CN104965709A - 一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，属于移动通讯系统信息技术领域。开发者通过对Android内核源码进行修改，可以扩展系统的功能或增强系统的安全性，有时需要将内核中的一些信息显示给用户，然而内核并无法直接与用户交互，开发者有时又不想或根本无法增加或修改上层应用。针对该问题，本发明利用系统已有的可以显示图像的程序，通过在内核虚拟文件系统中拦截应用对图片文件的读操作，在应用读取特定图片时，将内核中需要显示的信息动态生成位图图像返回给应用层，从而实现内核信息的显示。本发明在不修改或添加应用程序、不替换文件系统中的图片的情况下实现了内核信息向用户的展示，达到让用户了解相关设备当前状况的目的。

Description

一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法

技术领域

本发明属于移动通讯系统信息技术领域，涉及一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法。

背景技术

Android系统是谷歌公司为移动设备设计的软件平台和开放操作系统。它基于Linux2.6内核，包括操作系统、中间件堆栈、可定制的用户接口和应用程序。由于Android系统的开放性，手机厂商或第三方开发者可以对其内核源码进行修改，以实现系统功能的扩展或安全性的增强。其主要步骤包括：下载Android内核源码、对源码进行修改、编译得到内核镜像、将内核镜像刷入到手机等Android设备中。使用上述方式对Android系统进行修改后，经常会遇到一个问题，就是如何将内核的一些信息显示给用户。其中的主要难点是：和用户直接打交道的是上层应用程序，内核无法直接与用户交互；开发者不想或无法对上层应用程序进行修改或添加，从而实现内核信息的显示。

位图图像，也称作点阵图像，是由像素点组成的。BMP是位图文件的格式，它由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四部分组成。其中文件头数据结构含有文件类型、文件大小和像素数据起始位置等信息。对于256色位图，每个像素点使用8位二进制数表示，这8位二进制表示的是颜色表中的一个颜色索引。颜色表用来描述位图中的颜色，它有若干个表项，每个表项代表一种颜色。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提出了一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法。

本发明的原理如图1所示，利用系统已有的可以显示图像的程序，通过在内核虚拟文件系统中拦截应用对图片文件的读操作，在应用读取特定图片时，在内核中动态生成位图图像返回给应用层，从而实现内核信息的显示。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，包括如下四个步骤：

1.在系统中找到一个可以显示固定位图图像的应用程序，显示的原始图像不必是位图，但当把原始图像替换为位图图像后，应用程序仍能正常显示。记所显示的原始图像文件为F1，其路径为P；

2.根据需要显示信息的多少创建一个大小合适的位图文件，记为F2，然后使用WinHex软件或其他方法将F2的内容拷贝到一个unsigned char类型的字节数组中，记该字节数组为A，数组的长度即位图文件的大小，记为L；

3.在内核虚拟文件系统的vfs_read函数中，添加对路径P的拦截，当读取的文件路径为P时，返回位图字节数组A中的内容；此时，原来显示图像文件F1的上层应用程序显示的将是位图F2的内容；

4.内核需要显示信息时，根据位图文件的格式，将所需显示的信息写入到位图字节数组A中的数据区域。

作为优选，在每次写入数据前，先将位图数据进行擦除，初始化为单一的背景色。

在所述步骤2中，可以根据显示信息的不同，创建不同位深度的位图文件。位深越大，可以显示的颜色数越多，但是占用的内存也越大，显示信息所需的时间也越长。

在所述步骤3中，vfs_read是内核虚拟文件系统中用来读取文件内容的函数，其函数原型为ssize_t vfs_read(struct file*file,char__user*buf,size_t count,loff_t*pos)，file参数是所读取的文件对象，可以根据该对象获得文件的路径，进而可以判断该路径是否为原始位图文件路径P。buf参数是用户态的缓冲区，读取的文件内容将写入这个缓冲区，从而传递给用户层的应用程序，count是读取长度，pos是读取的位置。根据pos和count可以得到读取的区域，对于该区域位于0～L之内的部分，则将A中相应的数据拷贝到buf中；对于不在0～L之内的部分，则buf相应的数据置为背景色所对应的数值。

作为优选，步骤四所述需要显示的信息包括文本信息，但不限于文本信息，原理上包括所有能用位图显示的信息。

作为优选，如果在所述步骤4中，需要显示的信息为文本信息，首先需要获得字符对应的由0和1组成的字形矩阵(其中0显示背景色，1显示字体颜色)，根据字形矩阵，在位图字节数组A中的像素数据区域写入相应的颜色值。

