Android_Sensor

1,在 Froyo 的代码里面，传感器的硬件抽象层 A,抽象层的接口定义 Hardware/libhardware/include/hardware/sensor.h B,Hal 的 具体实现 Sdk/emulator/sensors/sensors_qemu.c android.mk 去编译一个动态连接库，mm 的方法编译 （具体见附录 a）会生成一个 sensors.goldfish.so ， 2, 这个编译的 HAL 层是如何被调用的 简单的说就是通过 hw_get_module 来实现的 ，通过查找你之前定义的 module ID 来 实现具体的操作， 使用 readelf –s *.so 可以查看 so 的连接库的具体的介绍， 看到里面有一个 重要的 HMI 这样的 一个东西 作为他的入口 来实现 他的操作，同样的在他的硬件抽象层 可以实现，HAL_MODULE_INFO_SYM

3.Sensor 代码的调用操作； A,内核里面的驱动程序 B,HAL 的程序 C,JNI 的操作 D,Java 的操作 E,Java 的 manager 也叫框架 F,应用程序对 sensro 的使用 就概括为 app-manager-server(Java)-Server(JNI)-HAL-最底层的操作 4，整个 android 的框架 任何一个系统， 要去理解他， 觉得不是从代码入手， 代码只是我们验证猜想的一个工具， 要完全站在设计者的角度去理解整个系统， 而不是只站在开发者的角度， 这样对于以后我们 遇到的问题才可以迎认而解， 对于任何一个软件系统，他可以分出两条线，数据流 和控制流， 还有需要我们了解的是为什么会形成 android 这个系统，他复杂的系统框架一定有他的 历史原因，和他这样做的必要， （当然每个人都有他的具体的理解） （当然这样做的目的 只 是为了更好的站在 人的角度去思考问题） 5，关于代码怎样去调用的问题 使用 adb 的工具把 sdk 的*.so 文件替换掉 形成一个新的镜象文件，然后去做具体的实 验，在使用新的程序去进行操作，然后添加打印信息，看这个路径的调用过程，来验证，实 现自己的理解，然后去操作具体的整个过程，这样对整个结构有个完整而全面的认识 6，从看代码的阶段 ，去过度到去调试，去验证思想的阶段，发现还是有很多具体的操作需 要学习，这只是一种技巧 ，就是所谓的工作经验，如果去掉这些华丽的外衣，其实每个人 都是差不多的 从 froyo 的代码，过度到 sdk 的代码 ，对我来说是经过了很长时间的路，如果对我来 说可以把这些路 绕过去，将回是一个时间的巨大节省，但缺少的是那份乐趣，等理解了整 个框架之后 一切都是水到渠成的事，现在看起来一切都挺简单的 7，

每个进程，每个程序都是需要一个 vm 去支持他的操作，，因此 vm 是他和 l inux 之间唯一的接口，这个只是按他的思想来继承的东西，到底是不是这样 还 需要自己的验证

能不能用代码验证下虚拟机 这部分的实现 ，

研究下 打通三个层的这段代码看下整个层是怎样进行传输的 由应用程序慢慢的往上研究，看来不来及 去 Debug 些东西 去验证自己的猜想操作 现在回过头去看，JNI 的应用，来验证自己的想法是不是正确 ，就用他的 led module 来说 明，更加容易的去理解 JNI，so 及 server .mangger 之间的关系。 JNI 编译的代码 出来的库叫 libandroid_runtime.so (可以上网看下大致的介绍，可以有一个 整体上的影响，) Java 的 framework 编译出来的叫做 framework.jar 文件， 在由一个简单的 helloJNI 程序， 去研 究他到底是怎样操作的 从他的 JNI 技术说起，为什么要有这个技术，这个技术带来的好处是什么呢

第一 sensor 的描述； Sensor(传感器系统)已经越来越广泛被使用了， android 的传感器系统涉及 android 的各 个层次，android 支持多种传感器，本篇的主要目的是简要的介绍下 sensor 的传感器，的整 个框架，从应用到底层的调用关系，结合 android froyo 的代码，进行说明，使你能对 Sensor 的传感器系统，尽可能有较深的理解，方便在自己的 android 系统上很容易使用传感器

