Android之传感器系统(Gsensor)

2019-01-31 21:06:03
燚智能王工

本文主要从上层的Activity一直分析到kernel的driver，路比较长，不过我喜欢搞清楚架构。

一、应用层的API；

二、Framwork中的处理；

三、C++中的JNI；

四、Kernel的Gsensor-driver；

一、应用层的API

先看一个例子，这个例子是Gsensor的最简单应用，只是用来打印x,y,z的三个值：

public class main extends Activity {
private float x, y, z;
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
SensorManager mSensorManager= (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
Sensor sensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY);
SensorEventListener lsn = new SensorEventListener() {
public void onSensorChanged(SensorEvent e) {
System.out.println(e.value[0]);
System.out.println(e.value[1]);
System.out.println(e.value[2]);
}
public void onAccuracyChanged(Sensor s, int accuracy) {
}
};
mSensorManager.registerListener(lsn, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);
}

public class main extends Activity {
private float x, y, z;
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
SensorManager mSensorManager= (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
Sensor sensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY);
SensorEventListener lsn = new SensorEventListener() {
public void onSensorChanged(SensorEvent e) {
System.out.println(e.value[0]);
System.out.println(e.value[1]);
System.out.println(e.value[2]);
}
public void onAccuracyChanged(Sensor s, int accuracy) {
}
};
mSensorManager.registerListener(lsn, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);
}

public class main extends Activity { private float x, y, z; protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); SensorManager mSensorManager= (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE); Sensor sensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY); SensorEventListener lsn = new SensorEventListener() { public void onSensorChanged(SensorEvent e) { System.out.println(e.value[0]); System.out.println(e.value[1]); System.out.println(e.value[2]); } public void onAccuracyChanged(Sensor s, int accuracy) { } }; mSensorManager.registerListener(lsn, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); }

这段代码中我们重点关注这几个类：SensorManager,SensorEvent；然后我们进入到Framework中看看这两个类是如何实现，它们都做了什么操作。

二、Framework中的处理

相关文件：/frameworks/base/core/java/android/hardware/SensorManager.java；

这个SensorManager主要负责返回传感器类型，从底层获得数据。getSystemService(String name)是根据名字返回相应的Manager，这个机制也比较重要，网上有相关资料，在此不展开讨论了；mSensorManager.getDefaultSensor(type)就是获取指定类型的传感器。这些类型在API手册中都能查到，包括温度传感器，重力感应器等。registerListener注册监听器，这是为了能让ManagerSensor回调正确的接口函数，注册的时候我们可以指定sensor的灵敏度，分四个等级，API手册中有相应介绍。我们来看一下SensorManager的构造函数：

1.获取windowManager实例，监控屏幕旋转状态；

2.初始化sensorList传感器列表；调用了sensors_module_init()和sensors_module_get_next_sensor()两个本地JNI方法；

3.构造SensorThread线程（这里线程并没有开启）；

系统中只维护了一个SensorManager，应用层的调用只是往SensorManager里面注册了一个监听接口，然后使能相应的Sensor，设置Sensor的参数；SensorManager的获取是通过调用getSystemService方法，这个方法会检测SensorManager是否已经存在了，如果存在了一个实例就直接返回这个实例。

下面重点分析一下SensorThread线程，这个线程的开启是在registerListener里面，SensorThread是一个死循环，他通过调用native方法sensors_data_poll方法来轮询下层发来的传感器数据。每次接受到一个数据就会调用代理listener中的onSensorChangedLocked方法，把它封装成一个消息发给自己的messagerHandler，在这里面最终调用注册的onSensorChanged方法，也就是我们上面应用程序接口的中方法。

三、C++中的JNI

相关文件：/frameworks/base/core/jni/android_hardware_SensorManager.cpp；

sensors_module_init()模块初始化-->hw_get_module()-->load()，其实就是把sensor.so的链接库加载进来；

sensor.so是与机器相关的hardware层来实现的，要在hardware下实现相应的sensor.cpp;这个文件就是跟kernel打交道的最底层的文件了。里面主要完成了打开设备文件，读取设备节点的数据。比如我们的Gsensor是走的输入输出子系统，就打开相应的event文件来读取驱动上报的坐标数据。

四、Kernel中的驱动

这个我们的实现比较简单，是走的input子系统。你可以选择用中断模式或者轮询模式来读取设备发来的数据。

五、SensorService(对比SensorManager)

