Android背光系统分析

转载两篇文章

文章一

1,总论
背光模块属于HAL层开发,HAL层开发,用一句话来概括就是定义一个hardware.h中定义的名称为宏HAL_MODULE_INFO_SYM的hw_module_t结构体,
然后实现结构体的相关内容

2,驱动方面的准备
简单的嵌入式linux驱动,编写LCD背光驱动,并提供接口给上层修改,我所用的是直接修改接口文件,接口如下:
/sys/class/backlight/pwm-backlight/brightness  这个是亮度调节
/sys/class/backlight/pwm-backlight/max_brightness 这个是最大亮度,按照android系统的要求应该设置成255
控制亮度直接写brightness文件即可
背光驱动主要是通过PWM来完成,这里不详细说明。

3,需要包含的头文件
/hardware/libhardware/include/hardware目录下的hardware.h和lights.h
其中hardware.h中定义了通用硬件模块,lights.h中定义了背光设备相关的内容

4,android已有的硬件模块在/hardware/libhardware/modules目录下,为了区分,我们开发的背光模块放置在如下的目录:
vendor/ardent/merlin/lights目录下,编译成lights.default.so放置到/system/lib/hw目录下,模块命名规则可以
参考上一节的内容。

5,修改vendor/ardent/merlin目录下AndroidBoard.mk文件,添加如下内容:
include $(LOCAL_PATH)/lights/Mdroid.mk

6,lights目录新建Mdroid.mk文件,内容如下:
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw
LOCAL_SRC_FILES:= lights.c

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := /
    libutils /
    libcutils /
    libhardware

LOCAL_PRELINK_MODULE := false

LOCAL_MODULE := lights.default

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

7,lights目录下新建一个lights.c文件,如下:
const struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
    .version_major = 1,
    .version_minor = 0,
    .id = LIGHTS_HARDWARE_MODULE_ID,
    .name = "lights module",
    .author = "allen",
    .methods = NULL,
};

8,上面的内容可以直接编译通过,但是因为我将其methods部分指向了空指针,因此没有任何功能,下面来实现此部分
hw_module_t机构体的methods成员是一个指向hw_module_methods_t结构体的一个指针,hw_module_methods_t结构体定义如下:
typedef struct hw_module_methods_t {
    int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,struct hw_device_t** device);
} hw_module_methods_t;
据此我们定义一个hw_module_methods_t类型的参数lights_module_methods如下:
struct hw_module_methods_t lights_module_methods = {
    .open = lights_device_open
};
然后将上面的methods由NULL改成lights_module_methods

9,接下来就是定义lights_device_open函数了,此函数的参数和返回值由hw_module_methods_t结构体的open成员决定,此函数定义如下:
static int lights_device_open(const struct hw_module_t *module,const char *id, struct hw_device_t **device)
从lights_device_open函数的参数来看,第一个参数和第二个参数是常量,第三个参数是 一个指向hw_device_t结构体的指针,因此可以断定
实现此函数也就是要完成第三个参数的内容,详细的内容我们可以参考直接调用该函数的内容,在frameworks/base/services/jni目录下的
com_android_server_LightsService.cpp文件中,内容如下:
static light_device_t* get_device(hw_module_t* module, char const* name)
{
    int err;
    hw_device_t* device;
    err = module->methods->open(module, name, &device);
    if (err == 0) {
        return (light_device_t*)device;//device由hw_device_t指针强制转换成light_device_t指针
    } else {
        return NULL;
    }
}

static jint init_native(JNIEnv *env, jobject clazz)
{
    int err;
    hw_module_t* module;
    Devices* devices;
   
    devices = (Devices*)malloc(sizeof(Devices));

    err = hw_get_module(LIGHTS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);
    if (err == 0) {
        devices->lights[LIGHT_INDEX_BACKLIGHT]
                = get_device(module, LIGHT_ID_BACKLIGHT);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_KEYBOARD]
                = get_device(module, LIGHT_ID_KEYBOARD);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_BUTTONS]
                = get_device(module, LIGHT_ID_BUTTONS);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_BATTERY]
                = get_device(module, LIGHT_ID_BATTERY);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_NOTIFICATIONS]
                = get_device(module, LIGHT_ID_NOTIFICATIONS);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_ATTENTION]
                = get_device(module, LIGHT_ID_ATTENTION);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_BLUETOOTH]
                = get_device(module, LIGHT_ID_BLUETOOTH);
        devices->lights[LIGHT_INDEX_WIFI]
                = get_device(module, LIGHT_ID_WIFI);
    } else {
        memset(devices, 0, sizeof(Devices));
    }

