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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层

n JNI层

n HAL 层

n 驱动层

各部分之间架构图如下：

2 Sensor HAL层接口

Google为Sensor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，Android中Sensor的HAL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 1 //加速度传感器

#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD 2 //磁力传感器

#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION 3 //方向

#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE 4 //陀螺仪

#define SENSOR_TYPE_LIGHT 5 //环境光照传感器

#define SENSOR_TYPE_PRESSURE 6 //压力传感器

#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE 7 //温度传感器

#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY 8 //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 每个传感器的数据由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(以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，在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

在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,

{ }

};

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)
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本文标签: BMA250传感器驱动程序,Andriod传感器驱动

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