前言

本来如果只是给传感器写个驱动并提供能读取温湿度数据的节点，是一件比较轻松的事情，但是最近上层应用的同事要求我们按照安卓标准的流程来，这样他们就能通过注册一个服务直接读取传感器事件数据了。这样做的好处就是第三方的应用也能正常读取温湿度的数据并展示。

正文

网上分析安卓9.0 sensor相关的资料不多，下面找到了一位大神对安卓9.0整个sensor框架总结的流程图：

虽然流程比较粗糙，但是也有助于我们跟踪代码。这里重点说一下，sensor架构中的HAL层分为两部分：

• （1）安卓官方实现部分

hardware/libhardware/modules/sensors

• （2）芯片产商实现部分（MTK平台）

vendor/mediatek/proprietary/hardware/sensor

一般来讲，在适配一款新的sensor，改动只会涉及vendor层到kernel层，再往上都是安卓标准的，但是为了了解整个流程怎么走的，参考这位大神的博客，在这里我也稍微介绍一下framework层的部分。

代码路径：

frameworks\base\services\java\com\android\server\SystemServer.java

private void startBootstrapServices() { ... mSensorServiceStart = SystemServerInitThreadPool.get().submit(() -> {            TimingsTraceLog traceLog = new TimingsTraceLog(                    SYSTEM_SERVER_TIMING_ASYNC_TAG, Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);            traceLog.traceBegin(START_SENSOR_SERVICE);            startSensorService(); /* 调用JNI接口 */            traceLog.traceEnd();        }, START_SENSOR_SERVICE); ...}

system_server启动之后会通过JNI接口启动sensorService。

代码路径：

frameworks\base\services\core\jni\com_android_server_SystemServer.cpp

static void android_server_SystemServer_startSensorService(JNIEnv* /* env */, jobject /* clazz */) {    char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];    property_get("system_init.startsensorservice", propBuf, "1");    if (strcmp(propBuf, "1") == 0) {        SensorService::instantiate();    }}/* * JNI registration.   */   static const JNINativeMethod gMethods[] = {   /* name, signature, funcPtr */   { "startSensorService", "()V", (void*) android_server_SystemServer_startSensorService },   { "startHidlServices", "()V", (void*) android_server_SystemServer_startHidlServices },   };

从上面可以发现，最后调用到

android_server_SystemServer_startSensorService

函数，里面会判断属性

system_init.startsensorservice

是否为1，然后才会真正去启动

SensorService

服务。所以这里涉及到第一个改动，设置

system_init.startsensorservice

属性，这里我是直接在

build/make/tools/buildinfo.sh

里面写死为1。

用SensorService::instantiate()方式创建的sensorservice实例后，调用里面的SensorService::onFirstRef方法。

代码路径：

frameworks\native\services\sensorservice\SensorService.cpp

void SensorService::onFirstRef() {    ALOGD("nuSensorService starting...");    SensorDevice& dev(SensorDevice::getInstance()); /* 创建并获取SensorDevice实例 */ ... if (dev.initCheck() == NO_ERROR) {     sensor_t const* list;     ssize_t count = dev.getSensorList(&list); /* 通过SensorDevice，并调用到vendor层去获取sensor的数目 */     if (count > 0) {         ssize_t orientationIndex = -1;         bool hasGyro = false, hasAccel = false, hasMag = false;         uint32_t virtualSensorsNeeds =                (1<
    
     <
     
      <
      
       <
       
        <
        
         
          <
         
        
       
      
     
    

我这次主要是增加温湿度传感器的功能，上面的流程中没有过多涉及温湿度的，有兴趣的可以参考大神的博客自行分析。不过这里重点关注一下SensorDevice这个类，它是连接上层应用和HAL层的中间枢纽：

代码路径：

frameworks\native\services\sensorservice\SensorDevice.cpp

SensorDevice::SensorDevice()        : mHidlTransportErrors(20), mRestartWaiter(new HidlServiceRegistrationWaiter()) {    if (!connectHidlService()) {        return;    } float minPowerMa = 0.001; // 1 microAmp checkReturn(mSensors->getSensorsList(        [&](const auto &list "&") {            const size_t count = list.size();            mActivationCount.setCapacity(count);            Info model;            for (size_t i=0 ; i < count; i++) {                sensor_t sensor;                convertToSensor(list[i], &sensor);                // Sanity check and clamp power if it is 0 (or close)                if (sensor.power < minPowerMa) {                    ALOGE("Reported power %f not deemed sane, clamping to %f",                          sensor.power, minPowerMa);                    sensor.power = minPowerMa;                }                mSensorList.push_back(sensor);                mActivationCount.add(list[i].sensorHandle, model);                checkReturn(mSensors->activate(list[i].sensorHandle, 0 /* enabled */));            }        })); mIsDirectReportSupported =        (checkReturn(mSensors->unregisterDirectChannel(-1)) != Result::INVALID_OPERATION);}

