貨櫃（Container）的啟示

最近有一本書（The Box）敘述著貨櫃的深刻涵義。在許多革命性轉折裡，經常出現貨櫃的身影。長榮海運公司總裁張榮發先生深具眼光地大力支持貨櫃，加速改變了整個運輸產業，也改變了人們的生活。回想20多年前的大型IC電路板，它是一種硬體貨櫃；隨之出現的是微軟的Windows，它是軟體貨櫃；兩者威力的加乘效果影響至今。當年李國鼎先生帶動台灣投資建廠，大力支持IC貨櫃，又支持Windows/.NET軟體貨櫃，讓台灣一躍成為亮麗的矽島。如今，手機、數位化汽車等是移動式的硬體貨櫃，而Google Android則是移動式軟體貨櫃。如果這個觀點是正確的話，誰願意像當年台灣的李國鼎先生一樣，深具眼光又勇往直前，大力支持新興貨櫃，則幸運草很可能就會出現在他身旁。

開放（Open）平台的機會

20多年前，硬體規格開放了（如Apple II和IBM PC），帶給台灣巨大的機會；然而，Apple麥金塔（Macintosh）電腦硬體封閉了，台灣產業的機會少了。以此觀之，國外規格對台灣開放了，台灣產業機會就來了。反之，規格封閉了，台灣產業機會就少了。過去數十年來，國外軟體平台規格都沒有充分對台灣開放，台灣軟體（含嵌入式）產業的機會少了。隨然，十年前的Linux平台開放了，不過Linux平台並不完整，無法給予台灣產業足夠的養分。開放環境裡的Linux角色就相當於微軟環境裡的Windows，僅限於這個層級的開放是不充分的。因為Windows + .NET框架才是完整的平台；所以Linux + Android框架才是完整而充分的，才能帶給台灣巨大的機會。

機會：以Android Netbook為例

Linux與Android是互補的角色。從硬體銜接到Linux，從Linux銜接到Android，然後從Android銜接到應用程式，成為一個完整的平台架構。其中，Android的內部含有領域知識（Domain Knowledge），這些知識以框架（Framework）形式表達於系統裡。所以Android是一種特殊領域的框架（Domain-Specific Framework）；例如，目前的Android是屬於手機領域的框架。由於Netbook與手機的領域知識不盡相同，必須抽換掉Android裡的部分領域知識，才能構成Android Netbook商業化產品。基於這個緣故，且台灣擁有最豐富的Netbook領域知識，使得台灣是全球最矚目的Android Netbook開發基地。因此，就以Netbook產業為例，開放的Linux + Android框架為台灣產業帶來蓬勃發展的機會。

Android平台軟體架構

大家最常見的Android平台架構如圖一所示。

《圖一　典型的Android平台架構圖》

圖一說明了：

• ●應用程式（Applications）：依據使用者的期望而將Android框架裡的組件及Library組件組合而成的高階服務。





• ●應用框架（Application Framework）：這是結合Applications與Libraries的幕後主架構。





• ●Android Runtime：主要是Java虛擬機（Virtual Machine）。





• ●Libraries：Android已提供了一些C++程式庫。例如，SQLite資料庫系統、OpenGL 3D繪圖系統等。





• ●Linux核心：Android依賴Linux 來提供核心的服務，例如記憶體管理、進程（Process）管理、執行緒（Thread）管理等。

由於圖一無法透視出台灣產業的著力點，所以以透視圖來表達如圖二。

《圖二　透視型的Android平台架構圖》

這張圖有助於解析台灣產業的著力點。茲分析如下：

• 假設台灣產業的利多是：「軟硬整合、以軟體加值硬體；硬體包裝軟體、讓軟體無限複製。」





• 那麼台灣軟體業的著力點在於：程式庫層（*.SO）。





• 基於*.SO，往下銜接到Driver和硬體組件，以*.SO來加值台灣的硬體組件。





• 基於*.SO，往上銜接到Google支持的Java抽象類別和介面，再銜接到成千上萬的應用層Java子類別，享受「*.SO + 硬體組件」無限複製的商機。





• 於是，創造了「軟硬整合、無限複製」的美好利多。

Android平台開發要點

「做」出新軟體組件

基於上述的解析，台灣產業於Android平台的開發要點是：

• 開發*.SO發揮台灣硬體組件之特色。





• 然後，往上嵌入於Android框架層。

茲將之歸納為三個步驟，筆者稱之為：「軟硬整合三步曲」。

由於台灣IT產業的開發人員對於硬體、BIOS和Linux（Driver）三者極為熟悉，但是對於Android的框架（Framework）部份非常陌生。於是，這三步曲讓開發人員能「知己知彼」，從自己熟悉的「硬體、BIOS和Linux」銜接到還很生疏的「Android框架」，而達到百戰不殆之境界。所謂三步曲就是：