    return (jint)devices;
}
从上面的内容我们可以看出lights_device_open的第一个参数是JNI层用hw_get_module所获得,第二个参数根据设备的不同有很多种情况
该参数的内容定义在lights.h中,全部情况如下:
#define LIGHT_ID_BACKLIGHT          "backlight"
#define LIGHT_ID_KEYBOARD           "keyboard"
#define LIGHT_ID_BUTTONS            "buttons"
#define LIGHT_ID_BATTERY            "battery"
#define LIGHT_ID_NOTIFICATIONS      "notifications"
#define LIGHT_ID_ATTENTION          "attention"
#define LIGHT_ID_BLUETOOTH          "bluetooth"
#define LIGHT_ID_WIFI               "wifi"
lights调节有背光,键盘,按键,电池,通知,提醒,蓝牙和WIF
第三个参数是一个指向一个hw_device_t的指针,但是com_android_server_LightsService.cpp文件中的背光调节函数定义如下:
static void setLight_native(JNIEnv *env, jobject clazz, int ptr,
        int light, int colorARGB, int flashMode, int onMS, int offMS, int brightnessMode)
{
    Devices* devices = (Devices*)ptr;
    light_state_t state;

    if (light < 0 || light >= LIGHT_COUNT || devices->lights[light] == NULL) {
        return ;
    }

    memset(&state, 0, sizeof(light_state_t));
    state.color = colorARGB;
    state.flashMode = flashMode;
    state.flashOnMS = onMS;
    state.flashOffMS = offMS;
    state.brightnessMode = brightnessMode;

    devices->lights[light]->set_light(devices->lights[light], &state);
}
get_device函数中将hw_device_t指针强制转换成light_device_t指针给调节背光用,而light_device_t定义如下:
struct light_device_t {
    struct hw_device_t common;
    int (*set_light)(struct light_device_t* dev,
            struct light_state_t const* state);
};
因此在实现lights_device_open的第三个参数的时候,我们应该定义一个light_device_t类型结构体,然后
将起common域的指针地址传递过去。这样虽然传递的是一个hw_device_t指针地址,但是JNI层可以将其强制转换
成light_device_t指针地址用,否则devices->lights[light]->set_light就会起不到作用了。实现如下:
static int lights_device_open(const struct hw_module_t *module,const char *id, struct hw_device_t **device)
{
    struct light_device_t *dev = NULL;
    int resvalue = -1;
    dev = calloc(sizeof(struct light_device_t),1);
    dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
    dev->common.version = 0;
    dev->common.module = (struct hw_module_t *)module;
    dev->common.close = lights_device_close;
    if(!strcmp(id, LIGHT_ID_BACKLIGHT))
    {
        dev->set_light = lcd_set_light;
        resvalue = 0;
    }
    else
    {
        dev->set_light = other_set_light;
        resvalue = 0;
    }
    *device = &dev->common;
    return resvalue;
}

10,实现lights_device_close,lcd_set_light和other_set_light,这个主要是调用驱动提供的接口直接控制硬件,举例如下:
static int lights_device_close(struct hw_device_t* device)
{
    struct light_device_t *m_device = (struct light_device_t *)device;
    if(m_device)
        free(m_device);
    return 0;
}
static int lcd_set_light(struct light_device_t* dev,struct light_state_t const* state)
{
    int fd = -1;
    int bytes = 0;
    int rlt = -1;
    unsigned char brightness = ((77*((state->color>>16)&0x00ff))
                               + (150*((state->color>>8)&0x00ff))
                               + (29*(state->color&0x00ff))) >> 8;
    fd = open("/sys/class/backlight/pwm-backlight/brightness", O_RDWR);
    if(fd>0)
    {
        char buffer[20];
     memset(buffer, 0, 20);
    bytes = sprintf(buffer, "%d", brightness);
    rlt = write(fd, buffer, bytes);
        if(rlt>0)
        {
           close(fd);
           return 0;
        }
    }
    close(fd);
    return -1;
}

static int other_set_light(struct light_device_t* dev,struct light_state_t const* state)
{
    return 0;
}

