Модификация стоковых прошивок для Android. Часть 1
Несколько лет назад, когда я впервые познакомился с Android, я услышал от своего коллеги по работе, что Android предусматривает возможность установки модифицированных или самодельных прошивок. Признаться, тогда я был далек от этого. И даже пол года назад меня едва интересовали подобные вещи. Глубоко в душе, я был уверен: то, что делает производитель, уже предназначено для нормального использования.
Каково же было мое разочарование, когда я приобрел телефон из поднебесной, где заводскими настройками было запрещено использование Google, Skype, Facebook и других приложений. В принципе, на некоторые вещи можно было закрыть глаза, но когда мой телефон не подразумевал использование учетной записи Google — я взял с себя обещания обязательно разобраться во что бы мне это не стало.
Прошло пол года и мои кастомные прошивки с успехом используются по всему миру.
В данной серии статей пойдет речь о том, как делать reverse программирование для Android, реализовывать патчи, твики и моды.
Преамбула
И так! Давайте сперва определимся с понятиями, которые будут использоваться в данной статье. Ваше привычное понимание, при этом, может сильно отличаться.
Патч — изменение или замена существующего программного кода с целью модификации алгоритма программы.
Мод — как правило, добавление дополнительного функционала в существующий программный код без изменения алгоритма.
Твик — усовершенствование функционала программы с целью облегчения доступа к параметрам системы.
Также хочу заметить, что все примеры будет взяты для телефона HTC, но это не значит, что данная информация не может быть использована на других телефонах.
Обращаю ваше внимание, что я, как автор, не несу ответственности за возможную потерю данных на вашем телефоне в результате использования информации ниже.
Подготовка среды
Обойдусь без подробных инструкций как пользоваться тем или иным программным обеспечением. Если вам интересна данная статья и вы дочитали до этих строк, то я надеюсь, что вы уже опытный пользователь и имеете опыт использования, ну или хотя бы экспериментирования в данной области. Инструкций, статей и результатов тестирования полно в открытом доступе, впрочем, как и на Хабре. Также обойдусь без описания некоторых терминов, иначе статья получится очень большой и нудной. Будем писать только по делу. Уверен, что среда у вас уже давно стоит. Если нет, то предлагаю скачать и установить.
1. Android SDK. Это среда разработки приложений для Андроид. Для того чтобы делать модификации, нам обязательно придется проверять наш программный код. Среда разработки самое лучшее, что мы можем использовать.
2. Android Kitchen. Данная утилита позволит вам работать с образами системных партиций официальной ну или неофициальной прошивки.
3. JD-GUI. Декомпилятор программного кода языка Java. Сразу отмечу, что это самый лучший декомпилятор в плане удобства использования.
4. DJ Java Decompiler. Еще один декомпилятор, или дизассемблер, как некоторые любят называть, программного кода языка Java. Не удобен в плане использования, но разбирает код, который иногда не понимает JD-GUI.
5. smali. Еще один дизассемблер, но уже dalvik кода. smali нужен для дизассемблирования, а backsmali ассемблирования кода.
6. dex2jar. Утилита для конвертации исполняемых файлов Dalvik кода.
Преобразование прошивки
Разумеется, прошивка, которая стоит у вас на телефон от производителя оптимизирована с целью сокращения энергопотребления. Для того чтобы прошивку можно было изменять, ее необходимо преобразовать в формат, позволяющий изменять код. Для этого используется Android Kitchen. Можно конечно и руками, как я и делал раньше, пока не нашел эту самую «кухню». Как вытаскивать системную область из телефона, устанавливать среду, делать DEODEX прошивки, вы можете прочитать в интернете. Если вам уже ничего не понятно, я думаю стоит повременить со статьей, пока вы не наберете достаточно опыта.
После того, как прошивка из оптимизированного вида (ODEX — оптимизированный dalvik исполняемый код, если мне не изменяет память) стала DEODEX (то бишь НЕ оптимизированной), все исполняемые файлы готовы к модификации.
Непосредственно модификации
Создание патчей
Как я уже и рассказывал, мой телефон изначально имел запрет на использование Google. Ну хоть ты тресни, на Playstore не зайти, учетную запись не настроить, телефонная книга толком не синхронизируется. Зачем нужен такой Android? Долго копаясь в логах (logcat) самого устройства, я нашел записи, которые говорили о том, что использование Google запрещено. Самое не удобное в Android, вы видите лог, но не знаете какое системное приложение его производит. Чтобы отыскать от куда ноги растут, мне пришлось распотрошить все системные приложения до дизассемблированного Java кода. Это заняло достаточно времени, но я до сих пор пользуюсь проделанной работой при анализе и поиске нужного кода. Этапы получения подобного инструментария следующие:
1. Сделать DEODEX всей прошивки
2. Вашу новую DEODEX прошивку надо будет собрать и прошить на телефон. Как это делается — тема другой статьи.