在SensorDevice构造函数中，通过调用connectHidlService()和安卓部分的HAL层服务建立连接。连接后，就可以调用已经在HAL层注册的sensor设备了，比如这里就调用getSensorsList()来获取sensor设备列表，并放回sensor的数目。然后就是通过mSensors->activate()来“激活”sensor设备，而每个sensor具体的activate()函数由驱动工程师实现。

激活sensor设备后，就可以开始获取sensor的数据了，在SensorService中会通过poll机制去查询底层sensor的数据：

代码路径：

frameworks\native\services\sensorservice\SensorService.cpp

bool SensorService::threadLoop() {    ... SensorDevice& device(SensorDevice::getInstance()); const int halVersion = device.getHalDeviceVersion(); do {     ssize_t count = device.poll(mSensorEventBuffer, numEventMax);     if (count < 0) {         ALOGE("sensor poll failed (%s)", strerror(-count));         break;     }     ... } while (!Thread::exitPending()); ALOGW("Exiting SensorService::threadLoop => aborting..."); abort(); return false;}

整个threadLoop函数里面内容挺多的，但是目前只关注读取数据的poll部分。可以看到device就是SensorDevice的一个实例，前面我们讲到上层都是通过SensorDevice和HAL层连接，这里也不例外，也是调用到了SensorDevice中的poll函数，这里我给出这个调用的流程：

1、frameworks\native\services\sensorservice\SensorDevice.cppSensorDevice::poll() 2、vendor\mediatek\proprietary\hardware\sensor\sensors-1.0\sensors.cpp poll__poll()  3、vendor\mediatek\proprietary\hardware\sensor\sensors-1.0\SensorManager.cpp  SensorManager::pollEvent()   4、vendor\mediatek\proprietary\hardware\sensor\sensors-1.0\SensorContext.cpp   sensors_poll_context_t::pollEvent

上面简陋的流程展示了从framework层一路调用到vendor层：

int sensors_poll_context_t::pollEvent(sensors_event_t* data, int count) {    int nbEvents = 0;    int n = 0;    int averageCount = 0, loop = 0, loopcount = 0;    int backupcount = count, backuploop = 0; do {    loopcount++;    computeCountForEachFd(count, &averageCount, &loop);    backuploop = loop;    for (int i = 0; count && loop && i < numFds; i++) {        SensorBase* const sensor(mSensors[i]);  if (mPollFds[i].revents & POLLIN || sensor->pendingEvent()) {   int nb = sensor->readEvents(data, averageCount);            ...        }    }    // try to see if we can get some events immediately or just wait if    // we don't have anything to return, important to update fd revents    // which sensor data pending in buffer and aviod one sensor always    // occupy poll bandwidth.    n = TEMP_FAILURE_RETRY(poll(mPollFds, numFds, nbEvents ? 0 : -1));    if (n < 0) {        ALOGE("poll() failed (%s)", strerror(errno));        return -errno;    } } while (n && count); return nbEvents;}

这里面我们重点关注三点 （1） mPollFds的定义如下：

struct pollfd mPollFds[numFds];

其中，

struct pollfd { int fd;        /* 文件描述符 */ short events; /* 等待的事件 */ short revents; /* 实际发生了的事件 */};

所以mPollFds就是用来监听代表每个sensor是否有数据上报的文件描述符

enum {    accel,    magnetic,    gyro,    light,    proximity,    pressure,    humidity, temperature,    stepcounter,    pedometer,    activity,    situation,    scpfusion,    apfusion,    bio,    wakeupset,    numFds,};

如果想自定义一种sensor就需要给这个枚举类型增加值。

（2） mSensors的定义如下：

SensorBase* mSensors[numFds];

