MTK平台下的sensor框架分析

1、关于Android平台下的sensor介绍随着移动互联网技术的普及，人们对智能手机的需要也越来越多。而在众多智能手机操作系统之中， Android 系统凭借着 Google 的技术支持及其开源特性在短时间内迅速占领大量的市场。传感器系统可以让智能手机的功能更加丰富多彩，所以传感器设备已经成为智能手机必备的组件之一。Android 系统可以支持多种传感器，有的传感器已经在 Android 的框架中使用，大多数传感器由应用程序使用。本文基于MTK6582 的平台上 Android 系统的传感器模块进行移植和开发，对 Android 系统框架和开发环境进行了简介，对 Android 系统的传感器模块

2、的驱动层和硬件抽象层的开发进行深入的分析与研究，概括并总结了传感器模块的工作原理和工作流程，对传感器的数据采集、数据传输、设备休眠和设备控制等方面进行了具体的设计与实现，最终在 MTK6582 的平台上实现了传感器模块的驱动层和硬件抽象层。Android 系统可大致分为四部分，应用层、框架层、硬件抽象层、Linux驱动层，Android 系统的传感器模块涉及到了 Android 系统的各个层次。应用层以 Java 为编程语言，一般为第三方开发的应用程序，也有一些是 Google 自己提供的应用程序，框架层是 Google 自己开发的，有着完整代码的体系，提供完善的接口，以便第三方开发应用程序。

3、硬件抽象层是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块，可以把框架层与驱动层隔开，使得 Android 框架层的开发能在完全不考虑驱动程序的前提下进行。驱动层会根据硬件的设计对传感器进行初始化和寄存器的读写，使传感器正常工作。Android 系统支持多种传感器，包括加速度传感器、磁力域传感器、方向传感器、陀螺仪、光线传感器、压力传感器、温度传感器、接近传感器，一般手机都支持加速度传感器、磁力域传感器、方向传感器、光线传感器、接近传感器，也有一些比较高端的手机支持陀螺仪。Android系统sensor框架图：我们着重讲解硬件抽象层（hardware abstractal level HAL）和内核层（li

4、nux内核）1. 硬件抽象层Android 的 HAL（硬件抽象层）是 Google 因应厂商“希望不公开源码”的要求下所推出的新观念，让 Android 不至过度依赖 Linux kernel ，让 Android framework 的开发能在不考虑驱动程序的前提下进行发展。2、内核层Android 的核心系统服务依赖于 Linux2.6 内核，包括各种设备的驱动，如显示驱动、键盘驱动、Flash 内存驱动、照相机驱动(Camera Driver)、音频驱动(Audio Driver)、蓝牙驱动(Bluetooth Driver)、WiFi 驱动、Binder IPC 驱动，以及Power

5、 Management(电源管理)、进程管理、内存管理、安全性管理和网络协议栈等操作系统的基本部件。1、HAL层的实现：当Android系统启动时，SystemManager启动SensorDevice服务frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp1 property_get("system_init.startsensorservice", propBuf, "1"); 2 if (strcmp(propBuf, "1") = 0) 3 / Start the

6、 sensor service 4 SensorService:instantiate(); 5 SensorDevice()首先调用hw_get_module()函数获得Sensor设备模块，调用sensors_open这个工具函数，打开Sensor设备模块（调用其methods->open函数指针）， 返回Sensor设备的操作接口（这些接口在HAL层实现），保存在mSensorDevice中调用sensors_open函数，函数接着调用module->methods->open()方法，这个open方法在哪里实现了？如下：调用Sensor模块的get_sensors_l

7、ist方法获得传感器列表，在调用get_sensors_list之前，系统已初始化sSensorList结构体，说明系统中有哪些sensor资源。依次激活这些设备并且添加到mActivationCount设备信息向量中。最终调用dev->device.poll = data_poll函数，实现读取sensor数据。static int data_poll(struct sensors_poll_device_t *dev,sensors_event *data,int count)struct sensors_data_context_t *ctx = (struct sensors_d

