android震动系统开发全过程

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1、Android震动系统开发全过程5一、前言本人刚学习安卓驱动开发，水平不能说菜，是根本没有水平，在这里把学习过程贴出来，跟大家一起学习交流，还望大家多多指正，转载的请标明出处。二、android驱动介绍安卓总体架构是在Linux内核基础上，增加硬件抽象层(HAL),运行库，java虚拟机，程序框架等组成的，具体如下图。HardwareAbstractionLayerqpcnGL|E5IlfAl-_-7HanicrCartLibniriflt賦郦林IAPPLICATICNS毗Zr1Gimli忖卢ClockAPPLIEATIDNRRAMEWORKActMty-ManagerManasrLinuxK

2、ernei_Drivr?ButfactliDriverU5R口抽刖WiA口听比九udi臼焙MlPp羽fCalendarPacoAlbumAin尺口F匚）RLINTIN1Ej.;LIBRARIES銘旷觀；厂履赢安卓的应用程序是从applicationframework层架构上建立的。所有APK应用程序都是通过framework层来运行的。applicationframework是google写好的，除非自己深度定制，一般是不会更改这个层的。对于驱动开发来讲，我们要做的就是让framework层能认识并操作我们的硬件设备就0K了。因此我们关心主要有3个层面：linuxKernel层HAL层1. J

3、NI层linuxKernel：是google在linux内核基础上，专门为移动设备优化后的内核，增加修改一些东西，担修改的不多，对于内核驱动来讲，基本没有修改，做过linux驱动开发的人应该很容易理解。2. HAL，硬件抽象层：简单来说，就是对Linux内核驱动程序的封装，向上提供接口，屏蔽低层的实现细节。也就是说，把对硬件的支持分成了两层，一层放在用户空间(UserSpace)，一层放在内核空间(KernelSpace)，其中，硬件抽象层运行在用户空间。用户空间不属于内核不必遵守GPL协议，各个厂商可以把与自己硬件设备相关，具有商业机密的一些代码放在HAL层。3. JNI层：提供java和底

4、层C、C+的动态链接库的接口。我理解的是JNI就是一个代理，可以把C和C+生成的接口函数翻译成Java可用，提供给framework层。三、振动系统开发过程1.硬件平台CPU:IMX6Q4核1GRAM:1GFLASH:8G板载这次开发用的代码都是google和飞思卡尔提供的具体的就不再说明了，因为每个平台代码都有所不同，而且买开发板时候都会带相应的资料。2. 震动系统是android里面比较简单的一个系统，我采用的是从高层到底层的学习方式。因为我们的驱动最终是给应用程序用的，从application的需求分析JNI,然后分析HAL最后在我们写linuxkernel驱动时候，很容易理解为什么要这

5、么写。好了开始正式分析。3. Application层：通过google我找到关于APK访问震动的如下说明：A、通过系统服务获得手机震动服务，Vibratorvibrator=(Vibrator)getSystemService(VIBRATOR_SERVICE);B、得到震动服务后检测vibrator是否存在：vibrator.hasVibrator();检测当前硬件是否有vibrator，如果有返回true，如果没有返回false。C、根据实际需要进行适当的调用，vibrator.vibrate(longmilliseconds);开始启动vibrator持续milliseconds毫秒。

6、vibrator.vibrate(longpattern,intrepeat);以pattern方式重复repeat次启动vibrator。(pattern的形式为newIongarg1,arg2,arg3,arg4.，其中以两个一组的如arg1和arg2为一组、arg3和arg4为一组，每一组的前一个代表等待多少毫秒启动vibrator，后一个代表vibrator持续多少毫秒停止，之后往复即可。Repeat表示重复次数，当其为-1时，表示不重复只以pattern的方式运行一次)。D、vibrator.cancel();Vibrator停止。从上面的说明，可以看出应用程序调用震动系统，是调用一

7、个叫VIBRATOR_SERVICE的服务，这个服务有3个函数，分别是hasVibrator()，r.vibrate,.cancel();当然这个三个函数可能在framework层进行的另一层的封装，我没有去深究。但可以推测出JNI层要做的是与注册VIBRATOR_SERVICE服务和实现这三个函数相关的.HAL层：这一层我找到了具体的代码我们会好分析很多，其代码是：androidframeworksbaseservicesjnicom_android_server_VibratorService.cpp#defineLOG_TAGVibratorService#includejni.h#in

