Bma020 acceleration sensor流程文档

Bma020 acceleration sensor流程

 

云科世纪   戴杨一如

 

 

 

 

 

壹、Kernel层：

源文件：kernel/drivers/input/misc/  Bma020_driver.c,     Bma020.c, bma020.h

 

一、数据采集的两种方式：

Bma020 默认通过轮询方式采集数据，只有当宏BMA020_ENABLE_IRQ被定义且结构体bma020_data 中bool interruptible变量为真时，才使用中断方式采集数据。在bma020_probe(), bma020_set_enable, bma020_setdelay中都可以看到如下条件判断：

#ifdef BMA020_ENABLE_IRQ

       if (data->interruptible) {

       ……

 

二、读写寄存器函数的两种方式：

当需要读写寄存器时，若宏BMA020_SMBUS被定义，则采用i2c_smbus方式，否则采用i2c_master方式，常见判断如下：

#ifdef BMA020_SMBUS

       tempvalue = i2c_smbus_read_word_data(client, 0x00);

#else

       i2c_master_send(client, (char*)&tempvalue, 1);

       i2c_master_recv(client, (char*)&tempvalue, 1);

#endif

 

三、宏BMA020_SET_BITSLICE

       在bma020中，当需要改写某个寄存器的某（几）个bit时（并不改整个字节），就会用到这个宏：

              #define BMA020_SET_BITSLICE(regvar, bitname, val)\

                       (regvar & ~bitname##__MSK) | ((val<<bitname##__POS)&bitname##__MSK) 

              它的作用是，先把寄存器值regvar中需要写的bit置零，然后将它的bitname位改写为val。

       同样，当需要读取寄存器的某（几）个bit时（并不是读取整个字节），会这个宏：

              #define BMA020_GET_BITSLICE(regvar, bitname)\

                     (regvar & bitname##__MSK) >> bitname##__POS

              它将用0覆盖regvar中用户不需要的值，只得到bitname所表示的值

       bitname##__MSK表示掩码，bitname##__POS表示位移。例如，若bitname占regvar中0~7的345bit，则MSK为二进制的00111000，POS为3

 

四、sysfs接口

       Bma020通过sysfs接口向上层提供获取/设置sensor enable、获取/设置sensor delay的方法。

              742行：static DEVICE_ATTR(enable, S_IRUGO | S_IWUSR | S_IWGRP,

                          bma020_show_enable, bma020_set_enable);

static DEVICE_ATTR(poll_delay, S_IRUGO | S_IWUSR | S_IWGRP,

                          bma020_show_delay, bma020_set_delay);

              这个宏原型是：#define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \

struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)

可见主要实现了bma020_show_enable， bma020_set_enable， bma020_show_delay， bma020_set_delay这几个回调函数。

 

五、流程

从模块初始化开始BMA020_init（）->  i2c_add_driver（）->  i2c_register_driver（） ->  driver_register()  ->  bus_add_driver()  ->  driver_attach()  ->  __driver_attach（）  ->  driver_probe_device（）  -> really_probe（）  其中有这样一句：

Dd.c 261行：ret = drv->probe(dev);

在这里调用了调用了驱动的探针函数bma020_probe()

接下来看探针函数。

测试适配器是否支持I2C_FUNC_I2C:

       760行：i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_I2C)

给主数据结构体分配空间：

       768行：data = kmalloc(sizeof(struct bma020_data), GFP_KERNEL)

创建设备客户端结构体，并立刻读取设备的0x00寄存器，若不为02则失败（778~796行）。

接下来给函数局部变量struct bma020_data *data赋值：

       data->bma020.bus_write = bma020_i2c_write;

       data->bma020.bus_read = bma020_i2c_read;

       data->bma020.delay_msec = bma020_i2c_delay;

       三个回调函数均在本源文件定义，bma020_i2c_write()与bma020_i2c_read()将在后面的bma020_read_accel_xyz（）函数中被调用，到那时再具体讨论。bma020_i2c_delay()简单延时msec毫秒.

       接下来,调用软复位函数

801行: bma020_soft_reset();

该函数将设备0x0a寄存器写2, 软重置设备.

       紧接着初始化设备,调用初始化函数:

802行: bma020_init(&(data->bma020));

       可以看到, 传入的实参是刚才赋值的(data指针指向的bma020结构体)的地址,该结构体包含上述三个回调函数.在bma020_init()中, 该地址被赋给全局变量指针p_bma020, 即使之指向data->bma020, 随后,完成对p_bma020所指向结构体的一系列赋值,主要包括dev_addr, Chip Id, ml_version, al_version.

       然后调用另一个初始化函数，称为BMA_Init（）；

              在BMA_Init()中，先将寄存器地址0x14写入buffer[0]

寄存器0x14控制两个值：

4:3 bit Range设置可探测的加速度范围，分为：-2~2g，-4~4g，-8~8g；

2:0 bit Bandwidth设置采样频率，分为25~1500不等的7个等级；

              随后调用

539行：ret = BMA_I2C_RxData(buffer, 2);

在函数BMA_I2C_RxData 中，通过i2c传输函数i2c_transfer（）与设备交互，完成Range，Bandwidth，SPI protocol的初始化。

       再调用杂项设备注册函数：

              810行：err = misc_register(&bma_device);

       接着初始化互斥锁：

              811行：mutex_init(&data->lock);

       I/O空间注册，为输入子系统申请 input_dev 结构

              818行：input_dev = input_allocate_device();

       把新申请的内存赋给公共变量可见的“输入设备结构体”指针input_dev，之后几行都通过这个指针，使用linux输入设备的操作管理设备。

              825行：data->input_dev = input_dev;

       初始化上述内存，给出设备名：

              826行：input_set_drvdata(input_dev, data);

