3. 开发环境搭建：Ubuntu系统配置、Android源码下载与编译、交叉编译工具链配置、NDK环境准备

在开始集成第三方算法库之前，必须搭建一套完整、可复现的开发环境。本章将按照从底层操作系统到上层编译工具链的顺序，逐步完成 Ubuntu 系统配置、Android 源码（AOSP）下载与编译、交叉编译工具链配置以及 NDK 环境准备。这套环境是后续所有 HAL 层开发、算法集成和调试工作的基础。

3.1 Ubuntu 系统基础配置

推荐使用 Ubuntu 20.04 LTS (Focal Fossa) 或 22.04 LTS (Jammy Jellyfish) 作为宿主操作系统。AOSP 官方对这两个版本有较好的支持。

3.1.1 系统依赖包安装

编译 AOSP 和 Camera HAL 需要大量系统库和工具。执行以下命令安装核心依赖：

sudo apt update
sudo apt install -y git-core gnupg flex bison build-essential zip curl zlib1g-dev \
  gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 libncurses5 lib32ncurses5-dev \
  x11proto-core-dev libx11-dev lib32z1-dev libgl1-mesa-dev libxml2-utils \
  xsltproc unzip fontconfig python3 python3-pip openjdk-11-jdk

3.1.2 Git 与 Repo 工具配置

Android 源码使用 repo 工具管理多个 Git 仓库。配置步骤如下：

1. 安装 Git 并配置用户信息：

   git config --global user.name "Your Name"
   git config --global user.email "your.email@example.com"

2. 安装 Repo 工具：

   mkdir -p ~/bin
   curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
   chmod a+x ~/bin/repo
   export PATH=$PATH:~/bin

3. 将 PATH 写入 ~/.bashrc：

   echo 'export PATH=$PATH:~/bin' >> ~/.bashrc
   source ~/.bashrc

3.2 Android 源码下载与编译

Camera HAL 是 AOSP 的一部分，因此需要完整的 Android 源码树。以下步骤以 Android 13 (T) 为例。

3.2.1 源码下载流程

3.2.2 编译环境初始化与目标选择

源码同步完成后，执行以下命令初始化编译环境：

source build/envsetup.sh
lunch aosp_arm64-userdebug

lunch 命令选择编译目标。常用组合如下：

3.2.3 编译 Camera HAL 模块

全量编译耗时较长，开发阶段建议只编译 Camera 相关模块：

# 编译 Camera HAL 实现
make android.hardware.camera.provider@2.7-impl -j$(nproc)

# 编译 Camera 服务
make cameraserver -j$(nproc)

# 编译所有 Camera 相关模块（推荐）
make camera -j$(nproc)

3.3 交叉编译工具链配置

Camera HAL 最终运行在 ARM64 设备上，但开发在 x86_64 主机上进行，因此需要交叉编译工具链。AOSP 自带工具链，但集成第三方算法库时通常需要独立配置。

3.3.1 AOSP 自带工具链

执行 lunch 后，AOSP 会自动设置交叉编译环境变量：

echo $CC
# 输出类似： prebuilts/clang/host/linux-x86/clang-r450784d/bin/clang

echo $CXX
# 输出类似： prebuilts/clang/host/linux-x86/clang-r450784d/bin/clang++

这些工具链位于 prebuilts/ 目录下，支持 ARM、ARM64、x86、x86_64 目标架构。

3.3.2 独立交叉编译工具链（用于第三方算法库）

当第三方算法库使用 CMake 或 Makefile 构建时，需要显式指定交叉编译器。推荐使用 Android NDK 提供的独立工具链：

# 使用 NDK 的 make_standalone_toolchain.py 脚本（NDK r23+）
python $ANDROID_NDK/build/tools/make_standalone_toolchain.py \
  --arch arm64 \
  --api 33 \
  --install-dir ~/toolchains/aarch64-linux-android

# 设置环境变量
export PATH=$PATH:~/toolchains/aarch64-linux-android/bin
export CC=aarch64-linux-android33-clang
export CXX=aarch64-linux-android33-clang++

3.4 NDK 环境准备

NDK（Native Development Kit）是编译 C/C++ 原生代码的核心工具集，也是集成第三方算法库的桥梁。

3.4.1 NDK 版本选择与下载

下载与解压：

wget https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r25c-linux.zip
unzip android-ndk-r25c-linux.zip -d ~/
export ANDROID_NDK=~/android-ndk-r25c

3.4.2 NDK 目录结构解析

理解 NDK 目录结构有助于正确配置编译脚本：

android-ndk-r25c/
├── build/          # 构建系统和 cmake 工具链文件
├── meta/           # 平台和架构元数据
├── ndk-build/      # ndk-build 脚本（传统构建方式）
├── platforms/      # 各 API 级别的系统库和头文件
├── prebuilt/       # 主机工具（linux-x86_64）
├── python-packages/
├── shader-tools/
├── simpleperf/     # 性能分析工具
├── sources/        # 公共库源码（cxx-stl, cpufeatures 等）
├── toolchains/     # 交叉编译工具链（llvm, gcc 等）
└── ndk-build       # 入口脚本

3.4.3 验证 NDK 环境

编写一个简单的 C 程序，使用 NDK 交叉编译验证：

// hello_hal.c
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Camera HAL NDK environment OK!\n");
    return 0;
}

$CC -o hello_hal hello_hal.c
file hello_hal
# 输出： ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV)

3.5 开发环境整体架构

下图展示了开发环境中各组件之间的关系和数据流：

3.6 环境验证清单

完成上述配置后，使用以下清单逐项验证环境正确性：

3.7 本章小结