Android多点触摸实现
Android多点触摸实现
第一章 摘要
在Linux 内核支持的基础上， Android 在其 2.0 源码中加入多点触摸功能。由此触摸屏在 Android 的 frameworks 被完全分为 2 种实现途径：单点触摸屏的单点方式，多点触摸屏的单点和多点方式。
第二章 软件位
在Linux 的 input.h 中，多点触摸功能依赖于以下几个主要的软件位：
……………………… ..
- define SYN_REPORT 0
- define SYN_CONFIG 1
- define SYN_MT_REPORT 2
……………………… ...
- define ABS_MT_TOUCH_MAJOR 0x30 /* Major axis of touching ellipse */
- define ABS_MT_TOUCH_MINOR 0x31 /* Minor axis (omit if circular) */
- define ABS_MT_WIDTH_MAJOR 0x32 /* Major axis of approaching ellipse */
- define ABS_MT_WIDTH_MINOR 0x33 /* Minor axis (omit if circular) */
- define ABS_MT_ORIENTATION 0x34 /* Ellipse orientation */
- define ABS_MT_POSITION_X 0x35 /* Center X ellipse position */
- define ABS_MT_POSITION_Y 0x36 /* Center Y ellipse position */
- define ABS_MT_TOOL_TYPE 0x37 /* Type of touching device */
- define ABS_MT_BLOB_ID 0x38 /* Group a set of packets as a blob */
…………………………
在Android 中对应的软件位定义在 RawInputEvent.java 中 :
………………… ..
public class RawInputEvent {
……………… .
public static final int CLASS_TOUCHSCREEN_MT = 0x00000010;
……………… ..
public static final int ABS_MT_TOUCH_MAJOR = 0x30;
public static final int ABS_MT_TOUCH_MINOR = 0x31;
public static final int ABS_MT_WIDTH_MAJOR = 0x32;
public static final int ABS_MT_WIDTH_MINOR = 0x33;
public static final int ABS_MT_ORIENTATION = 0x34;
public static final int ABS_MT_POSITION_X = 0x35;
public static final int ABS_MT_POSITION_Y = 0x36;
public static final int ABS_MT_TOOL_TYPE = 0x37;
public static final int ABS_MT_BLOB_ID = 0x38;
………………… .
public static final int SYN_REPORT = 0;
public static final int SYN_CONFIG = 1;
public static final int SYN_MT_REPORT = 2;
……………… ..
在Android 中，多点触摸的实现方法在具体的代码实现中和单点是完全区分开的。在 Android 代码的 EventHub.cpp 中，单点屏和多点屏由如下代码段来判定：
int EventHub::open_device(const char *deviceName)
{
………………………
if (test_bit(ABS_MT_TOUCH_MAJOR, abs_bitmask)
&& test_bit(ABS_MT_POSITION_X, abs_bitmask)
&& test_bit(ABS_MT_POSITION_Y, abs_bitmask)) {
device->classes |= CLASS_TOUCHSCREEN | CLASS_TOUCHSCREEN_MT;
// LOGI("It is a multi-touch screen!");
}
//single-touch?
else if (test_bit(BTN_TOUCH, key_bitmask)
&& test_bit(ABS_X, abs_bitmask)
&& test_bit(ABS_Y, abs_bitmask)) {
device->classes |= CLASS_TOUCHSCREEN;
// LOGI("It is a single-touch screen!");
}
……………… ..
}
我们知道，在触摸屏驱动中，通常在probe 函数中会调用 input_set_abs_params 给设备的input_dev 结构体初始化，这些 input_dev 的参数会在 Android 的 EventHub.cpp 中被读取。如上可知，如果我们的触摸屏想被当成多点屏被处理，只需要在驱动中给 input_dev 额外增加以下几个参数即可：
input_set_abs_params(mcs_data.input, ABS_MT_POSITION_X, pdata->abs_x_min, pdata->abs_x_max, 0, 0);
input_set_abs_params(mcs_data.input, ABS_MT_POSITION_Y, pdata->abs_y_min, pdata->abs_y_max, 0, 0);
input_set_abs_params(mcs_data.input, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);
//相当于单点屏的 ABX_PRESSURE
input_set_abs_params(mcs_data.input, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);
//相当于单点屏的 ABS_TOOL_WIDTH
注：
为了让我们的驱动代码支持所有的Android 版本，无论是多点屏还是单点屏，一般都会保留单点屏的事件，如 ABS_TOUCH, ABS_PRESSURE, ABS_X, ABS_Y 等。另外，由于在 Android2.0 前支持多点的 frameworks 大多是用 HAT0X,HAT0Y 来实现的，所以一般也会上报这 2 个事件。
第三章 同步方式
由于多点触摸技术需要采集到多个点，然后再一起处理这些点，所以在软件实现中需要保证每一波点的准确性和完整性。因此，Linux 内核提供了 input_mt_sync(struct input_dev * input) 函数。在每波的每个点上报后需要紧跟一句 input_mt_sync(), 当这波所有点上报后再使用 input_sync() 进行同步。例如一波要上报 3 个点：
/* 上报点 1*/
…………… ..