8、ata_context_t *)dev;return ctx->poll(struct sensors_data_context_t *)dev,data,count);即调用hwm_poll函数hwm_poll()函数过大，就不贴上来了，简要分析其中一段代码：res = ioctl(fd_io,HWM_IO_GET_SENSORS_DATA,&sensors_data);将获得的数据存放在结构体 hwm_trans_data sensors_data中ioctl(fd_io,HWM_IO_GET_SENSORS_DATA,&sensors_data);这个函数将会调用驱

9、动程序中提供的 fops->unlocked_ioctl 函数至此HAL层已讲解完毕。2、LINUX DRIVER层的实现通过以上分析可知，HAL层通过各种接口，最终调用ioctl函数，获取硬件数据。内核空间向HAL层（用户空间）上传数据的方式大概可以分为两种1、 通过copy_from_user和copy_to_user函数实现内核空间和用户空间的数据交互2、 通过input子系统实现数据交互在本平台中，使用的是第一种方式sensor这一类设备是属于i2c设备，因此遵循i2c设备的那一套注册机制，而它本身实质上是字符设备，因此当用户层调用ioctl时，则会调用驱动程序中提供的 fops

10、->unlocked_ioctl 函数。以tmd2772 光照感应传感器为例：驱动层的tmd2772_unlocked_ioctl为用户层调用ioctl时，将调用的函数 在android系统中，提供了一套early_suspend和early_resume机制来管理电源。所以在编写驱动程序时，必须对 Early Suspend 进行注册。注册 early_suspend 之前先要设置 early_suspend 的一些信息，如 level ，suspend、resume 的回调函数。level分为以下三个层次：level 字段用于调整该结构体在注册链表中的位置，启动 suspend 时，

11、level 的数值越小，调用回调函数的时间越早，resume 时则反过来。suspend回调函数主要做的事情是：将任务加入到工作队列链表，睡眠。resume回调函数主要做的事情是：从队列中取出任务，唤醒进程/线程。3、 MTK平台下的sensor针对MTK平台，抽象出一层hwmsensor，来管理所有的模块，为上层提供统一的接口，屏蔽下层硬件不同而导致的差异性。MTK代码里使用了一个hwmsensor模块控制所有的sensor。代码路径：mediatek/kernel/drivers/hwmon/hwmsen/hwmsen_dev.c，编译成hwmsen_dev.o，系统起来后会生成/dev/

12、hwmsensor设备。 使用sensor_operate接口管理所有sensor驱动，向上提供hwmsen_unlocked_ioctl接口再往下就是具体的sensor驱动代码了，根据MTK的驱动结构完成sensor_operate接口，并调用hwmsen_dev.c里的hwmsen_attach函数，把sensor_operate接口加到hwmsen_dev的列表里，这样hwmsen_dev里就能调用所有sensor的sensor_operate函数。以tmd2772为例：定义此类传感器的数据结构体struct tmd2772_priv *obj;tmd2772_priv 结构体在./me

13、diatek/custom/project_name/kernel/alsps/tmd2772/cust_alsps.c中静态定义其中的一些数据参数，并且在该文件中提供了一个函数 get_cust_alsps_hw获取该结构体的头指针。在tmd2772_i2c_probe函数中，定义一个tmd2772_priv 结构体，并分配内存，初始化该结构体的其他参数。然后将其封装在名为struct hwmsen_object的结构体中，即 hwmsen_object.self = tmd2772_obj; hwmsen_object结构体定义如下：struct hwmsen_objectvoid *se

14、lf;int polling;int (*sensor_operate)(void *self,uint32_t command ,void *buff_in, int size_in,void *buff_out, int size_out, int *actualout);其中该结构体中定义了操作sensor的方法，在tmd2772_i2c_probe函数中完成定义如下：struct hwmsen_object obj_als；obj_ps.sensor_operate = tmd2772_ps_operate; 之后调用hwmsen_attach函数，将hwmsen device与sensor device driver连接，hwmsen_attach(ID_LIGHT,&obj_als);具体做法是将struct hwmsen_object obj_als结构体根据不同类型(ID_LIGHT)加入到全局静态的结构体 dev_cxt中。用户层如何获得数据？如上面所上分析，会调用hwmsensor模块中的file_ope