有益效果

本发明在不修改或添加应用程序、不替换文件系统中的图片的情况下实现了内核信息向用户的展示，达到让用户了解相关设备当前状况的目的。

附图说明

图1为本发明方法的原理示意图；

图2为本发明实施例手表监管信息界面示意图；

图3为本发明实施例使用画图工具创建的显示位图F2的界面示意图；

图4为应用本发明实施例显示的手表端口状态效果示意图。

具体实施方式

下本结合实施例对本发明方法做进一步详细说明。

实施例

首先介绍一下本实施例的项目背景。Android Wear系统是Android系统的一个分支，是专为穿戴设备设计的一款智能操作系统，LG G Watch是搭载AndroidWear系统的一款智能手表，针对LG G Watch，项目通过下载Linux内核源码，对源码进行修改编译，然后对手表内核进行替换，完成了在内核层对手表的麦克风、蓝牙和ADB端口进行控制的功能，同时提供了用户控制接口，用户可以通过手表自带的闹钟程序实现对三个端口的开关控制。本实施例作为该项目的一部分，实现了对手表三个端口的状态显示功能。

本实施例使用64位Windows7操作系统，并使用VMware软件在其中安装了64位的Ubuntu 14.04虚拟机，内核源码的下载编译和内核替换等工作都是在虚拟机中完成的。

下面介绍如何使用本发明的方法，实现对LG G Watch手表三个端口的状态显示。

步骤一、找到显示固定图片的应用

通过分析手表自带应用，在其中找到一个显示图片的应用，它是Settings应用下的About中的Regulatory Information界面，该界面用来显示手表的监管信息，其界面如图2所示。所显示的图片路径为/system/etc/regulatory_info.png，该图片为PNG格式的，但是将该图片替换为BMP位图格式后，Settings应用仍能对图片正常显示。

步骤二、创建用来显示信息的位图文件

如图3所示，在Windows系统中，使用画图工具创建一个宽280像素、高50像素的BMP文件，并将其保存为256色位图。然后使用WinHex软件打开该位图文件，将其内容拷贝到unsigned char bmpdata[15078]字节数组中。15078是该位图文件的字节大小。

步骤三、在内核文件系统中拦截对图片文件的读操作

在内核源码的/fs/read_write.c文件中，找到vfs_read函数，在其中添加对/system/etc/regulatory_info.png文件的拦截，主要代码如下：

其中sunzw_is_path函数是用来判断所读文件路径的，它使用内核中的dentry_path_raw函数获得file对象对应的绝对路径，然后使用strcmp函数比较该路径是否为/system/etc/regulatory_info.png。

步骤四、修改显示位图数组数据，使其显示内核信息。

手表三个端口的状态使用“MIC:0BT:1ADB:1”格式的字符串表示，用MIC表示麦克风，用BT表示蓝牙，ADB表示ADB。用0表示关闭状态，用1表示打开状态。“MIC:0BT:1ADB:1”表示麦克风处于关闭状态，蓝牙处于打开状态，ADB处于打开状态。

内核改变端口的状态后，通过调用set_text(char*text)来设置新的端口状态信息。set_text的定义如下：

其中pixoffset变量是位图字节数组bmpdata中像素数据区的偏移位置，根据位图文件的格式可知，位图的第11个字节开始的4个字节便是该变量的值。使用WinHex软件打开位图，发现第11个字节开始的4个字节为36040000，其对应的十进制为4*16*16+3*16+6＝1078。

set_char(int x,int y,char c)函数用来在位图的(x,y)坐标处显示字符c，本例中在距离位图左边界5像素，上边界14像素的位置开始显示信息。每个字符的宽度为12像素，高度为22像素。set_char函数的定义如下：

fontdata_sun12x22是一个unsigned char型的数组，其中保存了256个ASCII字符对应的字形矩阵。字符的宽度为12像素，高度为22像素。该数组是从内核源码的/drivers/video/console/font_sun12x22.c文件中获得的。

最终实现的效果是，用户通过查看Settings应用About下的监管信息，便可以看到手表端口的状态，如图4所示。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和优点益处都进行了进一步的详细说明，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 (5)

1.一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、在系统自带应用中找到一个可以显示固定图片的应用，并记录下显示图片的文件路径P；

二、创建用来显示信息的位图文件，并将其内容拷贝到字节数组A中；

三、在内核虚拟文件系统的vfs_read函数中，添加对路径P的拦截，即如果读取文件的路径为P，则用字节数组A中的内容填充用户态缓冲区；

四、在内核中将需要显示的信息，根据位图文件的格式，动态地写入到字节数组A中的像素数据区域。

2.根据权利要求1所述的一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，其特征在于，在步骤三中，填充用户态缓冲区时，当读取文件的区域在字节数组A的范围之内的，则用A中的对应数据填充；对于范围之外的，则使用背景色或其他区别于显示信息字体的颜色填充。

3.根据权利要求1所述的一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，其特征在于，在步骤四中，在向字节数组A中写入显示信息之前，应先将A中的像素数据区用背景色填充，擦除掉上次显示的信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，其特征在于，步骤四所述需要显示的信息包括文本信息，但不限于文本信息，原理上包括所有能用位图显示的信息。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于Android内核的动态生成位图图像的信息显示方法，其特征在于，所述需要显示的信息为文本信息时，通过使用字形矩阵，将字符转换为像素矩阵写入到字节数组A中，矩阵中对应值为1的像素使用字体颜色填充，对应值为0的像素使用背景色填充。