8、cludeJNIHelp.h#includeandroid_runtime/AndroidRuntime.h#include#include#include#includenamespaceandroidstaticjbooleanvibratorExists(JNIEnv*env,jobjectclazz)/判断振动器是否存在returnvibrator_exists()0?JNI_TRUE:JNI_FALSE;staticvoidvibratorOn(JNIEnv*env,jobjectclazz,jlongtimeout_ms)/打开振动器/LOGI(vibratorOnn);vibra

9、tor_on(timeout_ms);staticvoidvibratorOff(JNIEnv*env,jobjectclazz)/关闭振动器/LOGI(vibratorOffn);vibrator_off();staticJNINativeMethodmethod_table=vibratorExists,()Z,(void*)vibratorExists,vibratorOn,(J)V,(void*)vibratorOn,vibratorOff,()V,(void*)vibratorOff;intregister_android_server_VibratorService(JNIEnv*

10、env)注册vibrator服.务returnjniRegisterNativeMethods(env,com/android/server/VibratorService,method_table,NELEM(method_table);从上面代码可以看出，JNI做了两件事：其一注册vibrator服务，其二，实现了vibratorExists,vibratorOn,vibratorOff三个服务函数。进而我们可以分析出HAL层主要的就是实现次代码里调用的三个函数vibrator_exists()，vibrator_on(timeout_ms)，vibrator_off()。HAL层：经过各

11、种查找我们找到了vibrator的hal层代码：android40hardwarelibhardware_legacyvibratorvibrator.c#include#includeqemu.h#include#include#include#include#defineTHE_DEVICE/sys/class/timed_output/vibrator/enableintvibrator_exists()/判断振动器是否存在intfd;#ifdefQEMU_HARDWARE/模拟器情况下实现此功能if(qemu_check()return1;#endiffd=open(THE_DEVIC

12、E,O_RDWR);if(fd0)return0;close(fd);return1;staticintsendit(inttimeout_ms)打开振动器timeout_ms毫秒intnwr,ret,fd;charvalue20;#ifdefQEMU_HARDWARE/模拟器情况下实现次功能if(qemu_check()returnqemu_control_command(vibrator:%d,timeout_ms);#endiffd=open(THE_DEVICE,O_RDWR);if(fd0)returnerrno;nwr=sprintf(value,%dn,timeout_ms);r

13、et=write(fd,value,nwr);close(fd);return(ret=nwr)?0:-1;intvibrator_on(inttimeout_ms)/*constanton,uptomaximumallowedtime*/returnsendit(timeout_ms);intvibrator_off()/关闭振动器就是设置振动器打开时间为0returnsendit(0);分析上面代码可以看出，HAL访问这个设备是打开/sys/class/timed_output/vibrator/enable,这个设备文件，然后向文件中写入打开时间来完成设备操作的。因此很容易我们可以推断出

14、，linuxkernel层是要生成这个设备文件然后，实现相应的函数。4. Linuxkernel层：通过上面分析我们大概了解了内核驱动所要实现的功能。通过各种参考资料，我查到了这个设备驱动是通过timed_output框架来实现的，有框架在又简单了不少，我们找到timed_output框架实现的函数在：kerneldriversstagingandroidtimed_output.c#include#include#include#include#include#includetimed_output.hstaticstructclass*timed_output_class;staticat

15、omic_tdevice_count;staticssize_tenable_show(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,char*buf)structtimed_output_dev*tdev=dev_get_drvdata(dev);intremaining=tdev-get_time(tdev);returnsprintf(buf,%dn,remaining);staticssize_tenable_store(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,constchar*buf,si

16、ze_tsize)structtimed_output_dev*tdev=dev_get_drvdata(dev);intvalue;if(sscanf(buf,%d,&value)!=1)return-EINVAL;tdev-enable(tdev,value);returnsize;staticDEVICE_ATTR(enable,S_IRUGO|S_IWUSR,enable_show,enable_store);staticintcreate_timed_output_class(void)if(!timed_output_class)timed_output_class=class_c

