Android如何实现振动器的移植与开发

转自【IT168技术】

作为开发人员，我们都知道振动器负责控制引动电话的振动功能，Android中的振动器系统是一个专供这方面功能的小系统，提供根据时间振动的功能。

　　振动器系统包含了驱动程序、硬件抽象层、JNI部分、Java框架类等几个部分，也向Java应用程序层提供了简单的API作为平台接口。

　　Android振动器系统的基本层次结构如图23-1所示。

▲图23-1 Android振动器系统的基本层次结构

一、Android振动器部分的结构图示

　　Android振动器系统自下而上包含了驱动程序、振动器系统硬件抽象层、振动器系统Java框架类、Java框架中振动器系统使用等几个部分，其结构如图23-2所示。

▲图23-2 Android振动器系统的结构

自下而上，Android的振动器系统分成了以下部分。

　　(1)驱动程序：特定硬件平台振动器的驱动程序，通常基于Android的Timed Output驱动框架实现

　　(2)硬件抽象层

　　光系统硬件抽象层接口路径为：hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/ vibrator.h

　　振动器系统的硬件抽象层在Android中已经具有默认实现，代码路径：

　　hardware/libhardware_legacy/vibrator/vibrator.c

　　振动器的硬件抽象层通常并不需要重新实现，是libhardware_legacy.so的一部分。

　　(3)JNI部分

　　代码路径：frameworks/base/services/jni/com_android_server_VibratorService.cpp

　　这个类是振动器的JNI部分，通过调用硬件抽象层向上层提供接口。

　　(4)Java部分

　　代码路径：

　　frameworks/base/services/java/com/android/server/VibratorService.java

　　frameworks/base/core/java/android/os/Vibrator.java

　　VibratorService.java通过调用，VibratorService JNI来实现com.android.server包中的VibratorService类。这个类不是平台的API，被Android系统Java框架中的一小部分调用。

　　Vibrator.java文件实现了android.os包中的Vibrator类，这是向Java层提供的API。

　　二、移植的主要内容

　　针对特定的硬件平台，振动器系统的移植有两种方法。

　　第一种方法(通常情况)：由于已经具有硬件抽象层，振动器系统的移植只需要实现驱动程序即可。这个驱动程序需要基于Android内核中的Timed Output驱动框架。

　　第二种方法：根据自己实现的驱动程序，重新实现振动器的硬件抽象层定义接口(需要在libhardware_legacy.so库中)，由于振动器硬件抽象层的接口非常简单，因此这种实现方式也不会很复杂。

振动器移植与调试应该注意的要点

　　 一、驱动程序

　　Vibrator的驱动程序只需要实现振动的接口即可，这是一个输出设备，需要接受振动时间作为参数。由于比较简单，因此Vibrator的驱动程序可以使用多种方式来实现。

　　在Android中，推荐基于Android内核定义Timed Output驱动程序框架来实现Vibrator的驱动程序。

　　Timed Output的含义为定时输出，用于定时发出某个输出。实际上，这种驱动程序依然是基于sys文件系统来完成的。

　　drivers/staging/android/目录timed_output.h中定义timed_output_dev结构体，其中包含enable和get_time这两个函数指针，实现结构体后，使用timed_output_dev_register()和timed_output_dev_unregister()函数注册和注销即可。

　　Timed Output驱动程序框架将为每个设备在/sys/class/timed_output/目录中建立一个子目录，设备子目录中的enable文件就是设备的控制文件。读enable文件表示获得剩余时间，写这个文件表示根据时间振动。

　　Timed Output驱动的设备调试，通过sys文件系统即可。

　　对于Vibrator设备，其实现的Timed Output驱动程序的名称应该为“vibrator”。因此Vibrator设备在sys文件系统中的方法如下所示：

# echo "10000" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable # cat /sys/class/timed_output/vibrator/enable 3290 # echo "0" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable

对于enable文件，“写”表示使能指定的时间，“读”表示获取剩余时间。

　　二、硬件抽象层的内容

　　1.硬件抽象层的接口

　　Vibrator硬件抽象层的接口在hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/目录的vibrator.h文件中定义：

int vibrator_on(int timeout_ms); // 开始振动 int vibrator_off(); // 关闭振动

vibrator.h文件中定义两个接口，分别表示振动和关闭，振动开始以毫秒(ms)作为时间单位。

　　提示：Timed Output类型驱动本身有获得剩余时间的能力(读enable文件)，但是在Android Vibrator硬件抽象层以上的各层接口都没有使用这个功能。

