【Android】Sensor框架HAL层解读

Android sensor构建

  Android4.1 系统内置对传感器的支持达13种,他们分别是:加速度传感器(accelerometer)、磁力传感器(magnetic field)、方向传感器(orientation)、陀螺仪(gyroscope)、环境光照传感器(light)、压力传感器(pressure)、温度传感器(temperature)和距离传感器(proximity)等。

  Android实现传感器系统包括以下几个部分:

  1. java
  2. JNI 
  3. HAL层
  4. 驱动层

  各部分之间架构图如下:

  

 

 


Sensor HAL层接口

  GoogleSensor提供了统一的HAL接口,不同的硬件厂商需要根据该接口来实现并完成具体的硬件抽象层。

  AndroidSensorHAL接口定义在:hardware/libhardware/include/hardware/sensors.h

  对传感器类型的定义:

#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER       1  //加速度传感器
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD       2  //磁力传感器
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION           3  //方向
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE            4  //陀螺仪
#define SENSOR_TYPE_LIGHT                  5  //环境光照传感器
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE              6  //压力传感器
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE          7  //温度传感器
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY             8   //距离传感器
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY             9
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10   //线性加速度
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR     11
#define SENSOR_TYPE_RELATIVE_HUMIDITY   12    //湿度传感器
#define SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE 13
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  传感器模块的定义结构体如下:

struct sensors_module_t {
    struct hw_module_t common;
    int (*get_sensors_list)(struct sensors_module_t* module,
            struct sensor_t const** list);
};
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  该接口的定义实际上是对标准的硬件模块hw_module_t的一个扩展,增加了一个get_sensors_list函数,用于获取传感器的列表。

  对任意一个sensor设备都会有一个sensor_t结构体,其定义如下:

struct sensor_t {
    const char*     name;       //传感器名字
    const char*     vendor;
    int             version;     //版本
    int             handle;     //传感器的handle句柄
    int             type;       //传感器类型
    float           maxRange;   //最大范围
    float           resolution;    //解析度
    float           power;       //消耗能源
    int32_t         minDelay;    //事件间隔最小时间
    void*           reserved[8];   //保留字段,必须为0
};
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  每个传感器的数据由sensors_event_t结构体表示,定义如下:

typedef struct sensors_event_t {
    int32_t version;
    int32_t sensor;            //标识符
    int32_t type;             //传感器类型
    int32_t reserved0;
    int64_t timestamp;        //时间戳
    union {
        float           data[16];
        sensors_vec_t   acceleration;   //加速度
        sensors_vec_t   magnetic;      //磁矢量
        sensors_vec_t   orientation;     //方向
        sensors_vec_t   gyro;          //陀螺仪
        float           temperature;     //温度
        float           distance;        //距离
        float           light;           //光照
        float           pressure;         //压力
        float           relative_humidity;  //相对湿度
    };
    uint32_t        reserved1[4];
} sensors_event_t;
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  其中,sensor为传感器的标志符,而不同的传感器则采用union方式来表示。

  sensors_vec_t结构体用来表示不同传感器的数据:

typedef struct {
    union {
        float v[3];
        struct {
            float x;
            float y;
            float z;
        };
        struct {
            float azimuth;
            float pitch;
            float roll;
        };
    };
    int8_t status;
    uint8_t reserved[3];
} sensors_vec_t;
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  Sensor设备结构体sensors_poll_device_t,对标准硬件设备hw_device_t结构体的扩展,主要完成读取底层数据,并将数据存储在struct sensors_poll_device_t结构体中;

  poll函数用来获取底层数据,调用时将被阻塞定义如下:

struct sensors_poll_device_t {
struct hw_device_t common;
//Activate/deactivate one sensor
    int (*activate)(struct sensors_poll_device_t *dev,
            int handle, int enabled);
    //Set the delay between sensor events in nanoseconds for a given sensor.
    int (*setDelay)(struct sensors_poll_device_t *dev,
            int handle, int64_t ns);
    //获取数据
    int (*poll)(struct sensors_poll_device_t *dev,
            sensors_event_t* data, int count);
};
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  控制设备打开/关闭结构体定义如下:

static inline int sensors_open(const struct hw_module_t* module,
        struct sensors_poll_device_t** device) {
    return module->methods->open(module,
            SENSORS_HARDWARE_POLL, (struct hw_device_t**)device);
}
 
static inline int sensors_close(struct sensors_poll_device_t* device) {
    return device->common.close(&device->common);
}
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Sensor HAL实现

打开设备时序图

  

  SensorDevice属于JNI层,与HAL进行通信的接口;

  JNI层调用了HAL层的open_sensors()方法打开设备模块,再调用poll__activate()对设备使能,然后调用poll__poll读取数据。

posted @ 2013-11-01 21:30 Leo.cheng 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