3. Из каждого файла, находящегося в /system/framework вытащить файл classes.dex и переконвертировать в JAR посредством dex2jar.
4. Каждый полученный JAR открыть в JD-GUI и пере-сохранить в исходный код
5. Распаковать исходный код из архива.
В итоге у меня получилось столько папок, сколько было JAR файлов в /system/framework, и каждая папка имела структуру исходных кодов Java.
Путем несложных манипуляций, я быстро отыскал то место, которое генерировало записи в logcat.
Не будем рассматривать всю логику запрета, так как для каждого случая это отдельная история. Мне пришлось потратить пару часов, прежде чем я нашел где производятся проверки, построить в голове блок схему алгоритма и понять куда надо лезть, чтобы алгоритм чуть чуть «попортить».
Оказалось все просто. Есть подпрограмма, которая на основе заранее установленных констант, при обращении отвечала, относится ли телефон к Китаю или же нет.
Код находился в файле HTCExtension.jar, а класс, который содержал данную подпрограмму находился в \com\htc\util\contacts\BuildUtils$Customization.java
Распаковка и анализ оригинального файла
1. Сперва нам надо взять оригинальный DEODEX JAR файл, который отвечает за нужную нам часть кода. В нашем случае HTCExtension.jar.
2. Открыть любым архиватором и вытащить от туда classes.dex
3. С помощью конвертера dex2jar преобразовать его в JAR файл. Команда: dex2jar.bat classes.dex
4. Открыть полученный classes_dex2jar.jar файл в JD-GUI.
5. Да, чаще всего JD-GUI декомпилирует код не так как он выглядит в оригинале, оно и понятно, но читать вполне можно. В исходнике мы видим, что подпрограмма проверяет параметры проекта и языковой флаг прошивки. В нашем прискорбном случае возвращается значение TRUE.
6. Чтобы сделать патч, нам надо дизассемблировать сам Dalvik код. Для этого используем baksmali. Удобнее всего создать отдельную папку и положить туда три файла вместе: HTCExtension.jar, smali.jar и baksmali.jar. Даем команду java -Xmx512m -jar baksmali.jar -a -d -o HTCExtension -x HTCExtension.jar
— это API вашей версии Android. Для JB — это 16
— папка, где находятся все фреймворки прошивки.
В моем случае это была команда
java -Xmx512m -jar baksmali.jar -a 16 -d S:\dev\Android\Android-Kitchen\WORKING_JB_15\system\framework -o HTCExtension -x HTCExtension.jar
7. В нашей вновь созданной папке появилась папка HTCExtension, а в ней наши файлы с Dalvik кодом.
8. Отыскиваем файл по пути \com\htc\util\contacts\BuildUtils$Customization.java и смотрим код:
9. Страшно, не правда ли? Ничего же не понятно. Но, это дело поправимое. Создав несколько своих патчей и набив тем самым руку, вы легко сможете модифицировать код без сторонних средств. В нашем случае, в этом коде
происходит присваивание переменной v0 значение 1, то есть TRUE. Далее идут всякие проверки, и если телефон не китайский, то значение переменной изменяется:
10. Самый простой способ спасти отца русской демократии, это изменить код на следующий:
, то есть поменять значение переменной с 1 на 0. То есть что бы ни было, всегда бы возвращалось значение FALSE и в JD-GUI код выглядел бы как
11. Да, метод ,будет работать. Но мы же не ищем легких путей — это раз. Во-вторых не совсем красиво. Хочется кода что-то вроде
12. А как нам получить Dalvik код данного исходного кода? Для новичков мы сделаем небольшой трюк.
Создание Dalvik кода
1. Открываем Android SDK.
2. Создаем новый проект, и в наш единственный тестовый класс пишем следующий код
3. Компилируем наш проект и затем берем собранное приложение из рабочей области.
4. Кладем собранное приложение в папку, где мы с вами потрошили JAR файл.
5. Даем команду
8. Все, код для патчинга готов.
Накатывание патча
1. Dalvik код замусорен маркерами, указывающими строку кода в оригинальном исходном файле. Это нужно при выводе ошибок, если таковые имеются в вашей программе. Без указаний строк код также прекрасно работает.
2. Удаляем строки с нумерацией строк, копируем и заменяем метод (подпрограмму) в нашем \com\htc\util\contacts\BuildUtils$Customization.java файле.