17、reate(THIS_MODULE,timed_output);if(IS_ERR(timed_output_class)returnPTR_ERR(timed_output_class);atomic_set(&device_count,0);return0;inttimed_output_dev_register(structtimed_output_dev*tdev)intret;if(!tdev|!tdev-name|!tdev-enable|!tdev-get_time)return-EINVAL;ret=create_timed_output_class();if(retindex

18、=atomic_inc_return(&device_count);tdev-dev=device_create(timed_output_class,NULL,MKDEV(0,tdev-index),NULL,tdev-name);if(IS_ERR(tdev-dev)returnPTR_ERR(tdev-dev);ret=device_create_file(tdev-dev,&dev_attr_enable);if(retdev,tdev);tdev-state=0;return0;err_create_file:device_destroy(timed_output_class,MKD

19、EV(0,tdev-index);printk(KERN_ERRtimed_output:Failedtoregisterdriver%sn,tdev-name);returnret;EXPORT_SYMBOL_GPL(timed_output_dev_register);voidtimed_output_dev_unregister(structtimed_output_dev*tdev)device_remove_file(tdev-dev,&dev_attr_enable);device_destroy(timed_output_class,MKDEV(0,tdev-index);dev

20、_set_drvdata(tdev-dev,NULL);EXPORT_SYMBOL_GPL(timed_output_dev_unregister);staticint_inittimed_output_init(void)returncreate_timed_output_class();staticvoid_exittimed_output_exit(void)class_destroy(timed_output_class);module_init(timed_output_init);module_exit(timed_output_exit);MODULE_AUTHOR(MikeLo

21、ckwood);MODULE_DESCRIPTION(timedoutputclassdriver);MODULE_LICENSE(GPL);kerneldriversstagingandroidtimed_output.h#ifndef_LINUX_TIMED_OUTPUT_H#define_LINUX_TIMED_OUTPUT_Hstructtimed_output_devconstchar*name;/*enabletheoutputandsetthetimer*/void(*enable)(structtimed_output_dev*sdev,inttimeout);/*return

22、sthecurrentnumberofmillisecondsremainingonthetimer*/int(*get_time)(structtimed_output_dev*sdev);/*privatedata*/structdevice*dev;intindex;intstate;externinttimed_output_dev_register(structtimed_output_dev*dev);externvoidtimed_output_dev_unregister(structtimed_output_dev*dev);#endif分析上面代码可以看出，我们的驱动是要实

23、现timed_output_dev结构体，然后注册这个结构体就行了。下面我们开始真正动手。由于本人水平有限，参考了samung个公开kernel的代码里的马达驱动。写出了自己的驱动:本人硬件的马达通过P4.17脚控制高打开低关闭kernel_imxdriversvibratorvibrator.c#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#defineIMX_GPIO_NR(bank,nr)(bank)-1)*32+(nr)/IO定义#defineSABRESD

24、_VIBRATOR_CTLIMX_GPIO_NR(4,17)/电机通过P4.17脚控制高打开低关闭#defineMAX_TIMEOUT10000/*10s*/最长可打开10sstaticstructvibratorstructwake_lockwklock;/wake_lock防止震动过程中系统休眠,线程不释放此设备,造成不必要错误structhrtimertimer;/高精度定时器structmutexlock;/互斥锁,防止多线程同时访问这个设备.structwork_structwork;/设备操作队列,用于一次操作完成和下一次开始同步用(三星这么用的，具体为什么不直接用回调函数，我也不

25、懂,还望大神们私信给个说明感激不尽)vibdata;staticvoidmx6_vibrator_off(void)gpio_direction_output(SABRESD_VIBRATOR_CTL,0);wake_unlock(&vibdata.wklock);/震动关闭就可以释放wake_lock锁voidmx6_motor_enable(structtimed_output_dev*sdev,intvalue)mutex_lock(&vibdata.lock);/关键代码段,同一时间只允许一个线程执行/*cancelprevioustimerandsetGPIOaccordingtov

