【正文】 課題背景 隨著 社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的提高，手機(jī)越來越普及。同時(shí)伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)的功能也變得 越來越豐富。 智能手機(jī) [2]具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，像個(gè)人電腦一樣支持用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，并通過此類程序不斷對(duì)手機(jī)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，同時(shí)可通過移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)接入。但是傳統(tǒng)手機(jī)都使用的是生產(chǎn)廠商自行開發(fā)的封閉式操作系統(tǒng)，所能實(shí)現(xiàn)的功能非常有 限，不具備智能手機(jī)的擴(kuò)展性。智能手機(jī)為用戶提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又為軟件運(yùn)行和內(nèi)容服務(wù)提供個(gè)廣闊的舞臺(tái)，很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開，如：股票、新聞、天氣、交通、商品、應(yīng)用程序下載、音樂圖片下載等等。 課題意義 隨著通信技術(shù)的發(fā)展， 3G 從制定出到現(xiàn)在越來越被人們關(guān)注。目前 3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)： CDMA202 WCDMATDSCDMA、 WiMAX。 為了推動(dòng)我國的智能手機(jī)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多功能的智能手機(jī)，方便人們豐富多彩而又快節(jié)奏的生活 。論文主要闡述以面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)語言 eclipse 為開發(fā)工具 , 基于智能手機(jī) Android 之上設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算器。 智能手機(jī)平臺(tái)系統(tǒng) 智能手機(jī)（ Smartphone)，是指 “ 像個(gè)人電腦一樣，具有獨(dú)立的 操作系統(tǒng) ，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程序來不斷對(duì)手機(jī)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，并可以通過移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn) 無線網(wǎng)絡(luò) 接入的這樣一類手機(jī)的總稱 ” 。下面簡單介紹 Android以外的幾款常用的智能手機(jī)系統(tǒng)。 iPhone 手機(jī)具有硬件與軟件一一綁定的特性， Apple公司采用與運(yùn)營商分成的策略。但它將創(chuàng)新的移動(dòng)電話、可觸摸寬屏 iPod 以及具有桌面級(jí)電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、搜索和地圖功能的突破性因特網(wǎng)通信設(shè)備這三種產(chǎn)品完美的融合為一體的特性，也吸引了無數(shù)的用戶 。最近 12個(gè)月歐洲手機(jī)公司諾基亞（ Nokia）在智能手機(jī)市場市占率的滑 落是不爭的事實(shí)。 BlackBerry OS[7]是 RIM 專用的智能手機(jī)操作系統(tǒng)。 windows mobile是微軟由于 Pocket PC和 Smartphone的軟件平臺(tái) [9]。 windows mobile 是 Microsoft為手持設(shè)備推出的“ Windows 移動(dòng)版”。 Linux憑借其開放源代碼、免費(fèi)的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過來自全球程序員的努力，再加上 google、IBM 等計(jì)算機(jī)巨頭的支持。目前基于 Linux的智能手機(jī)占有 %的市場份額。目前基于 Palm OS的智能手機(jī)占有 %的市場份額 [12]。 但是計(jì)算 器 的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，凝聚 無數(shù)先人 的 智慧，甚至連計(jì)算機(jī)的發(fā)展都可以說是源于計(jì)算器的發(fā)展。所以 計(jì)算器和計(jì)算機(jī)的一個(gè)顯著 的 區(qū)別就在于是否需要 人為地操作來完成 運(yùn)行。計(jì)算器 的處理數(shù)據(jù)的方法是生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)固化在系統(tǒng)中了 ， 所以計(jì)算器 只能 按照系統(tǒng)中規(guī)定的處理方法來處理用戶要求的 計(jì)算任務(wù)；而計(jì)算機(jī) 由于可以自行安裝 操作系統(tǒng)和 各種的相關(guān)軟件和硬件 ， 理論上計(jì)算機(jī)擁有的 可擴(kuò)展 性是無窮的 。 