第一步

熟悉上層Java應用組件（如Activity、Service、Broadcast Receiver和

Content Provider）之間的互動模式，如圖三所示。

《圖三　Android應用框架之結構》

第二步

以C/C++開發Android的本地（Native）共享類庫（Shared Library, 即Linux裡的*.SO組件），並銜接（或調用）到自己熟悉的硬體、BIOS和Linux（Driver）。如圖四所示。

《圖四　*.SO向下嵌入到自己的獨特硬體裡》

第三步

撰寫卡榫（Hook）類，將共享類庫（*.SO）向上嵌入到上層的Java應用框架結構裡。

《圖五　*.SO向上嵌入到Android應用框架裡》

此焦點不在於Android商業應用系統開發（Application Development），如Google Map的應用等等。而且假設Android系統能在你的環境裡執行，起步的「移植」（Porting）已經不是你的焦點了，如何進一步邁入產品商業化，才是你目前的焦點所在。基於上述的三步曲，就能逐步「做」出新的商業化產品。

「做」出Android-like整個新平台

剛才已經說明過，本文是從「做」Android軟體組件為出發點。因為這樣對台灣產業最有利了。君不見，20多年前，台灣的IT前輩們不只是想要「用」當時的Apple II或IBM PC，而是想要趁著PC硬體規格開放之潮流，趕快「做」PC的主機板、零組件或整部PC。經過20多年後的今天，台灣業界不要僅僅將Android視為另一種「平台」（Platform），而善加利「用」一番；反而，要趁著Android軟體規格開放之潮流，趕快「做」Android平台裡的*.SO軟體組件，甚至「做」出整個新版的Android-like框架來安裝於Netbook、各式各樣的家電產品裡，甚至應用於所有的傳統產業的產品裡。

擺脫「被外人掐著脖子走」的枷鎖

以「做」的心境來迎接Android軟體規格開放潮流，會有意想不到的效果：讓台灣硬體業擺脫「被外人掐著脖子走」的枷鎖。台灣IT產業的前輩簡明仁先生就形容台灣硬體業「被外人掐著脖子走」，這種感覺對台灣業者而言再熟悉不過了。但是大多數人皆知其然，而不知所以然。即使知其所以然，也各自觀點不同，歸因也不相同。當筆者將這些不同觀點匯集起來，卻得到一個另一個觀點：

• 「台灣嵌入式軟體開發人員，不積極掌握軟體控制（Control）點。」

為什麼這樣說呢？從軟體技術的發展歷史可嗅出一些味道。回想1995年時，為何美國軟體業會放棄當時被視為先進的CORBA標準呢? 其理由很簡單，就是：CORBA是一群軟體服務（Software Service）的集合，都是被動的，準備好並等待應用層級的程式來呼叫它們。這種思維，仍然是當今台灣眾多嵌入式開發者撰寫驅動程式（Driver）的主流思維，所撰寫的軟體都是一群被動的軟體服務之集合。數十年來，似乎未曾想過要去改變一下觀點，因而未能長久未能掌握軟體的控制點，同時連累了台灣的硬體業，讓硬體業者及其產品長期處於被控制的地位。

有許多人會說到：像Linux的服務功能也是被動的呀，嵌入於Linux（或其它OS）的各種驅動程式當然也是屬於被動型的軟體服務呀，這有甚麼錯呢？ 這種觀點只看到問題的一部份而已。就如同說：我的左手只能被動防禦別人的攻擊，這是事實呀，沒辦法的事呀。

然而，就是因為左手只能被動防禦，所以會想到使用右手去主動控制別人。就像Windows作業系統（OS）是被動的服務居多，所以像微軟等軟體業者，放棄CORBA等被動型的軟體服務平台，轉而致力開發COM/DCOM及後來的.NET應用框架去反向呼叫（即控制）應用層級的軟體程式。同樣地，台灣產業也得學習發展自己的系統框架，透過框架來有效掌握軟硬整合系統的控制點。於是：