input_mt_sync(input);
/* 上报点 2*/
…………… ..
input_mt_sync(input);
/* 上报点 3*/
…………… ..
input_mt_sync(input);
input_sync(input);
注：即使是仅上报一个点的单点事件，也需要一次input_my_sync 。
在Android 的 KeyInputQueue.java 中，系统创建了一个线程，然后把所有的 Input 事件放入一个队列：
public abstract class KeyInputQueue {
……………………
Thread mThread = new Thread("InputDeviceReader") {
public void run() { android.os.Process.setThreadPriority(
android.os.Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
try { RawInputEvent ev = new RawInputEvent();
while (true) { InputDevice di;
// block, doesn't release the monitor
readEvent(ev);
if (ev.type == RawInputEvent.EV_DEVICE_ADDED) {
synchronized (mFirst) { di = newInputDevice(ev.deviceId);
mDevices.put(ev.deviceId, di);
configChanged = true;
}
} else if (ev.type == RawInputEvent.EV_DEVICE_REMOVED) { synchronized (mFirst) { Log.i(TAG, "Device removed: id=0x"
+ Integer.toHexString(ev.deviceId));
di = mDevices.get(ev.deviceId);
if (di != null) { mDevices.delete(ev.deviceId);
configChanged = true;
} else { Log.w(TAG, "Bad device id: " + ev.deviceId);
}
}
} else { di = getInputDevice(ev.deviceId);
// first crack at it
send = preprocessEvent(di, ev);
if (ev.type == RawInputEvent.EV_KEY) { di.mMetaKeysState = makeMetaState(ev.keycode,
ev.value != 0, di.mMetaKeysState);
mHaveGlobalMetaState = false;
}
}
if (di == null) { continue;
}
if (configChanged) { synchronized (mFirst) { addLocked(di, SystemClock.uptimeMillis(), 0,
RawInputEvent.CLASS_CONFIGURATION_CHANGED,
null);
}
}
if (!send) { continue;
}
synchronized (mFirst) { ……………………… .
if (type == RawInputEvent.EV_KEY &&
(classes&RawInputEvent.CLASS_KEYBOARD) != 0 &&
(scancode < RawInputEvent.BTN_FIRST ||
scancode > RawInputEvent.BTN_LAST)) { /* 键盘按键事件 */
…………………… .
} else if (ev.type == RawInputEvent.EV_KEY) { /* 下面是 EV_KEY 事件分支，只支持单点的触摸屏有按键事件，
* 而支持多点的触摸屏没有按键事件，只有绝对坐标事件
- /
if (ev.scancode == RawInputEvent.BTN_TOUCH &&
(classes&(RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN
|RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN_MT))
== RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN) { /* 只支持单点的触摸屏的按键事件 */
…………………………………
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.BTN_MOUSE &&
(classes&RawInputEvent.CLASS_TRACKBALL) != 0) { /* 鼠标和轨迹球 */
……………………… .
