Моддинг-сцена с разработкой и портированием кастомных прошивок для Android-устройств существует вот уже более 10 лет. В основном, энтузиасты пытаются проапгрейдить свои устройства путем портирования более свежих версий Android, чем предлагает производитель девайса. Чего уж говорить, если Galaxy S III, которому уже 12 лет стукнуло, получил неофициальный апгрейд до Android 14. Порой мне в голову приходят различные, весьма странные моддерские мысли: например, почему бы не портировать на старенький смартфон… ещё более старую версию Android, дабы посмотреть «что будет». Казалось бы «портировал и портировал», но в процессе работы я столкнулся с множеством интересных нюансов и особенностей работы Android, о которых хотел бы рассказать и вам — моим читателям! Сегодняшняя статья будет в классическом «научпоп»-стиле без кода, зато с подробными объяснениями одной из техник портирования Android-прошивок путем патчинга скриптов для конфигурации системы и подмены Board-specific библиотек, дабы система «увидела» всё необходимое железо! Интересно? Тогда жду вас под катом!
❯ Мотивация
У меня, как и у многих моих читателей, одной из первых версией Android в жизни была 2.x. Наверное, я уже никогда не смогу забыть первые впечатления от использования своего новенького, пусть и бюджетного и слабого Android-смартфона после простеньких китайских кнопочников. Эти ощущения были прекрасными: вот я разблокирую смартфон, потянув «замочек» вправо, свайпаю рабочие столы и тапаю на значок приложения браузера, выполненный в стиле скевоморфизма, загружаю полноценную страницу Википедии через GPRS-сеть (мой первый смартфон не имел 3G) и плавно скроллю страницу, не забывая смахнуть шторку вниз и проверить статус уведомлений в пока ещё совсем простенькой панели нотификаций… Это были по настоящему ламповые впечатления, которые не смог превзойти ни один современный девайс: ни AOSP, ни MIUI, ни OneUI.
Моим первым смартфоном была китайская реплика Samsung Galaxy S III Mini, купленная в самом начале 2013 года. Возможно, кто-то из вас помнит, как подобные дешевые смартфоны и планшеты «Sumsanc» можно было купить на рыночных развалах, в метро и прочих местах, где допускается торговать несертифицированными гаджетами. Даже с учётом накрутки, эти смартфоны стоили всего 2 000 рублей, что было просто «подарком» для цены абсолютно нового гаджета. Девайс был крайне простым для начала 2013 года и имел следующие характеристики:
- Процессор: Spreadtrum SC6820. Одно ядро Cortex-A5 на частоте до 1ГГц, Mali400 MP в качестве GPU. Чипсет был крайне высоко-интегрированным для своих лет: в одном корпусе располагалось ARM-ядро, GPU, контроллер питания, GPS, множество периферии (например, DAC), а также Baseband-часть GSM-радиотракта. BT/Wi-Fi реализовывались в отдельном комбочипе разработки RDA.
- Память: 256Мб DDR1 ОЗУ/256Мб NAND-памяти в одном чипе eMCP от Hynix. Предположительно, эти чипы остались на складах ещё со времен первых Android-смартфонов, но очень быстро потеряли актуальность и их, вероятно, отдавали «за бесценок» что позволило ещё сильнее снизить цену производства таких смартфонов.
- Дисплей: безоговорочно, TFT, обычно с разрешением не выше 480x320, что для 3" дисплея было нормальным, но для 5" — уже несколько маловато. Тем не менее, сами дисплеи были нормальными и глаза от них не «вытекали». Тачскрин обычно ёмкостной, на 2 касания.
- Android: 2.2, на некоторых похожих моделях встречался 2.3.
- Аккумулятор: ~1.500мАч, не больше. По форм-фактору напоминает BP-4L, без проблем подходит от многих S60 смартфонов Nokia тех лет.
Не густо, да? Уже в апреле того же года вышел Galaxy S4 с Snapdragon 600, 2Гб ОЗУ и 32Гб встроенной памяти, а мы тут с одноядерным чипсетом и 256Мб ОЗУ сидим. Но мне, будучи школяром, это было за счастье — чего я на нём только не делал, и на PHP какие-то WAP-сайты динамические пытался писать и на FTP заливать, и даже ADT Bundle скачал, дабы попытаться что-то своё запилить под собственный смартфон! В общем, я был счастлив, несмотря на лаги девайса. Именно того девайса у меня уже давным-давно не осталось… но память я всё ещё храню и стараюсь дать новый дом таким китайчикам, которые в большинстве своем оказались на свалке истории в новом мире современных смартфонов!