• 「框架（Framework）是一種絕佳的工具，讓台灣廠家能有效掌握軟體控制點。」

所以Google公司想逐鹿手機軟體市場時，其首要的策略就是大力推出：

• 「積極主動的Android框架＋被動服務型的Linux OS」＝右手＋左手

這種策略，其實跟微軟的”.NET框架＋Windows OS” 策略是一致的。於是，台灣產業應該化被動為主動，積極掌握軟體的控制點。此時，製「做」Android-like軟體框架是台灣產業擺脫「被外人掐著脖子走」苦楚的不二法門。

如果上述「做」Android-like軟體框架是台灣產業前途的一座燈塔。那麼有沒有安全可靠的航線呢？答案是肯定的。台灣軟體業發展軟體框架時，經常陷入共識難求的困境裡，這並非單靠精致的軟體技術所能解決的。例如，Message Queue、Thread model等都是常常出現公說公有理、婆說婆有理的困境裡。甚至，將整個Spring框架納入自己的框架裡，導致無法滿足高效率的需求，引來眾多人的質疑，更陷入無共識的深淵裡。如今，極為完整又開放的Android免費來到台灣，其含有Java應用層和C++系統服務層，前者崇尚簡約之美，後者追求及高效率，即使在資源有限的小小手機裡，都能表現出力與美兼具特色。於是，台灣業界有了邏輯清晰完整的、可執行測試的Android開放原始程式，可做為台灣嵌入式軟體領域（包括手機、電信產業）最具有代表性的框架開發樣本。因此，以往台灣開發框架的不利因素已經不復存在了。台灣軟硬產業終於可以大力發展Android-like框架，掌握控制點，振翅高飛，翱翔天際了。

結論和建議

欲實現本文所敘述的台灣產業前景，最大的阻礙就在於人們的觀點了。例如，台北許多軟體業者基於從天空鳥瞰的「從上而下」的觀點（請見圖二），希望在Android平台上開發許多行動應「用」軟體系統，但是對於「平台之內」及「平台之下」的部分皆視為黑箱而莫不關心。當我們從台北搭乘高速鐵路到新竹，就會發現新竹許多硬體業者，持著由下而上之觀點，只關心著工研院所研發來搭配Android的雙核心PAC Duo多媒體處理器，可為國內IC晶片業者省下授權金並加速Android行動裝置上市。其對「平台之內」及「平台之上」的部分也視為黑箱而無太多關懷。如圖六所示。

《圖六　兩個觀點之間的黑暗鴻溝》

雖然從台北到新竹的距離僅約一百公里，但是40年來無論兩個觀點是如何地明亮和先進，都無法看清兩者之間的黑暗鴻溝。很可能是這道心智觀點的扭曲而造成的鴻溝，讓台北的應用軟體業日益式微，也讓竹科的優勢日益消失。即使當今極為先進的Android出現了，兩地業者仍然以舊觀點去看待它，則黑暗鴻溝將依就逐漸加深與擴大。那麼，何不加個新觀點：把Android視為白箱，打開了Android平台之後，會發現Android像一張桌子，含有桌面與桌腳，如圖七。

《圖七　兩個觀點之間的黑暗鴻溝消失了》

當台北觀點涵蓋了桌面，而新竹觀點涵蓋了桌腳時，黑暗鴻溝就消失了。竹科和工研院不再以提供新型PAC Duo處理器及其BSP為滿足了。因為提供PAC Duo處理器只是必備條件，還需要充分條件：提供BSP與Android框架之間的桌腳部份。並且善用Android的桌面與桌腳之間的「卡榫」（Hook）軟體機制，才能將桌腳配到桌面，成為完整的桌子。

基於桌面與桌腳之間的「卡榫」機制，就能隨時抽換桌腳，來發揮底層硬體組件之特色，也讓台灣硬體組件能不斷推陳出新。於是，Android不僅提供給台灣一條軟硬整合的實踐之路，同時，也如同「貨櫃」曾經帶給海運業和陸地運輸業無限蓬勃發展一般，將給予台灣無限繁榮之機會。

--作者為台灣Android論壇主席、同時也是遠聯科技嵌入式軟體技術顧問---