二、标准硬件抽象层的实现

　　Vibrator硬件抽象层具有标准的实现，在hardware/libhardware_legacy/vibrator/目录的vibrator.c中。

　　其中实现的核心内容为sendit()函数，这个函数的内容如下所示：

#define THE_DEVICE "/sys/class/timed_output/vibrator/enable" static int sendit(int timeout_ms) { int nwr, ret, fd; char value[20]; #ifdef QEMU_HARDWARE // 使用QEMU的情况 if (qemu_check()) { return qemu_control_command( "vibrator:%d", timeout_ms ); } #endif fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR); // 读取sys文件系统中的内容 if(fd < 0) return errno; nwr = sprintf(value, "%d/n", timeout_ms); ret = write(fd, value, nwr); close(fd); return (ret == nwr) ? 0 : -1; }

sendit()函数负责根据时间“振动”：在真实的硬件中，通过sys文件系统的文件进行控制;如果是模拟器环境则通过QEMU发送命令。

　　vibrator_on()调用sendit()以时间作为参数，vibrator_on()调用sendit()以0作为参数。

　　三、上层的情况和注意事项

　　frameworks/base/services/jni/目录中的com_android_server_VibratorService.cpp文件是Vibrator硬件抽象层的调用者，它同时也向Java提供JNI支持。

　　其中，为JNI定义的方法列表如下所示：

static JNINativeMethod method_table[] = { { "vibratorOn", "(J)V", (void*)vibratorOn }, // 振动器开 { "vibratorOff", "()V", (void*)vibratorOff } // 振动器关 }; int register_android_server_VibratorService(JNIEnv *env) { return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/VibratorService", method_table, NELEM(method_table)); }

vibratorOn()和vibratorOff()这两个函数的实现分别如下所示：

static void vibratorOn(JNIEnv *env, jobject clazz, jlong timeout_ms){ vibrator_on(timeout_ms); } static void vibratorOff(JNIEnv *env, jobject clazz){ vibrator_off(); }

frameworks/base/services/java/com/android/server/目录中的VibratorService.java通过调用VibratorService JNI来实现com.android.server包中的VibratorService类。

　　frameworks/base/core/java/android/os/目录中的Vibrator.java文件实现了android.os包中的Vibrator类。它通过调用vibrator的Java服务来实现(获得名称为vibrator的服务)，配合同目录中的IVibratorService.aidl文件向应用程序层提供Vibrator的相关API。

MSM中的实现

　　MSM的mahimahi平台中Vibrator实现是基于Timed Output驱动程序框架的驱动程序，因此不需要再实现硬件抽象层。

　　Vibrator的驱动程序在内核的arch/arm/mach-msm/目录中的msm_vibrator.c文件中实现。

　　msm_vibrator.c中的核心实现是set_pmic_vibrator()函数，其实现内容如下所示：

static void set_pmic_vibrator(int on) { static struct msm_rpc_endpoint vib_endpoint; /* 定义RPC的端点 */ struct set_vib_on_off_req { struct rpc_request_hdr hdr; uint32_t data; } req; if (!vib_endpoint) { vib_endpoint = msm_rpc_connect(PM_LIBPROG, PM_LIBVERS, 0); /* ...... 省略部分内容 */ } if (on) req.data = cpu_to_be32(PMIC_VIBRATOR_LEVEL); /* 得到请求时间 */ else req.data = cpu_to_be32(0); msm_rpc_call(vib_endpoint, HTC_PROCEDURE_SET_VIB_ON_OFF, &req, sizeof(req), 5 * HZ); /* 进行RPC调用 */ }

set_pmic_vibrator()函数通过MSM系统的远程过程调用(RPC)实现了具体的功能，调用的指令由HTC_PROCEDURE_SET_VIB_ON_OFF指定。

　　这个驱动程序的初始化过程如下所示：

void __init msm_init_pmic_vibrator(void) { INIT_WORK(&vibrator_work, update_vibrator); /* 建立消息队列 */ spin_lock_init(&vibe_lock); vibe_state = 0; hrtimer_init(&vibe_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL); /* 定时器 */ vibe_timer.function = vibrator_timer_func; timed_output_dev_register(&pmic_vibrator); /* 注册timed_output_dev设备 */ }

vibrator_work为work_struct类型，在队列的执行函数update_vibrator中，调用set_pmic_vibrator()函数。

　　pmic_vibrator是一个timed_output_dev类型的设备。其enable函数指针的实现vibrator_enable根据输入的数值开始定时器，并通过向调度队列进行输出操作。get_time函数指针的实现vibrator_get_time则只是从定时器中获取剩余时间。

　　这里之所以使用定时器加队列的方式，是因为enable的调用将形成一个持续时间的效果，但是调用本身不宜阻塞，因此实现就让vibrator_enable函数退出后，通过定时器实现效果。

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