} else if (ev.type == RawInputEvent.EV_ABS &&
(classes&RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN_MT) != 0) { /* 下面才是多点触摸屏上报的事件 */
if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_MT_TOUCH_MAJOR) { di.mAbs.changed = true;
di.mAbs.mNextData[di.mAbs.mAddingPointerOffset
+ MotionEvent.SAMPLE_PRESSURE] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_MT_POSITION_X) { di.mAbs.changed = true;
di.mAbs.mNextData[di.mAbs.mAddingPointerOffset
+ MotionEvent.SAMPLE_X] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_MT_POSITION_Y) { di.mAbs.changed = true;
di.mAbs.mNextData[di.mAbs.mAddingPointerOffset
+ MotionEvent.SAMPLE_Y] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_MT_WIDTH_MAJOR) { di.mAbs.changed = true;
di.mAbs.mNextData[di.mAbs.mAddingPointerOffset
+ MotionEvent.SAMPLE_SIZE] = ev.value;
}
/* 上面这段就是多点触摸屏要用到的事件上报部分 ;
* 使用一个数组 mNextData 来保存，其中 di.mAbs.mAddingPointerOffset
* 是当前点的偏移量，在每个点中还在 MotionEvent 中定义了 X,Y,PRESSURE
* SIZE等偏移量，多点触摸屏的压力值由绝对坐标事件 ABS_MT_TOUCH_MAJOR 确定。
*/
} else if (ev.type == RawInputEvent.EV_ABS &&
(classes&RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN) != 0) { /* 这里是对单点触摸屏上报坐标事件的新的处理方法，同样使用了数组来保存 */
if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_X) { di.mAbs.changed = true;
di.curTouchVals[MotionEvent.SAMPLE_X] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_Y) { di.mAbs.changed = true;
di.curTouchVals[MotionEvent.SAMPLE_Y] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_PRESSURE) { di.mAbs.changed = true;
di.curTouchVals[MotionEvent.SAMPLE_PRESSURE] = ev.value;
di.curTouchVals[MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA
+ MotionEvent.SAMPLE_PRESSURE] = ev.value;
} else if (ev.scancode == RawInputEvent.ABS_TOOL_WIDTH) { di.mAbs.changed = true;
di.curTouchVals[MotionEvent.SAMPLE_SIZE] = ev.value;
di.curTouchVals[MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA
+ MotionEvent.SAMPLE_SIZE] = ev.value;
}
…………………………………………… .}
/* 下面是关键的同步处理方法 */
if (ev.type == RawInputEvent.EV_SYN
&& ev.scancode == RawInputEvent.SYN_MT_REPORT
&& di.mAbs != null) { /* 在这里实现了对 SYN_MT_REPORT 事件的处理，
* 改变了 di.mAbs.mAddingPointerOffset 的值，从而将
* 新增的点的参数保存到下一组偏移量的位置。
*/
…………………… .
final int newOffset = (num <= InputDevice.MAX_POINTERS)
? (num * MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA)
: (InputDevice.MAX_POINTERS *
MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA);
di.mAbs.mAddingPointerOffset = newOffset;
di.mAbs.mNextData[newOffset
+ MotionEvent.SAMPLE_PRESSURE] = 0;
}
……………… .
} else if (send || (ev.type == RawInputEvent.EV_SYN
&& ev.scancode == RawInputEvent.SYN_REPORT)) { /* 这里实现了对 SYN_REPORT 事件的处理
* 如果是单点触摸屏，即使用 di.curTouchVals 数组保存的点
* 转化为多点触摸屏的 mNextData 数组保存
* 最后是调用 InputDevice 中的 generateAbsMotion 处理这个数组。这个函数
* 的具体实现方法将在后面补充
*/
………………………… ..
ms.finish(); //重置所有点和偏移量
…………………… ..
}
由于上层的代码仍然使用ABS_X, ABS_Y 这些事件，为了使多点触摸屏代码有良好的兼容性，在 KeyInputQueue.java 的最后，我们将多点事件类型转化为单点事件类型，返回一个新的 InputDevice:
private InputDevice newInputDevice(int deviceId) {
int classes = getDeviceClasses(deviceId);
String name = getDeviceName(deviceId);
InputDevice.AbsoluteInfo absX;
InputDevice.AbsoluteInfo absY;
InputDevice.AbsoluteInfo absPressure;
InputDevice.AbsoluteInfo absSize;
if ((classes&RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN_MT) != 0) { absX = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_MT_POSITION_X, "X");
absY = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_MT_POSITION_Y, "Y");
absPressure = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_MT_TOUCH_MAJOR, "Pressure");
absSize = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_MT_WIDTH_MAJOR, "Size");
} else if ((classes&RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN) != 0) { absX = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_X, "X");
absY = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_Y, "Y");
absPressure = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_PRESSURE, "Pressure");
absSize = loadAbsoluteInfo(deviceId,
RawInputEvent.ABS_TOOL_WIDTH, "Size");
} else {
absX = null;
absY = null;
absPressure = null;
absSize = null;
}
return new InputDevice(deviceId, classes, name, absX, absY, absPressure, absSize);
}
第四章 触摸事件 数组的处理
上面我们曾说到 generateAbsMotion 这个方法，它们在InputDevice 类的内部类 MotionState 中实现，该类被定义为 InputDevice 类的静态成员类 (static class) ，调用它们可以直接使用：
InputDeviceClass.MotionStateClass.generateAbsMotion()。
public class InputDevice {
……………………………
static class MotionState { //下面是这个内部类的几个函数
……………………………… .
