友坚4412开发板Android振动器系统构架的驱动实现

基于Android振动器系统构架的驱动实现

  实验环境：友坚三星四核UT4412BV03开发板

Android振动器驱动是基于linux内核新增加的一类驱动程序框架，其写法必须基于

time_out驱动构架，并实现其中的相应函数。振动器负责控制引用电话的震动功能，Android中的振动器系统是一个专供这方面功能的小系统,提供根据时间的振动功能。振动器系统包含了驱动程序，硬件抽象层，JNI部分，java框架类等几个部分，也向java应用程序层提供了简单的API作为平台接口。

对于android系统振动器的实现相对来说较为简单，由于android系统已经提供了振动器系统的硬件抽象层、JNI部分、Java框架类等几个部分，因此，我们只需根据需要实现基于振动器系统的驱动程序即可。

 

Android振动器系统层次结构

 

 

 

一．根据上图我们基本了解了4412开发板平台的android振动器系统模型

自下而上，Android的振动器系统分成了以下部分

（1）驱动程序：特定硬件平台振动器的驱动程序，其驱动程序可以是控制GPIO，其书写通常基于Android的Timed Output驱动框架实现，实现Timed Output驱动框架中的相关函数，并且驱动必须以vibrator命名。

（2）硬件抽象层

振动器系统硬件抽象层接口路径为：

hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/ vibrator.h

振动器系统的硬件抽象层在Android中已经具有默认实现，代码路径：

hardware/libhardware_legacy/vibrator/vibrator.c

振动器的硬件抽象层通常并不需要重新实现，是libhardware_legacy.so的一部分。

（3）JNI部分

代码路径：

frameworks/base/services/jni/com_android_server_VibratorService.cpp

这个类是振动器的JNI部分，通过调用硬件抽象层向上层提供接口。

（4）Java部分

代码路径：

frameworks/base/services/java/com/android/server/VibratorService.java

frameworks/base/core/java/android/os/Vibrator.java

VibratorService.java通过调用，VibratorService JNI来实现com.android.server包中的VibratorService类。这个类不是平台的API，被Android系统Java框架中的一小部分调用。

Vibrator.java文件实现了android.os包中的Vibrator类，这是向Java层提供的API。

二．  4412开发板平台的移植内容

针对特定的硬件平台，振动器系统的移植有两种方法。

 第一种方法（通常情况）：由于已经具有硬件抽象层，振动器系统的移植只需要实现驱动程序即可。这个驱动程序需要基于Android内核中的Timed Output驱动框架。

 第二种方法：根据自己实现的驱动程序，重新实现振动器的硬件抽象层定义接口（需要在libhardware_legacy.so库中），由于振动器硬件抽象层的接口非常简单，因此这种实现方式也不会很复杂。

三．移植与调试的要点   

1  驱动程序

Vibrator的驱动程序只需要实现振动的接口即可，这是一个输出设备，需要接受振动时间作为参数。由于比较简单，因此Vibrator的驱动程序可以使用多种方式来实现。

在Android中，推荐基于Android内核定义Timed Output驱动程序框架来实现Vibrator的驱动程序。

Timed Output的含义为定时输出，用于定时发出某个输出。实际上，这种驱动程序依然是基于sys文件系统来完成的。

drivers/staging/android/目录timed_output.h中定义timed_output_dev结构体，其中包含enable和get_time这两个函数指针，实现结构体后，使用timed_output_dev_register()和timed_output_dev_unregister()函数注册和注销即可。

Timed Output驱动程序框架将为每个设备在/sys/class/timed_output/目录中建立一个子目录，设备子目录中的enable文件就是设备的控制文件。读enable文件表示获得剩余时间，写这个文件表示根据时间振动。

Timed Output驱动的设备调试，通过sys文件系统即可。

对于Vibrator设备，其实现的Timed Output驱动程序的名称应该为“vibrator”。因此Vibrator设备在sys文件系统中的方法如下所示：

# echo "10000" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable

# cat /sys/class/timed_output/vibrator/enable

3290

# echo "0"  > /sys/class/timed_output/vibrator/enable

对于enable文件，“写”表示使能指定的时间，“读”表示获取剩余时间。

2  硬件抽象层的内容

硬件抽象层的接口

Vibrator硬件抽象层的接口在hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/目录的vibrator.h文件中定义：

int vibrator_on(int timeout_ms);         // 开始振动

int vibrator_off();                         // 关闭振动

vibrator.h文件中定义两个接口，分别表示振动和关闭，振动开始以毫秒（ms）作为时间单位。

 提示：Timed Output类型驱动本身有获得剩余时间的能力（读enable文件），但是在Android Vibrator硬件抽象层以上的各层接口都没有使用这个功能。

2.2 标准硬件抽象层的实现

Vibrator硬件抽象层具有标准的实现，在hardware/libhardware_legacy/vibrator/目录的vibrator.c中。

其中实现的核心内容为sendit()函数，这个函数的内容如下所示：

#define THE_DEVICE "/sys/class/timed_output/vibrator/enable"

static int sendit(int timeout_ms)

{

    int nwr, ret, fd;

    char value[20];

#ifdef QEMU_HARDWARE                // 使用QEMU的情况

    if (qemu_check()) {

        return qemu_control_command( "vibrator:%d", timeout_ms );

