[Android的系統移植與平台開發]Sensor HAL框架分析[1]

1. Sensor的概念

Sensor即傳感器，在當前智能手機上大量存在：G-Sensor、LightsSensor、ProximitySensor、TemperatureSensor等，其作為Android系統的一個輸入設備，對於重視用戶體驗的移動設備來說是必不可少的。Sensor雖然是一個輸入設備，但是它又不同於觸摸屏，鍵盤，按鍵等這些常規的輸入設備，因為Sensor的數據輸入從傳感器硬件到設備的，而常規的輸入設備是從用戶到設備的，比如：溫度傳感器用於感知溫度的變化，采樣傳感器數據上報給設備。而傳感器硬件的工作與否，采樣精度是由用戶來控制的，所以對應Sensor而言是其工作方式是雙向的，即：控制硬件的控制流，硬件上報的數據流。這也決定了Sensor的框架不同與觸摸屏等常規輸入子系統。

本章節主要研究的Sensor框架代碼與SensorHAL的實現細節，一切還是從Sensor框架開始，首先來回顧下Led HAL的實現框架。

 

 

Led HAL是我們自己實現的，主要分為四部分：

Led App：Led的應用程序

Led Service框架：Led應用的API提供者

LedService本地：LedService服務的本地實現，上層與底層的通信轉化接口

Led HAL Stub：HAL層代碼，具體硬件驅動操作接口

很明顯，我們寫的Led HAL代碼是典型的控制流，反饋結果就是Led燈的亮與滅，它的架構不適用於Sensor架構，具體有如下幾點：

l Led是單純的控制流，而Sensor是控制流與數據流

Sensor的數據流不是實時的，而是有采樣速率，並且數據不是連續的，阻塞在讀取硬件設備數據上，只有數據得到才返回。

l Sensor是提供給所有傳感器的通用框架，不是針對某一特定硬件的架構

Sensor包含多種類型，在上層和底層都有對Sensor具體類型的屏蔽，讓它通用所有傳感器。

l Sensor的服務不是由應用程序創建啟動的，應該是伴隨系統啟動的

任何一個應用程序裡都可以使用Sensor服務，這決定了Sensor服務應該伴隨系統啟動。

 

2. Sensor的框架分析

本節是本系列第一個分析的具體設備的框架，從Android SensorService的注冊啟動開始，到應用程序獲得SensorManager注冊傳感器監聽器，詳細分析從應用層到Java框架層再到本地代碼，最後調用HAL層全部過程。

 

1.1 Sensor服務的啟動

 

由前面Android啟動流程章節可知，Zygote啟動起來後，運行的每一個Java進程是SystemServer，它用來啟動並管理所有的Android服務：

public static void main(String[] args) {

…

System.loadLibrary("android_servers");

init1(args);

}

由SystemServer的main方法可知，其加載了libandroid_servers.so的庫，並且調用了init1()方法。

我們通過下面的命令來找到該庫的編譯目錄：

find ./frameworks/base –name Android.mk –exec grep –l libandroid_servers{}\;

通過打印的信息知道，其對應的源碼目錄在：frameworks/base/services/jni/下，其實Android框架層的代碼的特點就是Java目錄下存放的是對應的Java框架代碼，對應的jni目錄下是對應的本地代碼。

在這個目錄所有的代碼最重要的就是：com_android_server_SystemServer.cpp：

namespace android {

extern "C" int system_init();

static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv*env, jobject clazz)

{

system_init();

}

/*

* JNIregistration.

*/

static JNINativeMethod gMethods[] = {

/* name,signature, funcPtr */

{"init1", "([Ljava/lang/String;)V", (void*) android_server_SystemServer_init1},

};

 

int register_android_server_SystemServer(JNIEnv* env)

{

returnjniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/SystemServer",

gMethods, NELEM(gMethods));

}

}; // namespace android

代碼不是很多，也比較好讀，調用jniRegisterNativeMethods方法注冊SystemServer的Java方法也本地方法映射關系，jniRegisterNativeMethods是一個本地方法的注冊Helper方法。

SystemServer.java在加載了libandroid_servers.so庫之後，調用了init1()，通過上面代碼中的映射關系可知，它調用了本地的android_server_SystemServer_init1方法，該方法直接調用system_init()，其實現在frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp中實現：

extern "C" status_t system_init()

