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Android震動vibrator（馬達）--系統到驅動的流程

阿新 • • 發佈：2019-01-20

一、前言

二、android驅動介紹

安卓總體架構是在 Linux核心基礎上，增加硬體抽象層（HAL），執行庫，java虛擬機器，程式框架等組成的，具體如下圖。


安卓的應用程式是從application framework層架構上建立的。所有APK應用程式都是通過framework層來執行的。application framework是google寫好的，除非自己深度定製，一般是不會更改這個層的。對於驅動開發來講，我們要做的就是讓framework層能認識並操作我們的硬體裝置就OK了。因此我們關心主要有3個層面：

linux Kernel層

HAL層

JNI層

1.       linuxKernel：是google在linux核心基礎上，專門為移動裝置優化後的核心，增加修改一些東西，擔修改的不多，對於核心驅動來講，基本沒有修改，做過linux驅動開發的人應該很容易理解。

2.       HAL，硬體抽象層：簡單來說，就是對Linux 核心驅動程式的封裝，向上提供介面，遮蔽低層的實現細節。也就是說，把對硬體的支援分成了兩層，一層放在使用者空間（User Space），一層放在核心空間（Kernel Space），其中，硬體抽象層執行在使用者空間。使用者空間不屬於核心不必遵守GPL協議，各個廠商可以把與自己硬體裝置相關，具有商業機密的一些程式碼放在HAL層。

3.       JNI層：提供java和底層C、C++的動態連結庫的介面。我理解的是JNI就是一個代理，可以把C和C++生成的介面函式翻譯成Java可用，提供給framework層。

三、振動系統開發過程

1.       硬體平臺

           CPU:IMX6Q4核1G

           RAM:1G

           FLASH:8G板載

   這次開發用的程式碼都是google和飛思卡爾提供的具體的就不再說明了，因為每個平臺程式碼都有所不同，而且買開發板時候都會帶相應的資料。

2.       震動系統是android裡面比較簡單的一個系統, 我採用的是從高層到底層的學習方式。因為我們的驅動最終是給應用程式用的，從application的需求分析JNI，然後分析HAL最後在我們寫linux kernel驅動時候，很容易理解為什麼要這麼寫。好了開始正式分析。

3.       Application層：通過google我找到關於APK訪問震動的如下說明：

A、通過系統服務獲得手機震動服務，Vibrator vibrator =(Vibrator)getSystemService(VIBRATOR_SERVICE); 

B、得到震動服務後檢測vibrator是否存在：

vibrator.hasVibrator();

檢測當前硬體是否有vibrator，如果有返回true，如果沒有返回false。

C、根據實際需要進行適當的呼叫，

vibrator.vibrate(longmilliseconds);

開始啟動vibrator持續milliseconds毫秒。    

vibrator.vibrate(long[]pattern, int repeat);

以pattern方式重複repeat次啟動vibrator。

（pattern的形式為new long[]{arg1,arg2,arg3,arg4......},其中以兩個一組的如arg1 和arg2為一組、arg3和arg4為一組，每一組的前一個代表等待多少毫 秒啟動vibrator，後一個代表vibrator持續多少毫秒停止，之後往復即 可。Repeat表示重複次數，當其為-1時，表示不重複只以pattern的方 式執行一次）。

D、vibrator.cancel();

Vibrator停止。

從上面的說明，可以看出應用程式呼叫震動系統，是呼叫一個叫VIBRATOR_SERVICE的服務，這個服務有3個函式，分別是hasVibrator()，r.vibrate，.cancel();當然這個三個函式可能在framework層進行的另一層的封裝，我沒有去深究。但可以推測出JNI層要做的是與註冊VIBRATOR_SERVICE服務和實現這三個函式相關的.

4.       HAL層：這一層我找到了具體的程式碼我們會好分析很多，其程式碼是:

android\frameworks\base\services\jni\ com_android_server_VibratorService.cpp

  1. #define LOG_TAG"VibratorService"
  2. #include"jni.h"
  3. #include"JNIHelp.h"
  4. #include"android_runtime/AndroidRuntime.h"
  5. #include<utils/misc.h>
  6. #include<utils/Log.h>
  7. #include<hardware_legacy/vibrator.h>
  8. #include<stdio.h>
  9. namespace android  
  10. {  
  11. static jbooleanvibratorExists(JNIEnv *env, jobject clazz)       //判斷振動器是否存在
  12. {  
  13.     return vibrator_exists() > 0 ? JNI_TRUE: JNI_FALSE;  
  14. }  
  15. static voidvibratorOn(JNIEnv *env, jobject clazz, jlong timeout_ms)//開啟振動器
  16. {  
  17.     // LOGI("vibratorOn\n");
  18.     vibrator_on(timeout_ms);  
  19. }  
  20. static voidvibratorOff(JNIEnv *env, jobject clazz)//關閉振動器
  21. {  
  22.     // LOGI("vibratorOff\n");
  23.     vibrator_off();  
  24. }  
  25. staticJNINativeMethod method_table[] = {  
  26.     { "vibratorExists","()Z", (void*)vibratorExists },  
  27.     { "vibratorOn", "(J)V",(void*)vibratorOn },  
  28.     { "vibratorOff", "()V",(void*)vibratorOff }  
  29. };  
  30. intregister_android_server_VibratorService(JNIEnv *env)    //註冊vibrator服務
  31. {  
  32.     return jniRegisterNativeMethods(env,"com/android/server/VibratorService",  
  33.             method_table, NELEM(method_table));  
  34. }  

從上面程式碼可以看出，JNI做了兩件事：其一註冊vibrator服務，其二，實現了vibratorExists，vibratorOn，vibratorOff三個服務函式。 進而我們可以分析出HAL層主要的就是實現次程式碼裡呼叫的三個函式vibrator_exists()，vibrator_on(timeout_ms)，vibrator_off()。

5.       HAL層：經過各種查詢我們找到了vibrator的hal層程式碼：

\android40\hardware\libhardware_legacy\vibrator\vibrator.c

  1. #include<hardware_legacy/vibrator.h>
  2. #include"qemu.h"
  3. #include<stdio.h>
  4. #include<unistd.h>
  5. #include<fcntl.h>
  6. #include<errno.h>
  7. #define THE_DEVICE"/sys/class/timed_output/vibrator/enable"
  8. intvibrator_exists()         //判斷 振動器是否存在
  9. {  
  10.     int fd;  
  11. #ifdefQEMU_HARDWARE                 //模擬器情況下實現此功能
  12.     if (qemu_check()) {  
  13.         return 1;  
  14.     }  
  15. #endif
  16.     fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR);  
  17.     if(fd < 0)  
  18.         return 0;  
  19.     close(fd);  
  20.     return 1;  
  21. }  
  22. static intsendit(int timeout_ms)       //開啟振動器 timeout_ms 毫秒
  23. {  
  24.     int nwr, ret, fd;  
  25.     char value[20];  
  26. #ifdefQEMU_HARDWARE        //模擬器情況下實現次功能
  27.     if (qemu_check()) {  
  28.         return qemu_control_command("vibrator:%d", timeout_ms );  
  29.     }  
  30. #endif
  31.     fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR);  

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