先从应用程序的角度出发，看下 android 是怎样使用 sensor 的 ，先有一个大致上的了解 应用的代码为（省去了一些画图的部分，保留了 sensor 的所有操作） ：
public class hellowprd extends Activity { /** Tag string for our debug logs */ private static final String TAG = "Sensors"; private SensorManager mSensorManager; private class GraphView extends View implements SensorListener { public void onSensorChanged(int sensor, float[] values) { Log.d(TAG, "sensor: " + sensor + ", x: " + values[0] + ", y: " + values[1] + ", z: " + values[2]); synchronized (this) { if (mBitmap != null) { if (sensor == SensorManager.SENSOR_ORIENTATION) { for (int i=0 ; i<3 ; i++) { mOrientationValues[i] = values[i]; } } } public void onAccuracyChanged(int sensor, int accuracy) { // TODO Auto-generated method stub } } protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE); } protected void onResume() { super.onResume(); mSensorManager.registerListener(mGraphView, SensorManager.SENSOR_ACCELEROMETER | SensorManager.SENSOR_MAGNETIC_FIELD | SensorManager.SENSOR_ORIENTATION, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST); } @Override protected void onStop() {

mSensorManager.unregisterListener(mGraphView); super.onStop(); } }

从应用程序的角度出发，我们可以看到 getSystemService(SENSOR_SERVICE);
registerListener(mGraphView, SensorManager.SENSOR_ACCELEROMETER | SensorManager.SENSOR_MAGNETIC_FIELD | SensorManager.SENSOR_ORIENTATION, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST); onSensorChanged（）； 这些操作后就可以获取数据，但这些操作到底是个怎样的关系呢，这将是我们所要搞明白的！

Sensor 的整体结构图：

Sensor 代码的调用操作； （从下到上 ，反过来看就可以） A,内核里面的驱动程序 B,HAL 的程序 C,JNI 的操作 D,Java 的操作 E,Java 的 manager 也叫框架 F,应用程序对 sensro 的使用 就概括为 app-manager-server(Java)-Server(JNI)-HAL-最底层的操作 任何一个系统，要去理解他，觉得不是从代码入手，代码只是我们验证猜想的一个工具，要 完全站在设计者的角度去理解整个系统， 而不是只站在开发者的角度， 这样对于以后我们遇 到的问题才可以迎认而解，

上面是从层的调用来说，下面我们从数据流和控制流的角度出发 对于任何一个软件系统，他可以分出两条线，数据流 和控制流， 对于 android 也不例外，至少对 Sensor 这个结构来说，这样理解比较容易一点

第二 Sensor 的代码分部 Java 层部分： frameworks\base\core\java\android\hardware Sensor.java, SensorEvent.java,SensorEventListen.java,SensorManager.java(Manager 层代 码) frameworks\base\services\java\com\android\server SensorService.java（Service 层代码） JNI 的层代码 frameworks\base\core\jni android_hardware_SensorManager.cpp (Manager 层代码) frameworks\base\services\jni\ com_android_server_SensorService.cpp （Service 层代码） HAL 层的代码 Hardware\Libhardware\Include\Hardware Sensor.h

在 Java 层 Sensor 的状态控制由 SensorService 来负责,它的 java 代码和 JNI 代码分别位于: frameworks/base/services/java/com/android/server/SensorService.java frameworks/base/services/jni/com_android_server_SensorService.cpp 在 Java 层 Sensor 的数据控制由 SensorManager 来负责,它的 java 代码和 JNI 代码分别位于: frameworks/base/core/java/android/hardware/SensorManager.java frameworks/base/core/jni/android_hardware_SensorManager.cpp 根据具体的列子去调用，去研究，调用的过程，及几个重要的数据结构 android framework 中与 sensor 通信的是 sensorService.java 和 sensorManager.java。 sensorService.java 的具体通信是通过 JNI 调用 com_android_server_SensorService.cpp 中的方 法实现的。 sensorManager.java 的具体通信是通过 JNI 调用 android_hardware_SensorManager.cpp 中的方 法实现的

数据流向图：

左半边表示控制流，右半边表示数据流 整体结构图：

注意 SensorEventListener 代替了 SensorListener sensor,,sensorListen,sensorEvent,sensorEventListener,sensorManager. 其 中 sensorEventListener 用来在 sensorManager 中注册需要监听的 sensor 类型。 sensorManager.java 提供 registrater(),unregistrater()接口供 sensorEventListener 使用。 sensorManager.java 不断轮询从 sensor.so 中取数据。取到数据后送给负责监听此类型 sensor 的 sensorEventListener.java。sensorEventListener.java 通过在 sensorManager.java 中注册可以 监听特定类型的 sensor 传来的数据

