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如何设计Andriod系统中的传感器驱动程序(BMA250)
传感器驱动 / 2012-12-22

 

1 Android sensor构建

Android4.1系统内置对传感器的支持达13种,他们分别是:加速度传感器(accelerometer)、磁力传感器(magnetic field)、方向传感器(orientation)、陀螺仪(gyroscope)、环境光照传感器(light)、压力传感器(pressure)、温度传感器(temperature)和距离传感器(proximity)等。Android实现传感器系统包括以下几个部分:

n        java

n        JNI 

n        HAL

n        驱动层

各部分之间架构图如下:



2 Sensor HAL层接口

GoogleSensor提供了统一的HAL接口,不同的硬件厂商需要根据该接口来实现并完成具体的硬件抽象层,AndroidSensorHAL接口定义在:

hardware/libhardware/include/hardware/sensors.h

n        对传感器类型的定义:

#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER      //加速度传感器

#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD      //磁力传感器

#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION          //方向

#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE           //陀螺仪

#define SENSOR_TYPE_LIGHT                 //环境光照传感器

#define SENSOR_TYPE_PRESSURE             //压力传感器

#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE         //温度传感器

#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY             //距离传感器

#define SENSOR_TYPE_GRAVITY            9

#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10  //线性加速度

#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR    11

#define SENSOR_TYPE_RELATIVE_HUMIDITY  12   //湿度传感器

#define SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE 13

 

n        传感器模块的定义结构体如下:

struct sensors_module_t {

   struct hw_module_t common;

   int (*get_sensors_list)(struct sensors_module_t* module,

           struct sensor_t const** list);

};

该接口的定义实际上是对标准的硬件模块hw_module_t的一个扩展,增加了一个get_sensors_list函数,用于获取传感器的列表。

n        对任意一个sensor设备都会有一个sensor_t结构体,其定义如下:

struct sensor_t {

   const char*    name;      //传感器名字

   const char*    vendor;

   int            version;    //版本

   int            handle;    //传感器的handle句柄

   int            type;      //传感器类型

   float          maxRange;  //最大范围

   float          resolution;   //解析度

   float          power;      //消耗能源

   int32_t        minDelay;   //事件间隔最小时间

   void*          reserved[8];  //保留字段,必须为0

};

n        每个传感器的数据sensors_event_t结构体表示,定义如下:

typedef struct sensors_event_t {

   int32_t version;

   int32_t sensor;           //标识符

   int32_t type;            //传感器类型

   int32_t reserved0;

   int64_t timestamp;       //时间戳

   union {

       float          data[16];

       sensors_vec_t  acceleration;  //加速度

       sensors_vec_t  magnetic;     //磁矢量

       sensors_vec_t  orientation;    //方向

       sensors_vec_t  gyro;         //陀螺仪

       float          temperature;    //温度

       float          distance;       //距离

       float          light;          //光照

       float          pressure;        //压力

       float          relative_humidity; //相对湿度

   };

   uint32_t       reserved1[4];

} sensors_event_t;

其中,sensor为传感器的标志符,而不同的传感器则采用union方式来表示,sensors_vec_t结构体用来表示不同传感器的数据,

n        sensors_vec_t定义如下:

typedef struct {

   union {

       float v[3];

       struct {

           float x;

           float y;

           float z;

       };

       struct {

           float azimuth;

           float pitch;

           float roll;

       };

   };

   int8_t status;

   uint8_t reserved[3];

} sensors_vec_t;

n        Sensor设备结构体sensors_poll_device_t,对标准硬件设备hw_device_t结构体的扩展,主要完成读取底层数据,并将数据存储在struct sensors_poll_device_t结构体中,poll函数用来获取底层数据,调用时将被阻塞定义如下:

struct sensors_poll_device_t {

struct hw_device_t common;

//Activate/deactivate one sensor

   int (*activate)(struct sensors_poll_device_t *dev,

           int handle, int enabled);

   //Set the delay between sensor events in nanoseconds for a given sensor.

   int (*setDelay)(struct sensors_poll_device_t *dev,

           int handle, int64_t ns);

   //获取数据

   int (*poll)(struct sensors_poll_device_t *dev,

           sensors_event_t* data, int count);

};

n        控制设备打开/关闭结构体定义如下:

static inline int sensors_open(const struct hw_module_t* module,

       struct sensors_poll_device_t** device) {

   return module->methods->open(module,

           SENSORS_HARDWARE_POLL, (struct hw_device_t**)device);