3. Сохраняем файл. Да, забыл сказать, редактор нужен нормальный, например Notepad++ или EditPlus. Кому какой нравится.
Компиляция и сборка патченного JAR файла
1. С помощью backsmali мы распотрошили наш JAR файл, а теперь его надо собрать обратно.
2. Даем команду java -Xmx512m -jar smali.jar -a 16 HTCExtension -o classes.dex
3. В нашей папочке появляется файлик classes.dex
4. Снова открываем HTCExtension.jar файл архиватором и заменяем в нем существующий classes.dex на наш только что созданный.
5. Все, наш HTCExtension.jar содержит модифицированный программный код.
Замена оригинального файла на патченный
Обычно, для рядовых пользователей создаются специальные скрипты, которые через recovery заменяются. Но нам такое не интересно. Во-первых долго и нудно, во-вторых мы же опытные пользователи и можем себе позволить некоторые тонкости.
1. Заменить текущий рабочий файл можно следующими командами, если у вас уже стоит DEODEX прошивка и имеется root доступ:
1-ая команда закидывает патченный файл на флешку
2-ая команда открывает shell
3-ая команда дает root доступ
4-ая команда монтирует систему в режим чтения/записи
5-ая команда делает резервную копию файла
6-ая команда перезаписывает существующий файл новым патченным.
7-ая команда настраивает разрешения
8-ая команда удаляет кэш
9-ая команда делает перезагрузку устройства.
2. Спасибо что дочитали до этого пункта, осталось немного.
3. После перезагрузки ваш новый патченный код вступит в силу.
4. Если код не работает или выскакивает ошибка, то путем не хитрых комбинаций можно вернуть назад резервную копию.
Эпилог
Да, кому-то показалось данная статья слишком специфичной, кому-то мало-понятной, а кому-то бесполезной. Я специально обошелся без углубленной детализации и иллюстраций как это все выглядит в живую и на практике. Во-первых, данный труд будет неблагодарный и только породить еще больше вопросов. Во-вторых, не хочу видеть армию пользователей на форумах, которые жалуются, что убили свой телефон.
К следующей статье я расскажу как делать Твики. Будет пример использования автоматической записи телефонных звонков родными средствами телефона. Спасибо за ваше внимание.
Источник
Мобильный телефон своими руками. Часть 1
Недавно на хабре был пост про то, как некие умельцы из Массачусетсого Технологического создали «самодельный» мобильный телефон. Я думаю, пришла пора доказать, что наши месье тоже знают толк в из… э… в изысканных удовольствиях.
Итак, представляю вашему вниманию мобильный телефон, собранный практически «на коленке»!
Всех заинтересованных прошу под кат. Много картинок!
В связи со значительным объёмом материала статья будет в двух частях. В первой части будет приведено описание аппаратной части, а во второй части будут рассмотрены AT-команды модуля и приведены примеры их использования.
Итак, начнём.
Краткое описание
«Сердцем» телефона является GSM-модуль Quectel M10, обладающий широкими функциональными возможностями, включая как телефонную связь, так и передачу данных. Также устройство имеет источник питания, позволяющий питать устройство от источника 12В (например, свинцово-кислотного аккумулятора), интерфейс RS-232, клавиатуру, антенну, держатель SIM-карты и разъём подключения гарнитуры.
Модуль M10-TE-A
Начнём с блока питания
Блок питания
Блок питания обеспечивает питание устройства напряжениями +4,1В (ток до 2А), +5В (ток до 500 мА), +3,3В (ток до 100 мА). Напряжение 4,1В нужно для питания GSM-модуля. GSM-модули предъявляют весьма высокие требования к источнику питания. Источник питания модуля должен иметь напряжение от 3.4 В до 4.5В при токе до 2А, при этом амплитуда пульсаций при скачкообразном изменении тока нагрузки от нуля до максимума не должна превышать 400мВ. На рис. 1 показана допустимая амплитуда пульсаций питающего напряжения при работе модуля.
Рис. 1. Допустимые пульсации напряжения питания при работе GSM-модуля.
Изначально предполагалось, что устройство будет содержать микроконтроллер с напряжением питания 3.3 В и дисплей, для питания подсветки которого нужно будет напряжение 5В. На данном этапе предположим, что ток по каналу 5В не превышает 0.5А. Входное напряжение источника питания выберем равным 12В. Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема источника питания (pdf)
Схема не лишена недостатков, и в основном использует то, что было у меня «под рукой». Для серийной продукции такое решение, конечно, мало подходит, но для экспериментов вполне годится. Не будем подробно останавливаться здесь на работе этой схемы и на расчетах номиналов, так как они элементарны и подробно описаны в документации на соответствующие микросхемы.