11,因为上面调节背光是通过写/sys/class/backlight/pwm-backlight/brightness文件来完成,因此一定要设置该文件的权限,
在init.xxx.rc文件中添加如下的内容:
    # for control LCD backlight
    chown system system /sys/class/backlight/pwm-backlight/brightness
    chmod 0666 /sys/class/backlight/pwm-backlight/brightness

12,修改完成后经验证亮度调节可用,上面的例子只是实现了lights部分功能,如果需要完成所有的功能,请参考hardware.h, lights.h和com_android_server_LightsService.cpp文件中的内容。


文章二:

三、Android中背光系统实现

以往,我经常都是从底层往上看,这次从上层往下找找吧,同样的眼睛,不一样的视角,会别有一番风景哦~~其实,美女也要应该这样欣赏。

玩玩Android机子,其实知道背光调节就是在“设置”中的那个seekBar,那我们就去setting中去找源码吧.其源码路径为:

packages\apps\Settings\src\com\android\settings\ BrightnessPreference.java

打开看看吧~宽衣解带是最让人兴奋的啊。你会看到这样几行注释:   

    // Backlight range is from 0 - 255. Need to make sure that user

    // doesn't set the backlight to 0 and get stuck

    private static final intMINIMUM_BACKLIGHT = android.os.Power.BRIGHTNESS_DIM + 10;

    private static final int MAXIMUM_BACKLIGHT = android.os.Power.BRIGHTNESS_ON;

背光的调节范围是0-255啊~~

继续解带吧~会看到一个很亲切的函数:

public void UpdateBrightness()

    {

    if(mIsActive)

    {

        setBrightness(mSeekBar.getProgress() +MINIMUM_BACKLIGHT);

    }

    }

更新背光亮度,太亲切了,这不慢慢接近目标了吗?其调用了setBrightness()函数,跳进去看看其实现哦~~

private void setBrightness(int brightness) {

        try {

            IPowerManager power = IPowerManager.Stub.asInterface(

                    ServiceManager.getService("power"));

            if (power !=null) {

                power.setBacklightBrightness(brightness);

            }

        } catch (RemoteException doe) {

           

        }       

    }

这不就是韩哥给出的那几行代码嘛~~呵呵~终于找到要点了吧,所谓打蛇要打七寸,不就是这样吗?这个IPowerManager类中有个setBacklightBrightness函数啊,那它又是怎么实现的啊?找来找去只找到了一个申明啊:

public void setBacklightBrightness(int brightness)throws android.os.RemoteException;

找不到其实现怎么办呢??这是个棘手的问题啊~还好Eclipse很恶心啊~~搜搜就又出来了,这个函数的实现在:

frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java中。

[java] view plain copy print ?
  1. public void setBacklightBrightness (int brightness) {  
  2.   
  3.         mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.DEVICE_POWER, null);  
  4.   
  5.         // Don't let applications turn the screen all the way off  
  6.   
  7.         synchronized (mLocks) {  
  8.   
  9.             brightness = Math.max(brightness, Power.BRIGHTNESS_DIM);  
  10.   
  11.             mLcdLight.setBrightness(brightness);  
  12.   
  13.             //We won't adjust Button/Keyboard BKL here for the time being, see CR[ALPS00132847]  
  14.   
  15.             //mKeyboardLight.setBrightness(mKeyboardVisible ? brightness : 0);  
  16.   
  17.             //mButtonLight.setBrightness(brightness);  
  18.   
  19.             long identity = Binder.clearCallingIdentity();  
  20.   
  21.             try {  
  22.   
  23.                 mBatteryStats.noteScreenBrightness(brightness);  
  24.   
  25.             } catch (RemoteException e) {  
  26.   
  27.                 Slog.w(TAG, "RemoteException calling noteScreenBrightness on BatteryStatsService", e);  
  28.   
  29.             } finally {  
  30.   
  31.                 Binder.restoreCallingIdentity(identity);  
  32.   
  33.             }  
  34.   
  35.    
  36.   
  37.             // update our animation state  
  38.   
  39.             synchronized (mLocks) {  
  40.   
  41.                 mScreenBrightness.targetValue = brightness;  
  42.   
  43.                 mScreenBrightness.jumpToTargetLocked();  
  44.   
  45.             }  
  46.   
  47.         }  
  48.   
  49.     }  