}

 

static inline int sensors_close(struct sensors_poll_device_t* device) {

   return device->common.close(&device->common);

}

3 Sensor HAL实现(bma250为例子)

3.1打开设备流程图



SensorDevice属于JNI层,与HAL进行通信的接口,JNI层调用了HAL层的open_sensors()方法打开设备模块,再调用poll__activate()对设备使能,然后调用poll__poll读取数据。

3.2实现代码分析

bma250传感器中,只有加速度传感器,所以在sensor.cpp中,首先需要定义传感器数组sSensorList,其实就是初始化struct sensor_t结构体,只有加速传感器,初始化如下:

static const struct sensor_t sSensorList[] = {

 

       {    "BMA250 3-axis Accelerometer",

               "Bosch",

               1, 0,

               SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER,

             4.0f*9.81f,

             (4.0f*9.81f)/1024.0f,

             0.2f,

             0,

             { }

      },

};

 

n        定义open_sensors函数,来打开Sensor模块,代码如下:

static struct hw_module_methods_t sensors_module_methods = {

      open : open_sensors

};

static int open_sensors(const struct hw_module_t* module, const char* name,

       struct hw_device_t** device)

{

      int status = -EINVAL;

 

      sensors_poll_context_t *dev = new sensors_poll_context_t();

      memset(&dev->device, 0, sizeof(sensors_poll_device_t));

 

      dev->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;

      dev->device.common.version = 0;

      dev->device.common.module  = const_cast<hw_module_t*>(module);

      dev->device.common.close   = poll__close;

      dev->device.activate       = poll__activate;

      dev->device.setDelay       = poll__setDelay;

      dev->device.poll           = poll__poll;

 

      if(sensor_get_class_path(dev) < 0) {

             ALOGD("g sensor get class path error \n");

             return -1;

      }

 

      dev->fd = open_input_device();

      *device = &dev->device.common;

      status = 0;

 

      return status;

}

在这个方法中,首先需要为hw_device_t分配内存空间,并对其初始化,设置重要方法的实现,然后调用open_input_device打开设备节点,返回文件描述符。

 

n        poll__activate()对设备使能

static int poll__activate(struct sensors_poll_device_t *device,

       int handle, int enabled) {

      sensors_poll_context_t *dev = (sensors_poll_context_t *)device;

      char buffer[20];

      int bytes = sprintf(buffer, "%d\n", enabled);

      set_sysfs_input_attr(dev->class_path,"enable",buffer,bytes);

      return 0;

}

static int set_sysfs_input_attr(char *class_path,

                           const char *attr, char *value, int len)

{

      char path[256];

      int fd;

      if (class_pathNULL*class_path == '\0'

         || attr == NULL || value == NULL || len < 1) {

             return -EINVAL;

      }

      snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s", class_path, attr);

      path[sizeof(path) - 1] = '\0';

      fd = open(path, O_RDWR);

      if (fd < 0) {

             return -errno;

      }

      if (write(fd, value, len) < 0) {

             close(fd);

             return -errno;

      }

      close(fd);

      return 0;

}

代码很简单,通过系统调用open方法打开设备,然后调用write()方法写指令使能。

n        poll__poll(),读取数据

static int poll__poll(struct sensors_poll_device_t *device,

       sensors_event_t* data, int count) {

      

      struct input_event event;

      int ret;

      sensors_poll_context_t *dev = (sensors_poll_context_t *)device;

 

      if (dev->fd < 0)

      return 0;

      while (1) {

             ret = read(dev->fd, &event, sizeof(event));

             if (event.type == EV_ABS) {

 

                    switch (event.code) {

                           #ifdef GSENSOR_XY_REVERT

                    case ABS_Y:

                           data->acceleration.x =

                                         event.value * CONVERT_X;

                           break;

                    case ABS_X:

                           data->acceleration.y =

                                         event.value * CONVERT_Y;

                           break;                         

                           #else

                    case ABS_X:

                          data->acceleration.x =

                                         event.value * CONVERT_X;

                           break;

                    case ABS_Y:

                           data->acceleration.y =

                                         event.value * CONVERT_Y;

                           break;

                           #endif

                    case ABS_Z:

                           data->acceleration.z =

  


本文标题: 如何设计Andriod系统中的传感器驱动程序(BMA250)
本文地址: http://www.rdbuy.cn/article-138.html
本文标签: BMA250传感器驱动程序,Andriod传感器驱动

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