Но на самом деле, смартфоны 10+ летней давности могут быть интересны и своим форм-фактором: в современном мире едва ли можно найти хоть какие-то телефоны с полноценной QWERTY-клавиатурой (исключение — смартфоны UniHertz, которые стоят недешево) и уж тем более, боковые слайдеры. Поэтому мой интерес к подобным девайсам очень легко объяснить!
Однако, порой мне самому хочется снова пережить эти эмоции и ещё раз походить с подобным девайсом «на каждый день», даже когда на Android 2.2 особо никакие сервисы уже не работают. Отчасти, я решаю свои проблемы сам и пишу клиенты нужных мне сервисов, если они действительно нужны, дабы рано или поздно всё таки вдохнуть новую жизнь в «старенькие» девайсы. И казалось бы, это можно списать на синдром утёнка и банальную ностальгию, но мои ощущения «ламповости» отнюдь не мимолетны и всё равно меня тянет именно на те смартфоны, с тем самым интерфейсом, которые я когда-то увидел впервые!
Пожалуй, сказать что я решил портировать старый Android на отнюдь не новый смартфон «просто так» было бы ложью. Я всё ещё верю в то, что смогу в одиночку хотя бы частично вдохнуть новую жизнь в эти девайсы и позволить им работать с современными сервисами, дабы они могли приносить пользу не только мне, но и другим людям, которые намеренно занимаются дауншифтингом или вынуждены сидеть на девайсах с старыми версиями Android! Сегодняшним нашим подопытным станет один из представителей подобных noname-смартфонов тех лет, реплика Galaxy S III Mini на том самом железе, на котором работал мой первый смартфон. Однако с завода на нём стоял Android 2.3 — слишком свежая, по моему мнению, версия системы, которую я конечно-же захотел откатить до Android 2.2!
Задача облегчалась тем, что смартфоны на этом чипсете с Android 2.2 уже выходили, что позволило мне портировать прошивку путем несложных патчей скриптов инициализации и копирования Platform-specific файлов, дабы завести все необходимые для смартфона модули. А поскольку о таком простом способе портирования свежих и старых прошивок знают далеко не все мои читатели — я решил написать об этом отдельный подробный материал! Давайте же перейдём к практической части нашей статьи.
❯ Первые шаги
Перед тем, как начать портирование системы, нам необходимо разбираться в том, как вообще происходит процесс загрузки Android и какие процессы при этом загружаются. Вкратце, описать весь процесс загрузки можно так:
- Загрузчик: при включении смартфона, первичный загрузчик BootROM, аппаратно-прошитый в чипсет ещё на этапе изготовления чипа, инициализирует некоторую периферию, загружает вторичный загрузчик из NAND (коим может быть SPL — Second Program Loader, занимающийся инициализацией контроллера DDR и UART) и передаёт ему управление. Вторичный загрузчик в свою очередь передаёт управление U-Boot — в задачи которого входит также инициализация периферии, обработка устройств постоянной памяти (например, NAND или контроллер SD), загрузка ядра Linux и конфигурация самого процесса загрузки. U-Boot можно считать эдакой альтернативной UEFI/BIOS в мире не-x86 устройств. В смартфонах на базе чипов MediaTek и Qualcomm, роль U-Boot выполняет LK — маленькая ОС, в задачи которой входит инициализация периферии и передача управления ядру Linux с помощью программы aboot.
- Ядро Linux: после загрузки образа ядра с initrd (небольшая файловая система, которая загружается сразу в память и содержит в себе скрипты для конфигурации всего остального) и передачи управления ядру, Linux начинает выполнение программы с PID 0 — /init, в задачи которой входит выполнение скриптов инициализации userspace-окружения системы в init.rc. При этом смартфон уже фактически готов к работе — в одной из своих статей я показывал, как можно приостановить загрузку Android и выполнять свой код, используя все ресурсы смартфона для своих целей.
