节点)。当成功挂载OTG设备中分区时，手机将通过OTG设备启动。 

图6中方框中init为系统内核启动后，执行的第一个用户进程，将由它完成最基本的系统初始化，启动uevent服务执行冷启动，修改init的目的是使设备在Android系统启动之前能检测到OTG设备。 

修改init需要基于init源码并进行修改，重新编译生成新的init可执行程序，替换已有的init可执行程序。init可执行程序的源码在Android源码中system/core/init目录下。打开其中的init.c文件，添加两个函数，用以循环检查Android内核是否在/sys/block目录为OTG设备创建相应节点(/sys/block/sda)，如图9所示，并在main函数中调用wait_for_sda()函数，如图10所示。修改完成后，保存并重新编译Android系统源码，将生成修改后的init可执行程序，使用重新编译生成的修改后的init可执行程序替换已有的init可执行程序。 

4.重新打包启动分区镜像 

对解包后的内容进行修改之后，需要重新打包成一个启动分区镜，使用Android工具mkbootfs和mkbootimg可以将解包后的内容重新打包为启动分区镜像，命名为boot-new.img。 

B.制作用于启动Android系统的OTG设备 

手机Nexus 5的启动分区镜像修改后，手机启动后将能通过OTG设备启动Android系统。这时，需要制作用于启动Android系统的OTG设备，包括为OTG设备分出存放system数据的system分区，存放data数据的data分区，同时需要往这两个分区中添加数据，以使手机能 从OTG设备启动Android系统。 

1.OTG设备分区 

实例中将SD卡插入带mini usb口的读卡器的作为手机外接的OTG设备，因而只需对SD卡进行分区，即相当于对OTG设备进行分区。实例中对SD分区在Linux系统下进行，使用Linux下分区工具parted对SD卡进行分区(实例中SD卡在Linux下对应的设备节点为/dev/sdb)，SD卡分区情况如图3所示，最终将SD卡分为三个分区，大小分别为1G、1.5G、5G，在Linux对应的设备节点分别为/dev/sdb1、/dev/sdb2、/dev/sdb3，其中1.5G分区作为OTG设备中的system分区(存Android运行环境所需本地服务等)，5G分区作为OTG设备中的data分区(存储Android运行环境的配置文件，用户数据，以及重要软件等)，分区完成之后把三个分区分别格式化为vfat、ext4、ext4格式。 

2.初始化OTG设备中system分区 

Nexus 5内置存储卡中的system分区为mmcblk0p25(如图4中下面方框所标示)，初始化OTG设备中system分区，需将Nexus 5内置存储卡中的system分区中数据硬拷贝至OTG设备中system分区(SD卡中1.5G的分区)。 

首先，通过adb工具连接手机，获取手机Root权限后，使用以下命令将手机system分区数据拷贝到手机的/sdcard目录下的文件nexus5-system.img中： 

cat/dev/block/mmcblk0p25>/sdcard/nexus5-system.img 

再将nexus5-system.img文件从手机中拷贝出来，并移至Linux系统下，同时将实例中所使用的SD卡连到Linux系统下，使用Linux下 硬拷贝工具dd将nexus5-system.img文件拷贝至SD卡的第二个分区(1.5G)system分区中(实例中SD卡的第二分区，即OTG设备的system分区，在Linux下对应的设备节点为/dev/sdb2)。实例中使用的命令如图11所示，图中下划线标识的为使用的命令。 

C.将修改之后的启动分区镜像刷入启动分区中 

修改之后的启动分区镜像为boot-new.img，未修改之前的启动分区镜像为boot.img，通过adb连接手机，把boot-new.img放在手机中的/sdcard目录下，使用如下命令将修改后的启动分区镜像boot-new.img刷入Nexus 5启动分区/dev/block/mmcblk0p19中： 

cat/sdcard/boot-new.img>/dev/block/mmcblk0p19 

D.从OTG设备启动Android系统 

刷入完成后，重新启动手机，将SD卡插入读卡器，再将读卡器插入手机mini USB口上，手机将把读卡器识别为OTG设备，并通过其启动Android系统，第一次启动时首先会往SD的data分区中写入手机启动的配置数据。 

E.验证从OTG设备启动 

实例中将两个软件(手机淘宝shoujitaobao_110.apk和Android手机终端模拟器-Android-Terminal-Emulator-1.0.62.apk)保存在OTG设备中。当从OTG设备启动Android系统后，系统中可以看到这两个应用；当从手机中启动Android系统时，系统中找不到这两个应用。 

图12是从手机中启动系统时显示的手机主界面，图13是从OTG设备启动手机时显示的主界面，从手机中启动时，可以看到百度地图应用，而从OTG设备启动时，可以看到淘宝和超级终端应用，两者壁纸不一样。图14是使用超级终端查看的手机从OTG设备启动时，设备的挂载情况，左边下划线标识的为设备，右边下划线标识的为相应设备的挂载目录，可知，系统启动时成功挂载OTG设备中的system分区(/dev/block/sda2)和OTG设备中的data分区(/dev/block/sda3)，可知手机从OTG设备启动成功。图15为OTG设备启动Android设备实例图。 

本领域的技术人员从上面描述的内容可以了解，本发明方法各步骤间没有严格的先后关系，只要一个步骤的实现不需要依赖另一个步骤的完成，就可根据实际情况调整顺序，如步骤A和步骤B。 

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种从OTG设备启动Android系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，提取并修改Android设备启动分区镜像；

步骤二，制作用于启动Android系统的OTG设备；

步骤三，将修改之后的Android启动分区镜像重新刷入Android设备启动分区中；

步骤四，启动Android设备，将OTG设备与Android设备相连，从而实现从OTG设备启动Android系统。

2.根据权利要求1所述的从OTG设备启动Android系统的方法，其特征在于：所述步骤一中对分区镜像的修改包括以下两部分内容：

一、修改Android设备初始化进程init，添加等待内核在内存文件系统中为OTG设备创建相应目录的内容，使Android设备能在Android系统启动之前检测到OTG设备；

二、修改Android设备启动时挂载的系统分区和数据分区为OTG设备中的系统分区和数据分区，使Android设备能够从OTG设备上启动Android系统。

3.根据权利要求1所述的从OTG设备启动Android系统的方法，其特征在于：所述步骤二包括以下两部分内容：

一、对OTG设备分区及格式化，使其至少包含2个分区，分别对应Android系统启动时的系统分区和数据分区；

二、初始化OTG设备的系统分区，使其包含Android系统运行环境所需的本地服务内容。

4.一种从OTG设备启动Nexus 5手机Android系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，提取并修改Android设备启动分区镜像，包括以下内容：

1.提取Nexus 5的启动分区镜像；

2.解包启动分区镜像；

3.修改启动分区镜像内容，包括如下两项：

(1)修改初始化进程init，添加等待内核在内存文件系统中为OTG设备创建相应目录的内容；

(2)修改Android设备启动时挂载的系统分区和数据分区为OTG设备中的系统分区和数据分区；

4.重新打包启动分区镜像；

步骤二，制作用于启动Android系统的OTG设备，包括以下内容：

1.为OTG设备分区，使其至少包含一个系统分区和一个数据分区，然后对分区进行格式化；

2.初始化OTG设备的系统分区，使其包含Android系统运行环境所需的本地服务内容；

步骤三，将修改之后的Android启动分区镜像重新刷入Android设备启动分区中；

步骤四，重新启动Android设备，将OTG设备与Android设备相连，从而实现从OTG设备启动Android系统。