Итак, собираем схему на макетной плате (рис. 3) и проводим испытания под нагрузкой, при этом контролируя температуру тепловыделяющих элементов. Испытания пройдены успешно.
Если вы собираетесь использовать только GSM-модуль, без других узлов, то источники +5В и 3,3В не нужны.
Рис.3. Плата источника питания
Плата клавиатуры
Схема платы клавиатуры практически без изменений взята из документации на модуль. Однако, уже после того, как она была собрана, оказалось, что ряд кнопок не поддерживается данной версией модуля. В принципе, можно вообще не подключать клавиатуру к модулю, все действия с модулем можно производить с помощью AT-команд через UART.
Схема клавиатуры приведена на рис. 4. Диоды служат для защиты модуля от статического напряжения.
Рис.4. Схема клавиатуры (pdf)
Рис.5. Плата клавиатуры
Плата GSM-модуля
Переходим к основной плате.
Так как устройство собрано на макетной плате, я решил использовать не модуль Quectel M10, который распаивается на плате, а его «производную», модуль с модулем M10-TE-A, имеющий разъём IDC с шагом контактов 1,27мм (двухрядная розетка). Антенна подключается к специальному маленькому разъёму (GSC) через переходник GSC-SMA. В серийном устройстве, на нормальной плате, разумеется, имеет смысл использовать обычный модуль M10. Следует иметь в виду, что M10 и M10-TE-A имеют разную нумерацию выводов, поэтому схему также придётся скорректировать.
Итак, схема платы:
Рис.6. Схема платы GSM (pdf)
Схема содержит модуль, держатель SIM-карты, разъем для подключения гарнитуры, разъем клавиатуры и пару микросхем: интерфейс RS-232 и вспомогательную микросхему для подключения к модулю пъезоизлучателя и светодиода. Никаких особых схемотехнических изысков здесь нет, практически всё взято из документации на модуль.
Ещё пара слов про подключение клавиатуры. Так как ряды ROW3, ROW4 и столбец COL4 не используются модулем, я решил задействовать их для кнопок включения и выключения модуля.
Дисплея телефон тоже не имеет. Хотя модуль имеет выводы для прямого подключения дисплея, его всё равно нельзя подключить, так как эта функция (как и многие другие) отключена у модулей, поступающих в открытую продажу.
Для питания часов реального времени используется ионистор (конденсатор ёмкостью 1Ф, большая круглая штука на плате). Если часы не нужны, его можно не устанавливать.
Сборка
Итак, пришла пора собрать наш конструктор:
Рис. 8. Всё готово к сборке
Рис. 9. Телефон в сборе
Теперь можно вставить SIM-карту, подключить питание, подключить телефон к компьютеру через COM-порт и приступить к исследованию AT-команд.
Пара слов про бюджет.
Бюджет
Модуль Quectel M10-TE-A 665,64 р.
Антенна 120 р.
Держатель SIM-карты SCV-W2523X-06-LF 21,80р
Кабель-переходник GSC-SMA — 161,86р.
Остальные комплектующие найдены в радиусе трёх метров.
В заключение первой части
В следующей части будут рассмотрены AT-команды, поддерживаемые модулем.
Ссылки
К сожалению, на сайте производителя представлена далеко не полная информация о модуле. Большая часть pdf-файлов не выложена в открытый доступ, тем не менее, в сети можно найти некоторые из них. Я взял на себя труд собрать эти файлы и выложить для скачивания.
1. M10_ATC_V1.03.pdf — справочник по AT-командам модуля M10
2. M10_EVB_UGD_V1.01.pdf — описание отладочной платы на базе модуля M10
3. M10_GSM_Module_Specification.pdf — краткое описание модуля M10
4. M10_HD_V1.02.pdf — Hardware Design
5. M10-TE-A_HD_V1.01.pdf — описание платы на основе модуля M10
6. GPRS_Startup_UGD_V101.pdf — установка модема в Windows
7. GSM_UART_AN_V100.pdf — подключение устройств к UART
8. RF LAYOUT_AN_V1.0.pdf — подключение антенны к модулю
9. GSM_Location_ATC_V10.pdf — запрос координат и времени
Документы, описывающие работу с FTP, HTTP, MMS, SMTP и TCP/IP соответственно:
10. GSM_FTP_ATC_V100.pdf
11. GSM_HTTP_ATC_V100.pdf
12. GSM_MMS_ATC_V101.pdf
13. GSM_SMTP_ATC_V11.pdf
14. GSM_TCPIP_AN_V101.pdf
PS. Если у вас не открываются ссылки, попробуйте скачать здесь:
PDF (одним архивом)
Схемы (одним архивом)
Источник