- zygote и app_process: помимо запуска необходимых для работы смартфона служб, динамической загрузки драйверов (с помощью insmod) и определения режима загрузки (например, если телефон подключили выключенным к зарядке — необходимо показать анимацию этой самой зарядки), init.rc запускает две программы, одна из которых необходима для функционирования системы. Первая — это bootanimation, которая проигрывает анимацию включения смартфона и app_process, который в одном из режимов работы превращается в zygote — самый важный процесс для работы Android, который предварительно при старте системы загружает системный Java-байткод, отвечающий за отрисовку интерфейса, проигрывание звука и т. п. из framework.jar и другие системные ресурсы (например темы и изображения), а затем при запуске каждого приложения просто клонирует сам себя (с уже загруженными ресурсами) и начинает выполнение байткода любого запущенного Android-приложения или службы.
Каждое запущенное приложение или служба — это отдельный app_process, в том числе и лаунчер, и Google-сервисы и клиент любого мессенджера.
Всё выглядит просто и логично, не так ли? Подытожив, можно сказать что для того, чтобы система минимально стартовала, нам необходима подходящее ядро для нашего устройства, рабочий init.rc и адекватно запускающийся init.rc. Кроме того, Android зависит от некоторых платформо-специфичных библиотек: в основном, они находятся в /lib/hardware и без них система может не запуститься или что-то может не работать. Особенно осторожно надо подходить к libhardware.so.
Как я уже сказал выше, прошивку мы будем портировать от другого смартфона на том-же чипсете и что забавно — такую же реплику, просто более-раннюю! «Из коробки», мой смартфон работает на Android 2.3, значительно более стабильной, чем изначальный порт 2.2 на эту платформу. Отличий 2.3 от 2.2 достаточно: например, на 2.2 совсем иной цвет шторки, по умолчанию стоит Light-тема, нельзя закрывать уведомления смахиванием и в целом система несколько отличается внешне. Для работы нам нужно будет два образа прошивки: ту, которую будем портировать и та, которая стоковая. Прошивки в смартфонах на платформе Spreadtrum распространяются в формате pac, однако нет никаких проблем подменить образ раздела в ResearchDownload — фирменной утилите для прошивки смартфонов на этом чипсете.
Я решил взять прошивку от FeiTeng N9300 Mini, родная для моего смартфона — M-Horse 9500 Mini. В случае моего девайса, разметка и список разделов между устройствами никак не отличалась, поэтому изначально я напрямую прошил раздел system.img, дабы посмотреть что будет с устройство. Не забывайте, что ядро и init.rc хранится в образе boot.img — поэтому прошивка раздела system безопасна!
❯ Первый запуск
После прошивки чужого раздела system, смартфон стартовал… однако работал несколько странно: во первых, у нас не было сети, во вторых не работал тачскрин (при родном то ядре), а в третьих, Android ни в какую не видел аккумулятор, вися на 0% и моментально отключаясь, если смартфон не стоит на зарядке, а при попытке воткнуть кабель — смартфон показывал индикацию зарядки, но потребление было на нуле.
Поскольку тачскрина у нас нет, root доступ через adb придется включать «ручками» — для этого нам необходимо перепаковать наш родной раздел boot. Для распаковки и запаковки образов, я пользуюсь MtkImgTool — весьма удобная «кухня» для работы. Вытаскиваем boot.img из pac, закидываем в Unpack/Image/ и распаковываем с помощью Boot -> Unpack -> boot.img
В Unpack/boot/ramdisk/default.prop нам необходимо изменить ro.debuggable на 1, а ro.secure на 0. Это даст возможность отлаживать устройство даже если Android фактически не загрузился.
Теперь у нас есть root-консоль устройства, даже если смартфон висит на заставке. Прошиваем обратно образ, пишем adb shell в консоли и смотрим, что же тут не так… Вообще, драйвер тачскрина обычно статически слинкован с ядром, но в случае устройств Spreadtrum — они вынесены в динамические модули ko, которые можно найти в папке /lib/modules/, либо /sps/. Давайте глянем init.sp6820a.init.3rdparty.rc, который отвечает за специфичную для этой модели смартфона инициализацию.