SensorServer 的具体调用流程：
sensorService.cpp 中相应的方法 android_int()会被执行。该函数会调用 hardware.c 中的方法 hw_get_module()此函数又通过调用 load()函数在 system/lib/hw 下查找 sensor.so 查找时会根据 harware.c 中定义好的 sensor.*.so 的扩展名的顺序查找，找到第一个匹配的时 候即停止， 并将该 sensor.so 中定义好的一个全局变量 HAL_MODULE_INFO_SYM 带回。 该 变量包含的一个 重要信息是它的一个成员结构变量中包含的一个函数指针 open，该指针所指函数会对一个 device 结构变量赋值，在这里是对 sensors_control_device_t 这个结构来操作， static sensors_control_device_t* sSensorDevice = 0; static jint android_init(JNIEnv *env, jclass clazz)

{ sensors_module_t* module; if (hw_get_module(SENSORS_HARDWARE_MODULE_ID, hw_module_t**)&module) == 0) { if (sensors_control_open(&module->common, &sSensorDevice) == 0) { const struct sensor_t* list; int count = module->get_sensors_list(module, &list); return count; } } return 0; } (const

先用代码，在用流程图进行说明

SensorManager 的调用流程： 首先由 app 的 GetSystemService,根据 SENSOR 的类型开始调用 getSensorManager //获取一个 SensorManager 的实例 private SensorManager getSensorManager() { synchronized (mSync) { if (mSensorManager == null) { mSensorManager = new SensorManager(mMainThread.getHandler().getLooper()); } } return mSensorManager; } //在他的 Looper 里面 public SensorManager(Looper mainLooper) { mSensorService = ISensorService.Stub.asInterface( ServiceManager.getService(Context.SENSOR_SERVICE)); //就是把接 口转成 SENSOR_SERVICE 接口，个人觉得吧 在这主要是上电用（enableSensor） …… sensors_module_init(); …… } 在函数 sensors_module_init， 主要是获取 Sensor 的 一个 Module ID,同 SensorServer 的操作一 样 static jint sensors_module_init(JNIEnv *env, jclass clazz) { int err = 0; sensors_module_t const* module; err = hw_get_module(SENSORS_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t **)&module); if (err == 0) sSensorModule = (sensors_module_t*)module; return err; } //在启动线程的时候调用 sensors_data_init SensorThread() { // this gets to the sensor module. We can have only one per process. sensors_data_init(); }

static sensors_data_device_t* sSensorDevice = 0;

sensors_data_init(JNIEnv *env, jclass clazz) { if (sSensorModule == NULL) return -1; int err = sensors_data_open(&sSensorModule->common, &sSensorDevice); return err; } 和 SensorServer 基本一样，不同的就是 Manager 会为每一个应用启动一个进程 ，在进程的 构 造 函 数 里 面 去 初 始 化 的 操 作 ， 可 以 看 到 使 用 的 是 sensors_data_open ， 对 sensors_data_device_t 进行赋值操作。因为他牵扯到 Sensor 的 data 操作，所以在线程里面 的 while 循环当中去 sensors_data_poll，获取传感器的数据

用流程图简要的说明下

关于几个比较重要的文件，他所实现的一些函数，总结了下，可更加容易看明白他么之间的 调用关系 Com_android_server_SensorService.cpp 里面主要包含的操作和函数为： 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 }, }; Android_hardware_SensorManager.cpp 提供的操作函数： 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 }, }; SensorManager.java 里面要使用的 Native 函数为： private static native void nativeClassInit(); private static native int sensors_module_init(); private static native int sensors_module_get_next_sensor(Sensor sensor, int next); // Used within this module from outside SensorManager, don't make private static native int sensors_data_init(); static native int sensors_data_uninit(); static native int sensors_data_open(FileDescriptor[] fds, int[] ints); static native int sensors_data_close(); static native int sensors_data_poll(float[] values, int[] status, long[] timestamp);

SensorService.java 里面需要使用的 函数为： private static native int _sensors_control_init(); private static native Bundle _sensors_control_open(); private static native int _sensors_control_close(); private static native boolean _sensors_control_activate(int sensor, boolean activate); private static native int _sensors_control_set_delay(int ms); private static native int _sensors_control_wake(); 在那去调用这个 Sensor.h 里面提供的操作为：

static inline int sensors_control_open(const struct hw_module_t* module, struct sensors_control_device_t** device) { return module->methods->open(module, SENSORS_HARDWARE_CONTROL, (struct hw_device_t**)device); } static inline int sensors_control_close(struct sensors_control_device_t* device) { return device->common.close(&device->common); } static inline int sensors_data_open(const struct hw_module_t* module, struct sensors_data_device_t** device) { return module->methods->open(module, SENSORS_HARDWARE_DATA, (struct hw_device_t**)device); } static inline int sensors_data_close(struct sensors_data_device_t* device) { return device->common.close(&device->common); }

