深入浅出 - Android系统移植与平台开发（十一） - Sensor HAL框架分析之一

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-09-02 12:00 191阅读 0赞

## 1.      Sensor的概念 ##

Sensor即传感器，在当前智能手机上大量存在：G-Sensor、LightsSensor、ProximitySensor、TemperatureSensor等，其作为Android系统的一个输入设备，对于重视用户体验的移动设备来说是必不可少的。Sensor虽然是一个输入设备，但是它又不同于触摸屏，键盘，按键等这些常规的输入设备，因为Sensor的数据输入从传感器硬件到设备的，而常规的输入设备是从用户到设备的，比如：温度传感器用于感知温度的变化，采样传感器数据上报给设备。而传感器硬件的工作与否，采样精度是由用户来控制的，所以对应Sensor而言是其工作方式是双向的，即：控制硬件的控制流，硬件上报的数据流。这也决定了Sensor的框架不同与触摸屏等常规输入子系统。

本章节主要研究的Sensor框架代码与SensorHAL的实现细节，一切还是从Sensor框架开始，首先来回顾下Led HAL的实现框架。

![1350466741_5953.jpg][]

Led HAL是我们自己实现的，主要分为四部分：

Led App：Led的应用程序

Led Service框架：Led应用的API提供者

LedService本地：LedService服务的本地实现，上层与底层的通信转化接口

Led HAL Stub：HAL层代码，具体硬件驱动操作接口

很明显，我们写的Led HAL代码是典型的控制流，反馈结果就是Led灯的亮与灭，它的架构不适用于Sensor架构，具体有如下几点：

l  Led是单纯的控制流，而Sensor是控制流与数据流

Sensor的数据流不是实时的，而是有采样速率，并且数据不是连续的，阻塞在读取硬件设备数据上，只有数据得到才返回。

l  Sensor是提供给所有传感器的通用框架，不是针对某一特定硬件的架构

Sensor包含多种类型，在上层和底层都有对Sensor具体类型的屏蔽，让它通用所有传感器。

l  Sensor的服务不是由应用程序创建启动的，应该是伴随系统启动的

任何一个应用程序里都可以使用Sensor服务，这决定了Sensor服务应该伴随系统启动。

## 2.      Sensor的框架分析 ##

本节是本系列第一个分析的具体设备的框架，从Android SensorService的注册启动开始，到应用程序获得SensorManager注册传感器监听器，详细分析从应用层到Java框架层再到本地代码，最后调用HAL层全部过程。

### 1.1  Sensor服务的启动 ###

由前面Android启动流程章节可知，Zygote启动起来后，运行的每一个Java进程是SystemServer，它用来启动并管理所有的Android服务：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
2.      …  
3.         System.loadLibrary("android\_servers");  
4.         init1(args);  
5.        \}

由SystemServer的main方法可知，其加载了libandroid\_servers.so的库，并且调用了init1()方法。

我们通过下面的命令来找到该库的编译目录：

**\[plain\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  find ./frameworks/base –name Android.mk –exec grep –l libandroid\_servers\{\}\\;

通过打印的信息知道，其对应的源码目录在：frameworks/base/services/jni/下，其实Android框架层的代码的特点就是Java目录下存放的是对应的Java框架代码，对应的jni目录下是对应的本地代码。

在这个目录所有的代码最重要的就是：com\_android\_server\_SystemServer.cpp：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **namespace** android \{  
2.    
3.  **extern** "C" **int** system\_init();  
4.  **static** **void** android\_server\_SystemServer\_init1(JNIEnv\*env, jobject clazz)  
5.  \{  
6.     system\_init();  
7.  \}  
8.  /\* 
9.   \* JNIregistration. 
10.  \*/  
11. **static** JNINativeMethod gMethods\[\] = \{  
12.     /\* name,signature, funcPtr \*/  
13.     \{ "init1", "(\[Ljava/lang/String;)V", (**void**\*) android\_server\_SystemServer\_init1\},  
14. \};  
15.   
16. **int** register\_android\_server\_SystemServer(JNIEnv\* env)  
17. \{  
18.     returnjniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/SystemServer",  
19.            gMethods, NELEM(gMethods));  
20. \}  
21.   
22. \}; // namespace android

代码不是很多，也比较好读，调用jniRegisterNativeMethods方法注册SystemServer的Java方法也本地方法映射关系，jniRegisterNativeMethods是一个本地方法的注册Helper方法。

