【Android】Sensor框架HAL層解讀

Android sensor構建

　　Android4.1 系統內置對傳感器的支持達13種，他們分別是：加速度傳感器(accelerometer)、磁力傳感器(magnetic field)、方向傳感器(orientation)、陀螺儀(gyroscope)、環境光照傳感器(light)、壓力傳感器(pressure)、溫度傳感器(temperature)和距離傳感器(proximity)等。

　　Android實現傳感器系統包括以下幾個部分：

1. java層
2. JNI層 
3. HAL層
4. 驅動層

　　各部分之間架構圖如下：

　　

 

 

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Sensor HAL層接口

　　Google為Sensor提供了統一的HAL接口，不同的硬件廠商需要根據該接口來實現並完成具體的硬件抽象層。

　　Android中Sensor的HAL接口定義在：hardware/libhardware/include/hardware/sensors.h

　　對傳感器類型的定義：

#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER       1  //加速度傳感器
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD       2  //磁力傳感器
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION           3  //方向
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE            4  //陀螺儀
#define SENSOR_TYPE_LIGHT                  5  //環境光照傳感器
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE              6  //壓力傳感器
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE          7  //溫度傳感器
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY             8   //距離傳感器
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY             9
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10   //線性加速度
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR     11
#define SENSOR_TYPE_RELATIVE_HUMIDITY   12    //濕度傳感器
#define SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE 13

　　傳感器模塊的定義結構體如下：

struct sensors_module_t {
    struct hw_module_t common;
    int (*get_sensors_list)(struct sensors_module_t* module,
            struct sensor_t const** list);
};

　　該接口的定義實際上是對標准的硬件模塊hw_module_t的一個擴展，增加了一個get_sensors_list函數，用於獲取傳感器的列表。

　　對任意一個sensor設備都會有一個sensor_t結構體，其定義如下：

struct sensor_t {
    const char*     name;       //傳感器名字
    const char*     vendor;
    int             version;     //版本
    int             handle;     //傳感器的handle句柄
    int             type;       //傳感器類型
    float           maxRange;   //最大范圍
    float           resolution;    //解析度
    float           power;       //消耗能源
    int32_t         minDelay;    //事件間隔最小時間
    void*           reserved[8];   //保留字段，必須為0
};

　　每個傳感器的數據由sensors_event_t結構體表示，定義如下：

typedef struct sensors_event_t {
    int32_t version;
    int32_t sensor;            //標識符
    int32_t type;             //傳感器類型
    int32_t reserved0;
    int64_t timestamp;        //時間戳
    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;          //陀螺儀
        float           temperature;     //溫度
        float           distance;        //距離
        float           light;           //光照
        float           pressure;         //壓力
        float           relative_humidity;  //相對濕度
    };
    uint32_t        reserved1[4];
} sensors_event_t;

　　其中，sensor為傳感器的標志符，而不同的傳感器則采用union方式來表示。

　　sensors_vec_t結構體用來表示不同傳感器的數據：

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;

　　Sensor設備結構體sensors_poll_device_t，對標准硬件設備hw_device_t結構體的擴展，主要完成讀取底層數據，並將數據存儲在struct sensors_poll_device_t結構體中；

　　poll函數用來獲取底層數據，調用時將被阻塞定義如下：

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);
    //獲取數據
    int (*poll)(struct sensors_poll_device_t *dev,
            sensors_event_t* data, int count);
};

　　控制設備打開/關閉結構體定義如下：

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實現

打開設備時序圖

　　

　　SensorDevice屬於JNI層，與HAL進行通信的接口；

　　在JNI層調用了HAL層的open_sensors()方法打開設備模塊，再調用poll__activate()對設備使能，然后調用poll__poll讀取數據。