Ага, видим insmod gt868.ko? Это команда загрузки драйвера тачскрина, в нашем случае — это вышеупомянутый GT868. Иногда встречаются другие модели тачскринов, но главное отличие прошивки 2.2 от 2.3 — разные названия папок с драйверами и некоторые службы. Достаём из родного образа драйвер gt868.ko, используя всё тот-же MtkImgTools, распаковывая его как обычный ext2 раздел:
Пишем в консоли устройства:
adb push / gt868.ko
adb shell
insmod /system/lib/modules/gt868.ko
И наслаждаемся тем, что у нас теперь появился тачскрин! Android сам подхватил новое устройство ввода, поскольку драйвер тачскрина — обычное устройство в /dev/input/. Чтобы драйвер грузился при загрузке, его достаточно добавить в init.sp6820a.3rdparty.rc, предварительно закинув в раздел /system/. Перед этим, раздел нужно перемонтировать для возможности записи:
on boot
insmod /system/gt868.ko
adb shell
busybox mount -o remount,rw /system/
mkdir /lib/modules/
exit
adb push gt868.ko /lib/modules/
После модификации rc-скрипта, нужно обратно запаковать boot.img с помощью MtkImgTools и прошить его с помощью ResearchDownload — тачскрин будет работать даже после перезагрузки!
❯ Поднимаем зарядку и сеть
Переходим к отсутствию связи с аккумулятором и нулевым потреблением АКБ. Здесь мне пришлось несколько покопаться и почитать логи ядра с помощью команды dmesg. Я обратил внимание на то, что некая служба пишет что-то об аккумуляторе, но разобраться было несложно: в папке /system/bin я нашёл программу charge, которая, очевидно, отвечает за настройку КП для старта зарядки. Что она точно делает — мне неизвестно, возможно корректирует какие-то значения в sysfs, возможно с помощью ioctl общается с драйвером КП и даёт разрешение на старт зарядки и обновление информации в sysfs. В любом случае, после замены /system/bin/vcharged на оный из родной прошивки, зарядка заработала.
Для этого мы снова перемонтируем /system/ в режим записи и копируем vcharged, не забыв вернуть обратно необходимые права:
adb push charge /system/bin/
adb shell
chmod 777 /system/bin/charge
Перезагружаем устройство и… зарядка с индикацией появилась!
Вроде всё работает на первый взгляд: и звук, и вибро, и Wi-Fi с Bluetooth… однако сети-то нет! Девайс не определял наличие SIM, а вместо IMEI у нас был null/null:
Чтобы её поднять, нам необходимо разобраться в том, как работает подсистема взаимодействия с радиомодулем в Android, которая называется ril — Radio Interface Library. RIL предоставляет API для системы, дабы оперировать не напрямую AT-командами (которые могут быть проприетарными, а на некоторых чипсетах, как, например, Qualcomm вообще отсутствовать), а удобным набором функций — например о запросе статуса радиомодуля, начале звонка, поиска сети и т. п. RIL состоит из сервиса rild в /system/bin/ и библиотеки libril.so, которую можно найти в папке /system/lib/. При запуске системы, TelephonyManager открывает сокет с rild и опрашивает его состояние. Именно из TelephonyManager система берет информацию о силе сигнала, название оператора, IMEI и другие данные.
Путем ковыряния в dmesg я понял, что система флудит из-за невозможности запустить проприетарный сервис Spreadtrum — sprd_monitor. При попытке позвонить в 112, смартфон бесконечно пытается включить радиомодуль. Я ковырялся в UI-части исходного кода Android, дабы понять логику работы, но проблема крылась как раз в упомянутых выше службах sprd_monitor. Берём их из /system/bin/ оригинальной прошивки, закидываем их в устройство, не забыв установить права и отправляем систему в ребут:
adb push engappclient /system/bin/
adb push engmodemclient /system/bin/
adb shell
chmod 777 /system/bin/engappclient
chmod 777 /system/bin/engmodemclient
Ошибки в dmesg пропали, IMEI появился, но устройство до сих пор не хочет никуда звонить и просто висит на экране звонка. В настройках смартфон говорит о том, что уровень сигнала недоступен, а значит, радиомодуль до сих пор не работает :(
Но и мы так просто не сдаемся! Поковыляв по файловой системе, в директории /system/opl/telephony/bin/ я нашел скрипт, отвечающий за инициализацию радиотракта, который вызывает родной 3rdparty.rc! Запускаем sh-скрипт и обнаруживаем, что сеть появилась и девайс дозвонился в 112, а также увидел SIM-карту!
sh init.tel
Теперь всё полностью работает :) Дабы радиотракт запускался при старте устройства, я перенес часть инита из boot.img от прошивки, которую мы портировали. Для кого-то, казалось бы, это всё достаточно сложно и долго. Но у меня ушел всего один день на полную отладку и запуск такой кастомной прошивки на своем устройстве! Можно сказать, это самый базовый и краткий экскурс в такое нелегкое дело, как моддинг Android-устройств.