SystemServer.java在加载了libandroid\_servers.so库之后，调用了init1()，通过上面代码中的映射关系可知，它调用了本地的android\_server\_SystemServer\_init1方法，该方法直接调用system\_init()，其实现在frameworks/base/cmds/system\_server/library/system\_init.cpp中实现：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **extern** "C" status\_t system\_init()  
2.  \{  
3.     LOGI("Entered system\_init()");  
4.     sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());  
5.     sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();  
6.     LOGI("ServiceManager: %p\\n", sm.get());  
7.     sp<GrimReaper> grim = **new** GrimReaper();  
8.     sm->asBinder()->linkToDeath(grim, grim.get(), 0);  
9.    
10.     charpropBuf\[PROPERTY\_VALUE\_MAX\];  
11.    property\_get("system\_init.startsurfaceflinger", propBuf,"1");  
12.     **if**(strcmp(propBuf, "1") == 0) \{  
13.         // Startthe SurfaceFlinger  
14.        SurfaceFlinger::instantiate();  
15.     \}  
16.   
17.     property\_get("system\_init.startsensorservice", propBuf,"1");  
18.     **if**(strcmp(propBuf, "1") == 0) \{  
19.         // Startthe sensor service  
20.        SensorService::instantiate();  
21.     \}  
22.     LOGI("Systemserver: starting Android runtime.\\n");  
23.    AndroidRuntime\* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();  
24.   
25.    LOGI("System server: starting Android services.\\n");  
26.     JNIEnv\* env =runtime->getJNIEnv();  
27.     **if** (env ==NULL) \{  
28.         returnUNKNOWN\_ERROR;  
29.     \}  
30.   
31.     jclass clazz= env->FindClass("com/android/server/SystemServer");  
32.     **if** (clazz ==NULL) \{  
33.         returnUNKNOWN\_ERROR;  
34.     \}  
35.   
36.     jmethodIDmethodId = env->GetStaticMethodID(clazz, "init2","()V");  
37.     **if** (methodId== NULL) \{  
38.         returnUNKNOWN\_ERROR;  
39.     \}  
40.    env->CallStaticVoidMethod(clazz, methodId);  
41.   
42.     LOGI("System server: entering thread pool.\\n");  
43.    ProcessState::self()->startThreadPool();  
44.    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  
45.    LOGI("System server: exiting thread pool.\\n");  
46. \}

如果了解Binder机制的话，应该知道，sp<ProcessState> proc(ProcessState::self())打开Binder驱动并会创建一个ProcessState对象并维持当前进程的Binder通信的服务器端。

如果系统属性里配置了system\_init.startsensorservice 属性为1，则通过SensorService::instantiate()启动Sensor服务。

对于初学者最头疼的就是追面向对象代码中的重载，重写的代码了，SensorService::instantiate()调用的是其父类的方法，我们可以通过子类的定义找其继承关系，然后顺着继承关系再来查找方法的实现，如果在子类里和父类里都有方法的实现，那么看参数的匹配，如果参数都相互匹配，那么就是所谓的重写，调用的是子类的方法。SensorService的定义如下：

@frameworks/base/services/sensorservice/SensroService.h

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **class** SensorService :  
2.          publicBinderService<SensorService>,  
3.          publicBnSensorServer,  
4.          protectedThread  
5.  \{

通过SensorService的定义可知，在当前类里没有instantiate方法的声明，说明其调用的是父类的方法，其继承了BinderService，BnSensorServer，Thread类（难道SensorService是一个线程？？），顺着继承关系找，在BinderService里可以找到instantiate方法的声明。

@frameworks/base/include/binder/BinderService.h

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **template**<**typename** SERVICE>  
2.    
3.  **class** BinderService  
4.  \{  
5.  **public**:  
6.      **static** status\_t publish() \{  
7.         sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  
8.         returnsm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), **new** SERVICE());  
9.      \}  
10.   
11.     **static** **void** publishAndJoinThreadPool() \{  
12.        sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());  
13.        sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  
14.        sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), **new** SERVICE());  
15.        ProcessState::self()->startThreadPool();  
16.        IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  
17.     \}  
18.   
19.     **static** **void** instantiate() \{ publish(); \}  
20.   
21.     **static** status\_t shutdown() \{  
22.         **return** NO\_ERROR;  
23.     \}  
24. \};

通过上面代码分析可知，instantiate方法创建了SensorService并通过addService将自己新创建的SensorService服务添加到Android服务列表里了。

Ok，那我们来到SensorService服务中。

@frameworks/base/services/sensorservice/SensorService.cpp

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  SensorService::SensorService()  
2.      :mInitCheck(NO\_INIT)  
3.  \{  
4.  \}  
5.    
6.  **void** SensorService::onFirstRef()  
7.  \{  
8.     LOGD("nuSensorService starting...");  
9.     SensorDevice& dev(SensorDevice::getInstance());  
10. …

SensorService的构造方法比较简单，初始化了成员变量mInitCheck为NO\_INIT。

要注意构造方法后面的onFirstRef方法，它是Android系统里引用计数系统里的一个方法。当RefBase的子类对象被第一次强引用时自动调用其方法，所以当第一次使用SensorService服务里该方法被自动回调。

形如：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  sp< ISensorServer> sm(mSensorService);

注：关于引用计数系统，如果读者不太了解，请参考邓凡平老师的：深入理解：Android系统核心 卷I中的三板斧部分。

SensorService的启动到此暂停，等待上层应用的使用SensorService服务并调用onFirstRef方法。

[1350466741_5953.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201210/17/1350466741_5953.jpg
[view plain]: http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8090474#