26、alue*/当先前定时器完成后关闭这个定时器/当上次震动完成后关闭这次动作/开始震动打开wakelock锁不允许休眠hrtimer_cancel(&vibdata.timer);cancel_work_sync(&vibdata.work);if(value)wake_lock(&vibdata.wklock);gpio_direction_output(SABRESD_VIBRATOR_CTL,1);if(value0)if(valueMAX_TIMEOUT)value=MAX_TIMEOUT;value+=45;/为了使震动变得明显,固定增加一个时间.跟硬件有关系hrtimer_start

27、(&vibdata.timer,/开始定时器ns_to_ktime(u64)value*NSEC_PER_MSEC),HRTIMER_MODE_REL);elsemx6_vibrator_off();mutex_unlock(&vibdata.lock);/关键代码段执行完成,释放互斥锁intmx6_get_time(structtimed_output_dev*sdev)if(hrtimer_active(&vibdata.timer)/读取剩余时间按并返回ktime_tr=hrtimer_get_remaining(&vibdata.timer);returnktime_to_ms(r);

28、return0;structtimed_output_devmx6_motot_driver=/注意这个名字，由于HAL层里面的设备为/sys/class/timed_output/vibrator/enable/因此这个名字必须为vibrator.name=vibrator,.enable=mx6_motor_enable,.get_time=mx6_get_time,;staticenumhrtimer_restartmx6_vibrator_timer_func(structhrtimer*timer)/定时器结束时候的回调函数schedule_work(&vibdata.work);定

29、时器完成了执行work队列回调函数来关闭电机returnHRTIMER_NORESTART;staticvoidmx6_vibrator_work(structwork_struct*work)/工作队列处理函数，当工作队列执行当/schedule_work时候执行mx6_vibrator_off();void_initmx6_motor_init()intret=0;hrtimer_init(&vibdata.timer,CLOCK_MONOTONIC,HRTIMER_MODE_REL);/初始化定时器vibdata.timer.function=mx6_vibrator_timer_fun

30、c;/设置回调函数INIT_WORK(&vibdata.work,mx6_vibrator_work);/初始化工作队列ret=gpio_request(SABRESD_VIBRATOR_CTL,vibrator-en);/申请IOif(ret0)printk(vibratorrequestIOerr!:%dn,ret);returnret;wake_lock_init(&vibdata.wklock,WAKE_LOCK_SUSPEND,vibrator);/初始化wake_lockmutex_init(&vibdata.lock);/初始化互斥锁ret=timed_output_dev_re

31、gister(&mx6_motot_driver);/注册timed_output设备if(ret0)gotoerr_to_dev_reg;return0;err_to_dev_reg:/错误了就释放所有资源mutex_destroy(&vibdata.lock);wake_lock_destroy(&vibdata.wklock);gpio_free(SABRESD_VIBRATOR_CTL);printk(vibratorerr!:%dn,ret);returnret;voidmx6_motor_exit()mutex_destroy(&vibdata.lock);wake_lock_de

32、stroy(&vibdata.wklock);gpio_free(SABRESD_VIBRATOR_CTL);printk(vibratorexit!n);timed_output_dev_register(&mx6_motot_driver);module_init(mx6_motor_init);module_exit(mx6_motor_exit);MODULE_AUTHOR();MODULE_DESCRIPTION(MotorVibratordriver);MODULE_LICENSE(GPL);自此完成了驱动的所有内容,编译,烧写！有两种方法可以测试是否成功：其一就是系统启动后，打开

33、一个带振动的APP看能否实现震动功能。其二调试口中向设备文件中写数据.列如:echo1000/sys/class/timed_output/vibrator/enable/震动1S中试验成功!大功告成!这里总结一下：通过这个例程学会了安卓驱动开发的一般步骤，对安卓每个层的认识都有深入。是个非常好的开始。这种从上往下的分析方法只适合于简单的系统，和项目时间要求不高的情况下，我在分析上就浪费了不少时间。项目比较紧张的话，直接百度一个历程按照说明改一下就成了，复杂的系统涉及的东西太多，比如视频之类的，一路分析下去的话可能半个月不一定能搞定。这个驱动属于非常简单，但是实际动手时候，还是多参考别人的例程，毕竟水平不高，再简单的驱动也不一定能想的周全。