Android 系统Gsensor系统架构

一、首先建立这样一个全局的观念：

Android中sensor在Android系统架构中的位置及其工作。方框图如下：

从以上方框图中，可以看出Android中sensor在系统分为四层：驱动层（Sensor Driver）、硬件抽象层（Native）、中间层（Framework）、应用层（Java）。硬件抽象层与中间层可以合并一起作为Framework层。

针对我们xx这里一个具体的Gsensor，下面将以具体的源码形式来讲解以上的这个系统框图。

二、驱动层（Sensor Driver Layer）

芯片ADXL345为GSensor，至于硬件的具体工作原理，须分析ADXL345的DataSheet。驱动源码位于：xx\custom\common\kernel\accelerometer\adxl345目录。

由于ADXL345是以I2C形式接口挂接到Linux系统，因此同时需要分析Linux的I2C子系统架构（略）。其源码位于：

1、 xx\platform\xx\kernel\drivers\i2c

2、 kernel\drivers\i2c

查看ADXL345.c文件，分析针对于其硬件工作原理的几个函数。硬件初始化：

[cpp] view plain copy

staticintadxl345_init_client(structi2c_client*client,intreset_cali)
{
structadxl345_i2c_data*obj=i2c_get_clientdata(client);
intres=0;
adxl345_gpio_config();//配置GPIO口，这里由于不使用中断，所以将中断引脚配置成输入输出口。
res=ADXL345_CheckDeviceID(client);//检测设备ID，通过读ADXL345的DEVID寄存器
if(res!=ADXL345_SUCCESS)
{
returnres;
}
res=ADXL345_SetPowerMode(client,false);//设置电源模式，ADXL345有几种电源模式，这里设置false值指不让芯片处于messure模式
if(res!=ADXL345_SUCCESS)
{
returnres;
}
res=ADXL345_SetBWRate(client,ADXL345_BW_100HZ);//设置带宽，100Hz
if(res!=ADXL345_SUCCESS)//0x2C->BW=100Hz
{
returnres;
}
//设置数据格式，具体见datasheet
res=ADXL345_SetDataFormat(client,ADXL345_FULL_RES|ADXL345_RANGE_2G);
if(res!=ADXL345_SUCCESS)//0x2C->BW=100Hz
{
returnres;
}
gsensor_gain.x=gsensor_gain.y=gsensor_gain.z=obj->reso->sensitivity;
//设置中断寄存器，关闭中断
res=ADXL345_SetIntEnable(client,0x00);//disableINT
if(res!=ADXL345_SUCCESS)
{
returnres;
}
if(0!=reset_cali)
{
/*resetcalibrationonlyinpoweron*/
res=ADXL345_ResetCalibration(client);
if(res!=ADXL345_SUCCESS)
{
returnres;
}
}
#ifdefCONFIG_ADXL345_LOWPASS
memset(&obj->fir,0x00,sizeof(obj->fir));
#endif
returnADXL345_SUCCESS;
}

函数的分析都注释在原理里，红色部分。具体寄存器的设置查看ADXL345的datasheet，具体I2C的通信查看I2C.c文件（i2c控制器的驱动）。

关键问题：这里有个问题，没有弄懂，就是从ADXL345数据寄存器里读取原始数据之后，这个数据并不是我们应用程序所要用的，它需要转化，经过查看代码，可以发现这样一段注释：

* @sign, map: only used in accelerometer/magnetic field

* sometimes, the sensor output need to be remapped before reporting to framework.

* the 'sign' is only -1 or +1 to align the sign for framework's coordinate system

* the 'map' align the value for framework's coordinate system. Take accelerometer

* as an exmaple:

* assume HAL receives original acceleration: acc[] = {100, 0, 100}

* sign[] = {1, -1, 1, 0};

* map[] = {HWM_CODE_ACC_Y, HWM_CODE_ACC_X, HWM_CODE_ACC_Z, 0};

* according to the above 'sign' & 'map', the sensor output need to remap as {y, -x, z}:

* float resolution = unit_numerator*GRAVITY_EARTH/unit_denominator;

* acc_x = sign[0]*acc[map[0]]*resolution;

* acc_y = sign[1]*acc[map[1]]*resolution;

* acc_z = sign[2]*acc[map[2]]*resolution;

struct hwmsen_convert {

s8 sign[C_MAX_HWMSEN_EVENT_NUM];

u8 map[C_MAX_HWMSEN_EVENT_NUM];