在我所了解到的知識(shí)中，最早的計(jì)算工具可以追溯到中國古代一種叫做籌策（又叫算籌）的東西上。負(fù)數(shù)出現(xiàn)后，算籌分為 4 紅和兩種，紅籌表示正數(shù)，黑籌表示負(fù)數(shù)。 直到今天仍 有一些人在 使用的 珠算 或者叫算盤 ，是中國古代計(jì)算工具中的另一項(xiàng) 偉大 發(fā)明， 而從明朝開始使用 的 算盤 就 已經(jīng)與現(xiàn)代的算盤幾乎 完全相同了 。我通過查詢資料得知， 17 世紀(jì)初 這個(gè)時(shí)期， 西方國家的計(jì)算工具 開始 有了 一個(gè) 較大的發(fā)展，英國數(shù)學(xué)家納皮爾發(fā)明的 納皮爾算籌 ，英國牧師奧卻德發(fā)明了圓柱型對(duì)數(shù)計(jì)算尺，這種計(jì)算尺 的功能 不 僅 僅能做加減乘除、乘方、開方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)，指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)，這些計(jì)算工具 的產(chǎn)生不單單是 帶動(dòng)了計(jì)算器的發(fā)展， 更是 為現(xiàn)代計(jì)算器 的 發(fā)展奠定了 一個(gè)堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ) 。 1642年，偉大 的 法國科學(xué)家 帕斯卡 在 年僅 19歲的 時(shí)候就利用了 算盤的 計(jì)算 原理發(fā)明了世界上 第一部機(jī)械式 的 計(jì)算器，在 這個(gè) 計(jì)算器中有一些互相 咬合 的齒輪，一個(gè)轉(zhuǎn)過十位的齒輪會(huì)使另一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)過一位， 靠這樣來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的算法， 人們可以 轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 ，把 想要輸入的 數(shù) 據(jù)輸入 進(jìn)去，計(jì)算結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)在另一個(gè)窗口中，但是 這個(gè)計(jì)算器 只能做 一些 加減計(jì)算。此后，一直要到 20世紀(jì) 50年代末才有電子計(jì)算器的出現(xiàn)。首先介紹了各種智能手機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)，并進(jìn)行分析。同時(shí)還對(duì)本文界面開發(fā)實(shí)現(xiàn)要用的 XML技術(shù)進(jìn)行了簡單的介紹，具體如下。 Android平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）平臺(tái)的開放性允許任何廠商加入，使其擁有更多的開發(fā)者，新穎的應(yīng)用功能及創(chuàng)意可以不斷地出現(xiàn)。 （ 3）應(yīng)用程序都是基于 java 開發(fā)的， java 具有一次編寫、到處運(yùn)行的跨平臺(tái)性。 （ 4）提供了標(biāo)準(zhǔn)的 API和 SDK 開發(fā)包，手機(jī)廠商可以根據(jù)需要自行開發(fā)或者使用已有的程序，從而打造出富有特色的 Android平臺(tái)。所有的應(yīng)用程序都是用 Java語言編寫的。應(yīng)用程序框架層包含了視圖系統(tǒng)、內(nèi)容提供器、窗口管理器、活動(dòng)管理器、通知管理器、資源管理器、電話管理器和包管管理器 9大部分。基于這樣的重用機(jī)制，用戶就可以方便地替換平臺(tái)自身的各種應(yīng)用程序組件，這在 Symbian和 Windows Mobile平臺(tái)中都是無法實(shí)現(xiàn)的。 （ 3）開發(fā)庫（ Libraries） Android 包含一套 C/C++開發(fā)庫，主要包括： libc、 Media Framework、 WebKit、 SGL、OpenGL ES、 FreeType、 SQlite等。 （ 4）運(yùn)行環(huán)境（ Android Runtime） Android 雖然采用 Java程序語言來編寫應(yīng)用程序，但并不使用 J2ME 執(zhí)行 Java 程序，而是用 Android本身自帶的 Android運(yùn)行時(shí)環(huán)境。與標(biāo)準(zhǔn) 7 Java 語言不一樣的是，每個(gè) Android 應(yīng)用程序都有一個(gè)自用的進(jìn)程，即 Android不是用一個(gè) Dalvik 虛擬機(jī)來同時(shí)執(zhí)行多個(gè) Android 應(yīng)用程序，而是每個(gè) Android應(yīng)用程序都有一個(gè)自身的 Dalvik虛擬機(jī)來執(zhí)行。 Dalvik虛擬機(jī)是專門為移動(dòng)設(shè)備而設(shè)計(jì)的，它在開發(fā)時(shí)就考慮到了用最少的內(nèi)存資源來執(zhí)行，以及支持前面提到的同時(shí)執(zhí)行多個(gè)虛擬機(jī)的特性。 （ 5） Linux內(nèi)核（ Linux Kernel） Android 的內(nèi)核系統(tǒng)服務(wù)依賴于 內(nèi)核（ 如圖 23所示），如內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、安全性、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型。 圖 23 linux 內(nèi)核 整體架構(gòu)上， Android相比其他平臺(tái)顯示出了自身的特點(diǎn)，例如集成了 WebKit瀏覽器、Dalvik 虛擬機(jī)等模塊、提供了開源的代碼、可重用和可替換組件的程序應(yīng)用框架、 SQLite結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫等特點(diǎn)。 8 應(yīng)用 程序架構(gòu)：在應(yīng)用程序架構(gòu)內(nèi)已經(jīng)具備了多種不同的基礎(chǔ)組件，在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，可以直接調(diào)用這些組件，極大地節(jié)省了程序開發(fā)人員的時(shí)間與精力。 集成的瀏覽器：集成的瀏覽器是 Android 內(nèi)建的瀏覽器，是以 WebKit 的瀏覽殷勤為基礎(chǔ)開發(fā)的。配合 Android 手機(jī)的功能，可以再瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，達(dá)到更好的效果，例如：局部縮放網(wǎng)頁上的咨訊、觸控式的操作等效果。在 2D 方面，Android提供了一套特有的類庫（ SQL）；而在 3D 方面則是使用 （ OpenGL for Embedded Systems）規(guī)范的類庫。 SQlite數(shù)據(jù)庫： SQlite提供結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存取。它能夠支持 windows、 linux、 unix等主流的操作系統(tǒng)，同時(shí)能夠和很多程序語言相結(jié)合，比如 PHP，Java等，還有 ODBC接口，與 Mysql， PostgreSQL相比，它的處理速度更快，無需安裝和管理配置。它雖然很小巧，但是支持的 SQL語句毫不遜色 于其他開源數(shù)據(jù)庫。 SQlite 也是一套開發(fā)性的關(guān)聯(lián)式資料庫，其特點(diǎn)在于輕量性方面的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，更適合在手機(jī)上使用。包括對(duì)音頻（如播放 MP3或其他音樂文件等）和視頻（如播放從網(wǎng)上下載的視頻）的支持，并支持“播放 URI地址”模式 —— 在網(wǎng)絡(luò)上直接播放的流媒體。 GMS 技術(shù)： Global System for Mobile Communications，即全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，俗 稱“全球通”，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球 [17]。 藍(lán)牙、 EDGE、 3G及 ：藍(lán)牙技術(shù)是一種新型、開放、低成本、短距離的無線連接技術(shù)，可取代短距離的電纜，實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的無線傳輸。 EDGE是一種從 GSM 到 3G 的過渡技術(shù)，它 9 主要是在 GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法，即最先進(jìn)的多時(shí)隙操作和 8PSK調(diào)制技術(shù) [18]。 （ WireleddFidelity），即無線保真技術(shù)，和藍(lán)牙技術(shù)一樣，都屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。其目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，分 別是 。 GPS： Global Positioning System，即全球定位系統(tǒng)，它是一個(gè)由覆蓋全球的 24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng) [19]。這項(xiàng)技術(shù)可以用來引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人。 豐富的開發(fā)環(huán)境：在 Android SDK提供相當(dāng)完善的程序開發(fā)環(huán)境，其開發(fā)環(huán)境包括設(shè)備模擬器、調(diào)試工具、內(nèi)存和性能檢測(cè)等方面的評(píng)估功能，另外也可提供用于 Eclipse IDE的開發(fā)插件界面。 Dosc包含了的 Android開發(fā)文檔， Samples包含了 Notepad、APIDemos、 Snake等示例 程序， Tools包括全部開發(fā)、編譯和調(diào)試工具。 Android模擬器用來在虛擬的 Android環(huán)境下，運(yùn)行應(yīng)用程序。 