/* mLastNumPointers 为上一个动作在触屏上按键的个数 */
int mLastNumPointers = 0;
final int[] mLastData = new int[MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA * MAX_POINTERS];
/* mNextNumPointers 为下一个动作在触屏上按键的个数 */
/* 通过对这 2 个值大小的判断，可以确认新的动作方式 */
int mNextNumPointers = 0;
final int[] mNextData = new int[(MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA * MAX_POINTERS)
+ MotionEvent.NUM_SAMPLE_DATA];
………………………………… .
int[] generateAveragedData(int upOrDownPointer, int lastNumPointers,
int nextNumPointers) { //平滑处理 …………………………………… .
}
private boolean assignPointer(int nextIndex, boolean allowOverlap) { //指派按键 ……………………………………
}
private int updatePointerIdentifiers() { //更新按键 ID ………………………………… .
}
void removeOldPointer(int index) { ……………………………………
}
MotionEvent generateAbsMotion(InputDevice device, long curTime,
long curTimeNano, Display display, int orientation,
int metaState) { ……………………………………
int upOrDownPointer = updatePointerIdentifiers();
final int numPointers = mLastNumPointers;
………………………………………
/* 对行为的判断 */
if (nextNumPointers != lastNumPointers) { //前后在触屏上点个数不同，说明有手指 up 或 down if (nextNumPointers > lastNumPointers) { if (lastNumPointers == 0) { //上次触屏上没有按键，新值又大，说明有按键按下 action = MotionEvent.ACTION_DOWN;
mDownTime = curTime;
} else { //有新点按下，分配给新点 ID 号 action = MotionEvent.ACTION_POINTER_DOWN
| (upOrDownPointer << MotionEvent.ACTION_POINTER_ID_SHIFT);
}
} else { //新动作比原来 pointer 数量少 if (numPointers == 1) { //原来只有 1 个点按下，所以现在的动作是全部按键 up action = MotionEvent.ACTION_UP;
} else { //原来有多点按下，现在是 ACTION_POINTER_UP 动作， action = MotionEvent.ACTION_POINTER_UP
| (upOrDownPointer << MotionEvent.ACTION_POINTER_ID_SHIFT);
}
}
currentMove = null;
} else { //前后触屏 pointer 个数相同，所以是移动动作 ACTION_MOVE action = MotionEvent.ACTION_MOVE;
}
/* 后面则是根据屏幕的 height 和 width 以及屏幕方向 orientation 对这些点进行二次处理 */
……………………………………
}
MotionEvent generateRelMotion(InputDevice device, long curTime,
long curTimeNano, int orientation, int metaState) { /* 轨迹球等的处理方式 */
………………………………………… ..
}
void finish() { //结束这轮动作 mNextNumPointers = mAddingPointerOffset = 0;
mNextData[MotionEvent.SAMPLE_PRESSURE] = 0;
}
…………………………………… .
}
……………………………… .
……………………………………
}
第五章 接口
我们平时所看到的用2 个手指对图片放大缩小、旋转等手势都是由应用程序编写浏览器实现的。这些应用程序大多会使用 Android2.0 以上的在 MotionEvent.java 中实现的新的接口。所以，我们还需要给 MotionEvent 类补充尽量全的接口。这里可以完全参照 google 新的 android 代码。
第六章 总结
综上，在硬件支持基础上，Android1.6 如果要实现多点触摸功能，主要工作可简述为以下几个方面：
1、 驱动中，除了增加多点的事件上报方式，还要完全更改单点的事件上报方式。
2、 Android的 Frameworks 层需要修改的文件有： EventHub.cpp ， RawInputEvent.java ， KeyInputQueue.java ， InputDevice.java ， MotionEvent.java 。
3、 编写新的支持多点触摸功能的多媒体浏览器。
4、 为了代码简练，android2.0 在轨迹球和单点屏事件方式中也全使用了新的变量名，以方便多点屏事件同样能使用这些变量，所以修改时还需要注意许多细节方面。
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