看着看着又模糊啦,这里怎么又调用了setBrightness()哦,此setBrightness非BrightnessPreference.java中的setBrightness。其类属于:

    private LightsService.Light mLcdLight;

革命尚未成功,你说咋办,那好吧,为了革命的胜利,再进去看看这个类中setBrightness()的实现吧。源码路径为:

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

 

[java] view plain copy print ?
  1. public void setBrightness(int brightness) {  
  2.   
  3.             setBrightness(brightness, BRIGHTNESS_MODE_USER);  
  4.   
  5.         }  
  6.   
  7.    
  8.   
  9.         public void setBrightness(int brightness, int brightnessMode) {  
  10.   
  11.             synchronized (this) {  
  12.   
  13.                 int color = brightness & 0x000000ff;  
  14.   
  15.                 color = 0xff000000 | (color << 16) | (color << 8) | color;  
  16.   
  17.                 setLightLocked(color, LIGHT_FLASH_NONE, 00, brightnessMode);  
  18.   
  19.             }  
  20.   
  21.         }  


 

这里又调用了setLightLocked()

[java] view plain copy print ?
  1. private void setLightLocked(int color, int mode, int onMS, int offMS, int brightnessMode) {  
  2.   
  3.             if (color != mColor || mode != mMode || onMS != mOnMS || offMS != mOffMS) {  
  4.   
  5.                 mColor = color;  
  6.   
  7.                 mMode = mode;  
  8.   
  9.                 mOnMS = onMS;  
  10.   
  11.                 mOffMS = offMS;  
  12.   
  13.                 setLight_native(mNativePointer, mId, color, mode, onMS, offMS, brightnessMode);  
  14.   
  15.             }  
  16.   
  17.         }  


 

革命的曙光来啦,看到没,这里调用了setLight_native这个本地接口,

private static native void setLight_native(int ptr,int light,int color,int mode,

            int onMS,int offMS,int brightnessMode);

皇天不负有心人啊,胜利的曙光照耀着我们啊,终于就快脱光光啦~~!难以按捺住这颗激动的心啊。

可是这个setLight_native又是在哪里呢??经过一番苦苦搜索,它并不在灯火阑珊处,而是在:

frameworks\base\services\jni\ com_android_server_LightsService.cpp

宽衣,看看:

 

四、JNI层

[cpp] view plain copy print ?
  1. static void setLight_native(JNIEnv *env, jobject clazz, int ptr,  
  2.   
  3.         int light, int colorARGB, int flashMode, int onMS, int offMS, int brightnessMode)  
  4.   
  5. {  
  6.   
  7.     Devices* devices = (Devices*)ptr;  
  8.   
  9.     light_state_t state;  
  10.   
  11.    
  12.   
  13.     if (light < 0 || light >= LIGHT_COUNT || devices->lights[light] == NULL) {  
  14.   
  15.         return ;  
  16.   
  17.     }  
  18.   
  19.    
  20.   
  21.     memset(&state, 0, sizeof(light_state_t));  
  22.   
  23.     state.color = colorARGB;  
  24.   
  25.     state.flashMode = flashMode;  
  26.   
  27.     state.flashOnMS = onMS;  
  28.   
  29.     state.flashOffMS = offMS;  
  30.   
  31.     state.brightnessMode = brightnessMode;  
  32.   
  33.    
  34.   
  35.     devices->lights[light]->set_light(devices->lights[light], &state);  
  36.   
  37. }  
  38.   
  39.    
  40.   
  41. static JNINativeMethod method_table[] = {  
  42.   
  43.     { "init_native""()I", (void*)init_native },  
  44.   
  45.     { "finalize_native""(I)V", (void*)finalize_native },  
  46.   
  47.     { "setLight_native""(IIIIIII)V", (void*)setLight_native },  
  48.   
  49. };  


 

哇,高手就是高手啊。看看,一个函数人家处理的不只是backlight,还有flash,color哦。惭愧啊~

到此,一个美女就这样被你看完啦~~当然,还有三点哦~~还想要激情的吗??激情就在底层了哦。想单刀直入吗?那还得看你本事了哦~~

devices->lights[light]->set_light(devices->lights[light], &state);