};

这样一个转换算法的物理意义是怎样的？？？？？

三、硬件抽象层（Native）

硬件抽象层主要是提供硬件层实现的接口，其代码路径如下：

hardware\libhardware\include\hardware\ sensors.h

其中：

struct sensors_module_t为sensor模块的定义。

struct sensors_module_t {

struct hw_module_t common;

int (*get_sensors_list)(struct sensors_module_t* module,

struct sensor_t const** list);

};

Struct sensor_t为某一个sensor的描述性定义。

struct sensor_t {

const char* name; /* 传感器的名称 */

const char* vendor; /* 传感器的vendor */

int version; /* 传感器的版本 */

int handle; /* 传感器的句柄 */

int type; /* 传感器的类型 */

float maxRange; /* 传感器的最大范围 */

float resolution; /* 传感器的辨析率 */

float power; /* 传感器的耗能（估计值，mA单位）*/

void* reserved[9];

}

struct sensors_event_t表示传感器的数据

/**

* Union of the various types of sensor data

* that can be returned.

typedef struct sensors_event_t {

int32_t version; /* must be sizeof(struct sensors_event_t) */

int32_t sensor; /* sensor identifier */

int32_t type; /* sensor type */

int32_t reserved0; /* reserved */

int64_t timestamp; /* time is in nanosecond */

union {

float data[16];

/* acceleration values are in meter per second per second (m/s^2) */

sensors_vec_t acceleration;

/* magnetic vector values are in micro-Tesla (uT) */

sensors_vec_t magnetic;

sensors_vec_t orientation; /* orientation values are in degrees */

sensors_vec_t gyro; /* gyroscope values are in rad/s */

float temperature; /* temperature is in degrees centigrade (Celsius) */

float distance; /* distance in centimeters */

float light; /* light in SI lux units */

float pressure; /* pressure in hectopascal (hPa) */

};

uint32_t reserved1[4];

} sensors_event_t;

显然，在看完这些数据结构之后，我们都会有这样一个疑问：

这里只是申明了一些结构体，而这些结构体在使用时需要定义，而且结构体中还有一些函数指针，这些函数指针所对应的函数实现又在哪里呢？？显然，那必定还要有一个.c源文件来实现这样的一些函数。经过搜索，其文件名为：sensors_hwmsen.c，路径为：

\xxk\source\hardware\sensor\hwmsen。在这里，你会看到get_sensors_list等函数的实现。

四、中间层（Framework）

这里，我也把它叫做JNI层，这里实现了JNI接口。其源码目录如下：

frameworks\base\core\jni\ android_hardware_SensorManager.cpp

在源码里，我们可以看到JNI接口的函数列表：

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_create_queue", "()I", (void*)sensors_create_queue },

{"sensors_destroy_queue", "(I)V", (void*)sensors_destroy_queue },

{"sensors_enable_sensor", "(ILjava/lang/String;II)Z",

(void*)sensors_enable_sensor },

{"sensors_data_poll", "(I[F[I[J)I", (void*)sensors_data_poll },

};

这些JNI接口所对应的实现，请看源码。

当然了，你可能又有疑问了，上层Java又是怎样来调用这些本地接口的呢？？在android_hardware_SensorManager.cpp源码下面有这样一个函数：

int register_android_hardware_SensorManager(JNIEnv *env)

{

return jniRegisterNativeMethods(env, "android/hardware/SensorManager",

gMethods, NELEM(gMethods));

}

这个函数就将以上的JNI接口（gMethods数组）注册进系统。看上去很简单，其实过程是很复杂的。整个 native方法初始化过程如下：start（AndroidRuntime.cpp，938 行）->startReg(AndroidRuntime.cpp，1360 行)-> register_jni_procs(AndroidRuntime.cpp，1213行)。这样JAVA上层就能够调用这些JNI接口来操纵底层硬件了。

五、应用层（Java）

传感器系统的JAVA部分包含了以下几个文件：

u SensorManager.java

实现传感器系统核心的管理类SensorManager

u Sensor.java

单一传感器的描述性文件Sensor

u SensorEvent.java

表示传感器系统的事件类SensorEvent

u SensorEventListener.java

传感器事件的监听者SensorEventListener接口

u SensorListener.java

传感器的监听者SensorListener接口

原文转载于：http://blog.chinaunix.net/uid-25150360-id-3173793.html

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