SensorBase是一个基类，所有的sensor类都继承于它，比如我这次实现的湿度传感器：

class HumiditySensor : public SensorBase { private:     int mEnabled;     sensors_event_t mPendingEvent;     SensorEventCircularReader mSensorReader;     int64_t mEnabledTime;     char input_sysfs_path[PATH_MAX];     int input_sysfs_path_len;     int mDataDiv;     int64_t m_hmdy_last_ts = 0;     int64_t m_hmdy_delay = 0;     void processEvent(struct sensor_event const *event); public:        HumiditySensor();     virtual ~HumiditySensor();     virtual int readEvents(sensors_event_t* data, int count);     virtual int setDelay(int32_t handle, int64_t ns);     virtual int enable(int32_t handle, int enabled);     virtual int batch(int handle, int flags, int64_t samplingPeriodNs, int64_t maxBatchReportLatencyNs);     virtual int flush(int handle);     virtual int getFd() {         return mSensorReader.getReadFd();     };};

从类的声明来看，定义了很多函数，比如readEvents、enable和batch等等，这些最终都会和底层驱动联系起来，后面再细说。

（3）在sensors_poll_context_t的构造函数中会对上面两点讲到的数组进行初始化：

sensors_poll_context_t::sensors_poll_context_t(){ ... mSensors[humidity] = new HumiditySensor(); /* 分配一个Humidity传感器的类 */    mPollFds[humidity].fd = mSensors[humidity]->getFd(); /* 获取对应sensor的字符描述符 */    mPollFds[humidity].events = POLLIN; /* 等待POLLIN类型的事件 */    mPollFds[humidity].revents = 0; ...}

再回到上面的

sensors_poll_context_t::pollEvent()

函数，通过

mPollFds[i].revents

判断到如果发生了POLLIN事件，证明可以获取数据了，就调用对应sensor的readEvents()

函数去获取。接下来我们就进入到sensor设备对应的HAL层里面了，现在以湿度sensor为例：

代码路径：

vendor\mediatek\proprietary\hardware\sensor\sensors-1.0\Humidity.cpp

int HumiditySensor::readEvents(sensors_event_t* data, int count) {    if (count < 1)        return -EINVAL;    ssize_t n = mSensorReader.fill();    if (n < 0)        return n;    int numEventReceived = 0;    struct sensor_event const* event;        while (count && mSensorReader.readEvent(&event)) {        processEvent(event);        if (event->flush_action <= FLUSH_ACTION) {            ...        }        mSensorReader.next();    }    return numEventReceived;}

我们可以看到读取数据实际又是统一通过

SensorEventCircularReader

这个类来操作：

代码路径：

vendor\mediatek\proprietary\hardware\sensor\sensors-1.0\SensorEventReader.cpp

SensorEventCircularReader::SensorEventCircularReader(size_t numEvents)    : mBuffer(new struct sensor_event[numEvents * 2]),      mBufferEnd(mBuffer + numEvents),      mHead(mBuffer),      mCurr(mBuffer),      mFreeSpace(numEvents) {    mReadFd = -1;    mWriteFd = -1;}

构造函数里面分配了Buffer来存储接收的数据

ssize_t SensorEventCircularReader::fill() {    size_t numEventsRead = 0;    if (mFreeSpace) {        const ssize_t nread = TEMP_FAILURE_RETRY(read(mReadFd, mHead, mFreeSpace * sizeof(struct sensor_event)));        if (nread < 0 || nread % sizeof(struct sensor_event)) {            return 0;        }        ...    }        return numEventsRead;}

fill顾名思义就是往分配的buffer里面填充数据，通过我们熟悉的read()函数来获取数据。

ssize_t SensorEventCircularReader::readEvent(struct sensor_event const** events) {    *events = mCurr;    ssize_t available = (mBufferEnd - mBuffer) - mFreeSpace;    return available ? 1 : 0;}

readEvent()

只是判断buffer中是否有数据，然后就是调用

mSensorReader.next()

获取下一个buffer。再回到

HumiditySensor::readEvents()

在读取到数据后会调用

processEvent()

去处理数据：

void HumiditySensor::processEvent(struct sensor_event const *event) {    mPendingEvent.relative_humidity = (float) event->word[0] / mDataDiv;}

mPendingEvent.relative_humidity就是最终上报给上层应用的值了。

结语

至此，framework层到vendor层的流程就分析完了，后面我们会分析kernel层的sensor框架。

参考链接

https://blog.csdn.net/goodnight1994/article/details/97503586

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