其实还有一个非常重要的类没有说，就是SensorService；现在有必要把整个Sensor总结分析一下了。

系统开启之后会依次启动各种系统服务；源码在SystemServer.java中，在这里系统会new一个SensorService，SensorService中会调用JNI方法_sensors_control_init，对应com_android_server_SersorService.cpp中的android_init();这个主要是初始化SensorDevice的句柄供以后调用；下面是com_android_server_SersorService.cpp注册的JNI方法：

static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"_sensors_control_init", "()I", (void*) android_init },
{"_sensors_control_open", "()Landroid/os/Bundle;", (void*) android_open },
{"_sensors_control_close", "()I", (void*) android_close },
{"_sensors_control_activate", "(IZ)Z", (void*) android_activate },
{"_sensors_control_wake", "()I", (void*) android_data_wake },
{"_sensors_control_set_delay","(I)I", (void*) android_set_delay },
};

static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"_sensors_control_init", "()I", (void*) android_init },
{"_sensors_control_open", "()Landroid/os/Bundle;", (void*) android_open },
{"_sensors_control_close", "()I", (void*) android_close },
{"_sensors_control_activate", "(IZ)Z", (void*) android_activate },
{"_sensors_control_wake", "()I", (void*) android_data_wake },
{"_sensors_control_set_delay","(I)I", (void*) android_set_delay },
};

static JNINativeMethod gMethods[] = { {"_sensors_control_init", "()I", (void*) android_init }, {"_sensors_control_open", "()Landroid/os/Bundle;", (void*) android_open }, {"_sensors_control_close", "()I", (void*) android_close }, {"_sensors_control_activate", "(IZ)Z", (void*) android_activate }, {"_sensors_control_wake", "()I", (void*) android_data_wake }, {"_sensors_control_set_delay","(I)I", (void*) android_set_delay }, };

从这里我们可以看出，SensorService这个类主要是负责控制Sensor设备的。这些JNI函数最终都会调用到我们Sensor.cpp里面的实现。对比我们的SensorManager中JNI的注册：

static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"nativeClassInit", "()V", (void*)nativeClassInit },
{"sensors_module_init","()I", (void*)sensors_module_init },
{"sensors_module_get_next_sensor","(Landroid/hardware/Sensor;I)I",
(void*)sensors_module_get_next_sensor },
{"sensors_data_init", "()I", (void*)sensors_data_init },
{"sensors_data_uninit", "()I", (void*)sensors_data_uninit },
{"sensors_data_open", "([Ljava/io/FileDescriptor;[I)I", (void*)sensors_data_open },
{"sensors_data_close", "()I", (void*)sensors_data_close },
{"sensors_data_poll", "([F[I[J)I", (void*)sensors_data_poll },
};

static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"nativeClassInit", "()V", (void*)nativeClassInit },
{"sensors_module_init","()I", (void*)sensors_module_init },
{"sensors_module_get_next_sensor","(Landroid/hardware/Sensor;I)I",
(void*)sensors_module_get_next_sensor },
{"sensors_data_init", "()I", (void*)sensors_data_init },
{"sensors_data_uninit", "()I", (void*)sensors_data_uninit },
{"sensors_data_open", "([Ljava/io/FileDescriptor;[I)I", (void*)sensors_data_open },
{"sensors_data_close", "()I", (void*)sensors_data_close },
{"sensors_data_poll", "([F[I[J)I", (void*)sensors_data_poll },
};

static JNINativeMethod gMethods[] = { {"nativeClassInit", "()V", (void*)nativeClassInit }, {"sensors_module_init","()I", (void*)sensors_module_init }, {"sensors_module_get_next_sensor","(Landroid/hardware/Sensor;I)I", (void*)sensors_module_get_next_sensor }, {"sensors_data_init", "()I", (void*)sensors_data_init }, {"sensors_data_uninit", "()I", (void*)sensors_data_uninit }, {"sensors_data_open", "([Ljava/io/FileDescriptor;[I)I", (void*)sensors_data_open }, {"sensors_data_close", "()I", (void*)sensors_data_close }, {"sensors_data_poll", "([F[I[J)I", (void*)sensors_data_poll }, };

不难看出，SensorManager主要负责的是数据的传输；

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