这句将带你穿梭进赤裸裸的XX。

五、HAL层

太神奇啦,这里直接给出HAL层的源码路劲,如下:

\mediatek\source\hardware\liblights\ lights.c

\hardware\libhardware\include\hardware\ lights.h

你会看到引你越过道德边缘的set_light的申明就在lights.h中啊。真是罪孽啊~~

[cpp] view plain copy print ?
  1. /** 
  2.  
  3.  * module methods 
  4.  
  5.  */  
  6.   
  7.    
  8.   
  9. /** Open a new instance of a lights device using name */  
  10.   
  11. static int open_lights(const struct hw_module_t* module, char const* name,  
  12.   
  13.         struct hw_device_t** device)  
  14.   
  15. {  
  16.   
  17.     int (*set_light)(struct light_device_t* dev,  
  18.   
  19.             struct light_state_t const* state);  
  20.   
  21.    
  22.   
  23.     if (0 == strcmp(LIGHT_ID_BACKLIGHT, name)) {  
  24.   
  25.         set_light = set_light_backlight;  
  26.   
  27.     }  
  28.   
  29.     else if (0 == strcmp(LIGHT_ID_KEYBOARD, name)) {  
  30.   
  31.         set_light = set_light_keyboard;  
  32.   
  33.     }  
  34.   
  35.     else if (0 == strcmp(LIGHT_ID_BUTTONS, name)) {  
  36.   
  37.         set_light = set_light_buttons;  
  38.   
  39.     }  
  40.   
  41.     else if (0 == strcmp(LIGHT_ID_BATTERY, name)) {  
  42.   
  43.         set_light = set_light_battery;  
  44.   
  45.     }  
  46.   
  47.     else if (0 == strcmp(LIGHT_ID_NOTIFICATIONS, name)) {  
  48.   
  49.         set_light = set_light_notifications;  
  50.   
  51.     }  
  52.   
  53.     else if (0 == strcmp(LIGHT_ID_ATTENTION, name)) {  
  54.   
  55.         set_light = set_light_attention;  
  56.   
  57.     }  
  58.   
  59.     else {  
  60.   
  61.         return -EINVAL;  
  62.   
  63.     }  
  64.   
  65.    
  66.   
  67.     pthread_once(&g_init, init_globals);  
  68.   
  69.    
  70.   
  71.     struct light_device_t *dev = malloc(sizeof(struct light_device_t));  
  72.   
  73.     memset(dev, 0, sizeof(*dev));  
  74.   
  75.    
  76.   
  77.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
  78.   
  79.     dev->common.version = 0;  
  80.   
  81.     dev->common.module = (struct hw_module_t*)module;  
  82.   
  83.     dev->common.close = (int (*)(struct hw_device_t*))close_lights;  
  84.   
  85.     dev->set_light = set_light;  
  86.   
  87.    
  88.   
  89.     *device = (struct hw_device_t*)dev;  
  90.   
  91.     return 0;  
  92.   
  93. }  


 

看看吧,其实我们需要找的就是set_light_backlight。

[html] view plain copy print ?
  1. static int  
  2.   
  3. set_light_backlight(struct light_device_t* dev,  
  4.   
  5.         struct light_state_t const* state)  
  6.   
  7. {  
  8.   
  9.     int err = 0;  
  10.   
  11.     int brightness = rgb_to_brightness(state);  
  12.   
  13.     pthread_mutex_lock(&g_lock);  
  14.   
  15.     LOGD("%s: brightness=%d start+++\n", __func__, brightness);  
  16.   
  17.     g_backlight = brightness;  
  18.   
  19.     err = write_int(LCD_FILE, brightness);  
  20.   
  21.     if (g_haveTrackballLight) {  
  22.   
  23.         handle_trackball_light_locked(dev);  
  24.   
  25.     }  
  26.   
  27.     pthread_mutex_unlock(&g_lock);  
  28.   
  29.     return err;  
  30.   
  31. }  


 

当你认真看完lights.c会发现其基本思想跟之前的设想一样,只是人家是高手,我是菜鸟,人家看到赤裸裸的美女不是表面,而是艺术~~~~!!

 

 

通过这个分析,可以延伸了解到led灯的结构。



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