{

LOGI("Entered system_init()");

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

LOGI("ServiceManager: %p\n", sm.get());

sp<GrimReaper> grim = new GrimReaper();

sm->asBinder()->linkToDeath(grim, grim.get(), 0);

 

charpropBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];

property_get("system_init.startsurfaceflinger", propBuf,"1");

if(strcmp(propBuf, "1") == 0) {

// Startthe SurfaceFlinger

SurfaceFlinger::instantiate();

}

 

property_get("system_init.startsensorservice", propBuf,"1");

if(strcmp(propBuf, "1") == 0) {

// Startthe sensor service

SensorService::instantiate();

}

LOGI("Systemserver: starting Android runtime.\n");

AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();

 

LOGI("System server: starting Android services.\n");

JNIEnv* env =runtime->getJNIEnv();

if (env ==NULL) {

returnUNKNOWN_ERROR;

}

jclass clazz= env->FindClass("com/android/server/SystemServer");

if (clazz ==NULL) {

returnUNKNOWN_ERROR;

}

jmethodIDmethodId = env->GetStaticMethodID(clazz, "init2","()V");

if (methodId== NULL) {

returnUNKNOWN_ERROR;

}

env->CallStaticVoidMethod(clazz, methodId);

 

LOGI("System server: entering thread pool.\n");

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

LOGI("System server: exiting thread pool.\n");

}

如果了解Binder機制的話，應該知道，sp<ProcessState> proc(ProcessState::self())打開Binder驅動並會創建一個ProcessState對象並維持當前進程的Binder通信的服務器端。

如果系統屬性裡配置了system_init.startsensorservice 屬性為1，則通過SensorService::instantiate()啟動Sensor服務。

對於初學者最頭疼的就是追面向對象代碼中的重載，重寫的代碼了，SensorService::instantiate()調用的是其父類的方法，我們可以通過子類的定義找其繼承關系，然後順著繼承關系再來查找方法的實現，如果在子類裡和父類裡都有方法的實現，那麼看參數的匹配，如果參數都相互匹配，那麼就是所謂的重寫，調用的是子類的方法。SensorService的定義如下：

@frameworks/base/services/sensorservice/SensroService.h

class SensorService :

publicBinderService<SensorService>,

publicBnSensorServer,

protectedThread

{

通過SensorService的定義可知，在當前類裡沒有instantiate方法的聲明，說明其調用的是父類的方法，其繼承了BinderService，BnSensorServer，Thread類（難道SensorService是一個線程？？），順著繼承關系找，在BinderService裡可以找到instantiate方法的聲明。

@frameworks/base/include/binder/BinderService.h

template<typename SERVICE>

class BinderService

{

public:

staticstatus_t publish() {

sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());

returnsm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE());

}

 

static voidpublishAndJoinThreadPool() {

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());

sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE());

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

 

static void instantiate() { publish(); }

 

staticstatus_t shutdown() {

returnNO_ERROR;

}

};

通過上面代碼分析可知，instantiate方法創建了SensorService並通過addService將自己新創建的SensorService服務添加到Android服務列表裡了。

Ok，那我們來到SensorService服務中。

@frameworks/base/services/sensorservice/SensorService.cpp

SensorService::SensorService()

:mInitCheck(NO_INIT)

{

}

void SensorService::onFirstRef()

{

LOGD("nuSensorService starting...");

SensorDevice& dev(SensorDevice::getInstance());

…

SensorService的構造方法比較簡單，初始化了成員變量mInitCheck為NO_INIT。

要注意構造方法後面的onFirstRef方法，它是Android系統裡引用計數系統裡的一個方法。當RefBase的子類對象被第一次強引用時自動調用其方法，所以當第一次使用SensorService服務裡該方法被自動回調。

形如：

sp< ISensorServer> sm(mSensorService);

注：關於引用計數系統，如果讀者不太了解，請參考鄧凡平老師的：深入理解：Android系統核心 卷I中的三板斧部分。

SensorService的啟動到此暫停，等待上層應用的使用SensorService服務並調用onFirstRef方法。

轉自：http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8090474