整个 sensor 结构就这么会事，从数据流的角度又很好的理解了层的概念 附录 1： 因为在 Server 层 和 Manager 层之间 使用了 AIDL 文件来进程间通信 简要的介 绍下 AIDL 的操作方法 GetSystemService

AIDL 跨进程间的通信
1,声明一个接口类型的变量，该接口类型在.aidl 文件中定义。 package com.android.aidltest; import com.android.aidltest.ITaskCallback; interface ITaskBinder { boolean isTaskRunning(); void stopRunningTask(); void registerCallback(ITaskCallback cb); void unregisterCallback(ITaskCallback cb); } 2, 实现 ServiceConnection

private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() { public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) { mService = ITaskBinder.Stub.asInterface(service); try { mService.registerCallback(mCallback); }catch (RemoteException e) { } } public void onServiceDisconnected(ComponentName className) { mService = null; } }; 3, 调用 ApplicationContext.bindService(),并在 ServiceConnection 实现中进行传递. bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); 4. 在 ServiceConnection.onServiceConnected()实现中，你会接收一个 IBinder 实例(被调用的 Service). 调用 YourInterfaceName.Stub.asInterface((IBinder)service)将参数转换为 YourInterface 类型。 mService = ITaskBinder.Stub.asInterface(service);//转换为mService 这个接 口为你使用的接口 5. 调用接口中定义的方法。 你总要检测到 DeadObjectException 异常， 该异常在连接断开时被 抛出。它只会被远程方法抛出。 6. 断开连接，调用接口实例中的 ApplicationContext.unbindService()

附录 2： 传感器几个轴的介绍，来源于 Sensor.h 文件（英文的 没做翻译） x<0 * * * * * * * * * * * * x>0 ^ | +-----------+--> | | | | | | | | | | | |/ O-----------+/ |[] [ ] []/ +----------/+ y>0

/ z<0 /

y<0

* / * / * |/ z>0 (toward the sky) * * O: Origin (x=0,y=0,z=0) * * * Orientation * ----------* * All values are angles in degrees. * * azimuth: angle between the magnetic north direction and the Y axis, around * the Z axis (0<=azimuth<360). * 0=North, 90=East, 180=South, 270=West * * pitch: Rotation around X axis (-180<=pitch<=180), with positive values when * the z-axis moves toward the y-axis. * * roll: Rotation around Y axis (-90<=roll<=90), with positive values when * the x-axis moves towards the z-axis. * * Note: For historical reasons the roll angle is positive in the clockwise * direction (mathematically speaking, it should be positive in the * counter-clockwise direction): * * Z * ^ * (+roll) .--> | * / | * | | roll: rotation around Y axis * X <-------(.) * Y * note that +Y == -roll * * * * Note: This definition is different from yaw, pitch and roll used in aviation * where the X axis is along the long side of the plane (tail to nose). * * * Acceleration * -----------*

* All values are in SI units (m/s^2) and measure the acceleration of the * device minus the force of gravity. * * x: Acceleration minus Gx on the x-axis * y: Acceleration minus Gy on the y-axis * z: Acceleration minus Gz on the z-axis * * Examples: * When the device lies flat on a table and is pushed on its left side * toward the right, the x acceleration value is positive. * * When the device lies flat on a table, the acceleration value is +9.81, * which correspond to the acceleration of the device (0 m/s^2) minus the * force of gravity (-9.81 m/s^2). * * When the device lies flat on a table and is pushed toward the sky, the * acceleration value is greater than +9.81, which correspond to the * acceleration of the device (+A m/s^2) minus the force of * gravity (-9.81 m/s^2). * * * Magnetic Field * -------------* * All values are in micro-Tesla (uT) and measure the ambient magnetic * field in the X, Y and Z axis. * * Proximity * --------* * The distance value is measured in centimeters. Note that some proximity * sensors only support a binary "close" or "far" measurement. In this case, * the sensor should report its maxRange value in the "far" state and a value * less than maxRange in the "near" state. * * Light * ----* * The light sensor value is returned in SI lux units.