Но мы ведь это всё не просто так делали! Давайте глянем, как будет работать такой девайс на Android 2.2 в 2024 году — спустя 14 лет после выхода системы. Всё ли так плохо, как кажется?
❯ Знакомимся с девайсом
Думаю, многие читатели вспомнят этот ламповый интерфейс, обои с одуванчиком и лаунчеры а-ля TouchWiz на тех смартфонах, где интерфейс Samsung был не предусмотрен. А эти «бульк»… их сложно забыть!
Конечно, изначально может показаться, что устройство плохо подходит для выполнения современных задач: браузер не способен загрузить большинство страниц, а из альтернатив есть только Opera Mini, где вообще нет динамического контента, а официальные клиенты ВК, WhatsApp и YouTube уже давно не работают. Опечаленный читатель может подумать, что девайс, как и многие его ровесники уже давно превратились в звонилки…
Но это отнюдь не так! Ведь как я уже говорил, я стараюсь своими силами вдохнуть в подобные девайсы новую жизнь, реализуя на них клиенты нужных мне сервисов сам! Да, пусть примитивно и корявенько, далеко не ынтырпрайз-уровень, но эти приложения выполняют свои функции и что, немаловажно, весят очень мало (до 100Кб) и работают крайне шустро! Клиент ВКшечки просто летает, несмотря на то, что фактически реализован только мессенджер с нотификациями и музыка.
Пожалуй, многие читатели удивятся — но на таких девайсах есть YouTube! Мой самопальный клиент не поддерживает стриминг из сети (да и многие девайсы объективно не потянут), поэтому предварительно загружает видео на MicroSD-флэшку и затем уже их воспроизводит. Как приятный бонус — видео потом можно посмотреть в любой момент в галерее.
Я помню насколько было лампово слушать музыку с таких девайсов. И если претензии к основному динамику не очень актуальны, то к качеству звука в наушниках были придирки — звук был громкий, но ему не хватало низких частот, из-за чего он звучал несколько плоско, хотя мне и этого хватало — ведь я слушал музыку в наушниках по 200-300 рублей с рынка! Я всё ещё помню те времена, как качал mp3-треки по 2-3 мегабайта через 2G-интернет… слушаешь один трек — как раз загрузится другой и так по кругу наполнял свою фонотеку. Эх времена то какие были! Тем не менее, для некоторых базовых мультимедийных возможностей девайс подходит и сейчас, например в машину в качестве BT-хоста с музыкой.
А ещё на таких девайсах порой клёво скачать какой-нибудь Temple Run образца 2011 года и вспомнить самое начало смартфонного гейминга тех лет… ведь далеко не все игры того времени запускаются на свежих версиях Android!
❯ Заключение
В остальном же, подобные девайсы отнюдь не бесперспективны! Несмотря на совсем не новое железо, они всё ещё могут выполнять многие задачи, стоит лишь снова запилить необходимые приложения для них! Мессенджеры, соц. сети, музыкальные сервисы и даже просмотр видео — всё это доступно даже для таких, казалось бы, «устаревших» девайсов, когда есть запал энтузиазма и жгучее желание походить именно с этим конкретным устройством как с основным!
Для кого-то это просто проявление синдрома утенка или картинки «вот кому-то делать не.»… ну а для меня — это крайне интересное, захватывающее и кайфовое времяпровождение: начиная от аппаратного ковыряния с такими девайсами и копания исходников ядер/драйверов, заканчивая написанием оптимизированных клиентских приложений, которые весят не 100-200Мб, а 100-200Кб :)
Понравилась ли вам статья? Какими были ваши первые Android-смартфоны? Пишите в комментариях, будет интересно почитать!
Автор: Богдан