    }

#endif

    fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR);               // 读取sys文件系统中的内容

    if(fd < 0) return errno;

    nwr = sprintf(value, "%d\n", timeout_ms);

    ret = write(fd, value, nwr);

    close(fd);

    return (ret == nwr) ? 0 : -1;

}

sendit()函数负责根据时间“振动”：在真实的硬件中，通过sys文件系统的文件进行控制；如果是模拟器环境则通过QEMU发送命令。

vibrator_on()调用sendit()以时间作为参数，vibrator_on()调用sendit()以0作为参数。

 

3. 振动器框架层的实现

frameworks/base/services/jni/目录中的com_android_server_VibratorService.cpp文件是Vibrator硬件抽象层的调用者，它同时也向Java提供JNI支持。

其中，为JNI定义的方法列表如下所示：

static JNINativeMethod method_table[] = {

    { "vibratorOn", "(J)V", (void*)vibratorOn },   // 振动器开

    { "vibratorOff", "()V", (void*)vibratorOff }   // 振动器关

};

int register_android_server_VibratorService(JNIEnv *env) {

    return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/VibratorService",

            method_table, NELEM(method_table));

}

vibratorOn()和vibratorOff()这两个函数的实现分别如下所示：

static void vibratorOn(JNIEnv *env, jobject clazz, jlong timeout_ms){

    vibrator_on(timeout_ms);

}

static void vibratorOff(JNIEnv *env, jobject clazz){

    vibrator_off();

}

frameworks/base/services/java/com/android/server/目录中的VibratorService.java通过调用VibratorService JNI来实现com.android.server包中的VibratorService类。

frameworks/base/core/java/android/os/目录中的Vibrator.java文件实现了android.os包中的Vibrator类。它通过调用vibrator的Java服务来实现（获得名称为vibrator的服务），配合同目录中的IVibratorService.aidl文件向应用程序层提供Vibrator的相关API。

三．基于振动器的驱动程序设计

本驱动程序是基于UT4412BV03开发板上的蜂鸣器接口实现的驱动程序，希望通过基于本驱动了解振动器驱动的实现方法。前面已经讲到Vibrator的驱动程序只需要实现振动的接口即可，我们将基于Android内核定义Timed Output驱动程序框架来实现Vibrator的驱动程序。

振动器驱动程序设计是基于drivers/staging/android/目录timed_output.h中定义timed_output_dev结构体中的enable和get_time这两个函数指针，实现结构体后，使用timed_output_dev_register()和timed_output_dev_unregister()函数注册和注销即可。

下面将分析基于振动器的蜂鸣器驱动程序

驱动程序源码：

/* 

 * drivers/urbetter/buzzer_vibrator.c

 * Buzzer driver. 

 * Copyright (c) 2015  Urbetter Ltd.

 * This software is licensed under the terms of the GNU General Public

 * License version 2, as published by the Free Software Foundation, and

 * may be copied, distributed, and modified under those terms.

 * This program is distributed in the hope that it will be useful,

 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of

 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the

 * GNU General Public License for more details.

 * added by orangeyang@2/4/2015

 */

struct timer_list mototimer;

static struct work_struct moto_work;

 

void moto_function(unsigned long val);

 

static void moto_work_func(struct work_struct *work)

{

printk("%s\n",__FUNCTION__);

gpio_direction_output(EXYNOS4_GPD0(0), 0);

del_timer(&mototimer);

}

 

void moto_function(unsigned long val)

{

schedule_work(&moto_work);

}

 

void vibrator_enable(struct timed_output_dev *sdev, int timeout)

{

gpio_direction_output(EXYNOS4_GPD0(0), 1);

//moto.expires=jiffies+msecs_to_jiffies(timeout);

if(timeout<100)

timeout=100;

mod_timer(&mototimer,jiffies+msecs_to_jiffies(timeout));

return;

}

int vibrator_get_time(struct timed_output_dev *sdev)

{

printk("%s\n",__FUNCTION__);

return 0;

}

 

struct timed_output_dev vibrator={

.name="vibrator",

.enable=vibrator_enable,

.get_time=vibrator_get_time,

};

 

static int __init viabrator_timed_output_init(void)

{

mototimer.function=moto_function;

init_timer(&mototimer);

INIT_WORK(&moto_work, moto_work_func);

return timed_output_dev_register(&vibrator);

}

 

static void __exit viabrator_timed_output_exit(void)

{

timed_output_dev_unregister(&vibrator);  

}

 

module_init(viabrator_timed_output_init);

module_exit(viabrator_timed_output_exit);

 

MODULE_AUTHOR("orange_yang ");

MODULE_DESCRIPTION("buzzer driver");

MODULE_LICENSE("GPL");

 

 

 

 

 

 

下面两个函数是基于timed_output_dev结构体中的函数的具体实现

void vibrator_enable(struct timed_output_dev *sdev, int timeout)；

int  vibrator_get_time(struct timed_output_dev *sdev)；

当我们实现了驱动程序，并选上相应的配置

首先根据此段函数在知道创建了/sys/class/timed_output/目录

 

根据下面这段函数我们最终知道了驱动生成的名字节点

 

/sys/class/timed_output/vibrator/enable

驱动的测试：

在控制台输入如下命令将让蜂鸣器发生

# echo "10000" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable

 

在控制台输入如下命令将读取到剩余时间

# cat /sys/class/timed_output/vibrator/enable