Adb的工作方式比較特殊，采用監(jiān)聽 TCP5554等端口的方式讓 IDE和 Qemu通訊，默認(rèn)情況下 adb會(huì)監(jiān)聽 daemon相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)端口，所以當(dāng)運(yùn)行 Eclipse時(shí) adb進(jìn)程就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行?？梢允褂肁ndroid adb連接到這個(gè)操作系統(tǒng)，并運(yùn)行一些系統(tǒng)命令，就像平時(shí)大家用終端訪問一個(gè)遠(yuǎn)程 linux、 unix服務(wù)器，可以使用 adb shell。注意： adb shell默認(rèn)只啟動(dòng)一個(gè)模擬器（ emulator），如果需要啟動(dòng)多個(gè)模擬器，則需要添加相應(yīng)的參數(shù)。 XML 技術(shù) XML（ Extensible Markup Language）即可擴(kuò)展標(biāo)記語言，它與 HTML 一樣，都是 SGML（ Standard Generalized Markup Language，標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言）。擴(kuò)展標(biāo)記語言XML是一種簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)語言，使用一系列簡單的標(biāo)記描述數(shù)據(jù)，而這些標(biāo)記易于建立，雖然 XML占用的空間比二進(jìn)制數(shù)據(jù)所占用的空間多 ，但 XML極其簡單易于掌握和使用。 （ 1）開放性 XML 成功的主要因素之一是它的基于規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的開放性。更重要的是 XML允許通過 HTTP和其他傳輸協(xié)議交換 XML數(shù)據(jù)。 XML 繼承了 SGML 的許多關(guān)鍵特性，首先是良好而可擴(kuò)展性。使用 XML作為表單的描述格式，可以滿足用戶對(duì)表單定制的需求。同時(shí)，內(nèi)容和形式的分離使 XML 文檔在不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換變得非常簡單，用戶只需要將兩個(gè)不同 XML文檔的 DTD（ Document Type Definition）或 XML Schema進(jìn)行映射。從 ， Java Native Interface（ JNI）標(biāo)準(zhǔn)成為 java 平臺(tái)的一部分，它允許 java 代碼和其他語言編寫的代碼進(jìn)行交互。 JNI 設(shè)計(jì)的目的是在 java 應(yīng)用程序中調(diào)用其它語言編寫的功能模塊。 圖 24 JNI 調(diào)用關(guān)系圖 標(biāo)準(zhǔn)的 java 類庫可能完成不了所需要的功能特性，或許已經(jīng)有了用其他語言寫成的庫或者程序，而希望在本 java 程序中使用它，則可通過 JNI調(diào)用。實(shí)現(xiàn) JNI 的步驟如圖 25所示。 （ 2）使用 javac命令編譯所編寫的 java類，生成可以再 JVM運(yùn)行的字節(jié)碼。在自動(dòng)生成的頭文件中將聲明有待實(shí)現(xiàn)的 C函數(shù)。 （ 4）將 C/C++程序文件編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫文件，然后將動(dòng)態(tài)庫加載到系統(tǒng)中，然后應(yīng)用程序通過 native接口調(diào)用即可。 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書，符合使用用戶的實(shí)際 要求，系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：計(jì)算器界面友好，方便使用，顯示至少 6位結(jié)果，具有基本的加、減、乘、除功能，能夠判斷用戶輸入運(yùn)算數(shù)是否正確，支持小數(shù)運(yùn)算，具有退格功能，能夠刪除最后一個(gè)輸入，具有清除功能，即 C，具有結(jié)果存儲(chǔ)功能，能夠顯示存儲(chǔ)器狀態(tài)，支持觸屏手機(jī)。在整個(gè)系統(tǒng)中總體模塊控制系統(tǒng)的生命周期，輸入 13 模塊部分負(fù)責(zé)讀取用戶輸入的數(shù)據(jù)，顯示模塊部分負(fù)責(zé)顯示用戶之前輸入的數(shù)據(jù)以及顯示最終的計(jì)算結(jié)果， 計(jì)算模塊部分負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算以及一些其他的功能。 具體的說，總體模塊的作用主要是生成應(yīng)用程序的主類，控制應(yīng)用程序的生命周期。同時(shí)提供了較為直觀的鍵盤圖形用戶界面。 計(jì)算模塊則主要描述了計(jì)算器的整體，實(shí)現(xiàn) 了計(jì)算器的界面，負(fù)責(zé)計(jì)算用戶輸入數(shù)據(jù)，包括加、減、乘、除、等各種計(jì)算功能，記憶數(shù)據(jù)的相關(guān)功能，退格以及清零的功能。系統(tǒng)流程圖如圖 32所示： 14 圖 31 程序流程圖 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)