              827行：input_dev->name = "acc";

       接下来通过input_set_capability()函数分别标记设备的x，y，z轴报值，使设备能响应上层的轮询事件。再通过input_set_abs_params()函数设置上报的最大值与最小值。

       注册输入设备：

              838行：input_register_device(input_dev);

       下面定义设备采集数据的方式，如上第一节所述，有两种可供选择的方式，分别是中断和轮询。

采用中断方式则注册中断处理函数：

              847行：err = request_irq(client->irq, bma020_irq_handler, IRQF_TRIGGER_RISING, "bma020", &data->bma020);

       采用轮询方式步骤较多，先初始化一个计时器：

              860行：hrtimer_init（。。。）；

       然后给几个bma020_data结构体成员赋值，分别定义：轮询所需时间、读取一个fifo条目所需时间，并用前者除以后者，把得数赋予“fifo条目数目”。再实现计时器结构体中的重置回调函数：

              860~866行：hrtimer_init(&data->timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);

                                   data->polling_delay = ns_to_ktime(200 * NSEC_PER_MSEC); //this data need to carefully modified

                                   data->time_to_read = 10000000LL;

                                   delay_ns = ktime_to_ns(data->polling_delay);

                                   do_div(delay_ns, data->time_to_read);

                                   data->entries = delay_ns;

                                   data->timer.function = bma020_timer_func;

              这里使用work queue机制，bma020_timer_func（）中通过container_of(timer, struct bma020_data, timer); （610行）得到timer的父结构bma020_data，并利用bma020_data中的指针把给定工作（即&bma020_data->work）提交给创建的工作队列bma020_data->bma020_wq：

                     612行：queue_work(bma020_data->bma020_wq, &bma020_data->work);

       负责轮询的计时器触发了一个工作队列请求，我们需要一个线程来读取i2c上的数据，这种读取可以是缓慢且阻塞的。下面这句用于创建一个单线程的、属于驱动自己的工作队列以及相应的内核进程：

              870行：data->bma020_wq = create_singlethread_workqueue("bma020_wq");

       初始化工作队列：

877行：INIT_WORK(&data->work, bma020_work_func);

       再来看回调函数bma020_work_func（）的实现。工作函数调用报值函数，向上报值，存储在input_event队列中：

       567行     bma020_report_acc_values（）；

              在其中调用读值函数bma020_read_accel_xyz（&acc）；

                     读值函数首先调用BMA020_BUS_READ_FUNC（），它实际上调用了probe（）运行之初，被赋予data->bma020的回调函数bma020_i2c_read（），这在上面提到过。

在bma020_i2c_write()与bma020_i2c_read()中，将reg_addr作为基地址，通过一个while循环，根据条件分别使用如上第二节所述两种读写寄存器方式，写/读 寄存器len次, 每次写/读地址+1。

可以看到此处BMA020_BUS_READ_FUNC（）的第四实参是6，故该函数读取寄存器0x02~0x07的值

然后使用上述第三节的宏BMA020_GET_BITSLICE分别取出xyz轴的值，并左右移动54位以清零其它位。结果保存在acc指针指向的bma020acc_t结构中

       然后开始报值：

       575行：input_report_rel(bma020_data->input_dev, REL_RX, acc.x);

                  input_report_rel(bma020_data->input_dev, REL_RY, acc.y);

                  input_report_rel(bma020_data->input_dev, REL_RZ, acc.z);

                  input_sync(bma020_data->input_dev);

                     这两个函数都直接调用input_event()，input_event函数有四个参数dev type code value, 对于以上前三行来说，

Type：EV_REL（相对坐标，code值表示轨迹的类型，参看include/linux/input.h）

code：REL_RX / REL_RY / REL_RZ

value: xyz轴的值

                                   而第四行input_sync（）的参数如下：

                                          Type：EV_SYN

                                          Code：SYN_REPORT

                                          Value：0

                     报值之后，report函数通过静态局部变量static int fcount 做一个判断，若连续5次三个轴报值的绝对值之和都大于200，则重置Gsensor。

              接着回到bma020_work_func，它调用hrtimer_start（）来重置计时器。

上述为一次work的全部内容。

       到此，在probe（）中便完成了以轮询方式收集数据的设置。

       接下来通过device_create_file函数在/sys/class/下创建两个属性文件，上层就通过对这些属性文件进行读写来完成对应的数据操作：

              880~889行：

    if (device_create_file(&input_dev->dev, &dev_attr_enable) < 0) {

             pr_err("Failed to create device file(%s)!\n", dev_attr_enable.attr.name);

             goto err_device_create_file;

      }

 

      if (device_create_file(&input_dev->dev,      &dev_attr_poll_delay) < 0) {

             pr_err("Failed to create device file(%s)!\n",

                           dev_attr_poll_delay.attr.name);

             goto err_device_create_file2;

      }

       接着实现休眠唤醒的回调函数：

              891，892行：      data->early_suspend.suspend = bma020_early_suspend;

                                          data->early_suspend.resume  = bma020_late_resume;

              在休眠函数中简单地调用另一个函数：

465行：bma020_set_mode(BMA020_MODE_SLEEP);

这个函数定义在bma020.c，调用的实参是2。在这个函数中调用BMA020_SET_BITSLICE，实际上是往0x15寄存器的WAKE_UP位写0，往0x0A寄存器的sleep位写1.

       385~390行：comres = p_bma020->BMA020_BUS_READ_FUNC(p_bma020->dev_addr, BMA020_WAKE_UP__REG, &data1, 1 );

              data1  = BMA020_SET_BITSLICE(data1, BMA020_WAKE_UP, mode);               

        comres += p_bma020->BMA020_BUS_READ_FUNC(p_bma020->dev_addr, BMA020_SLEEP__REG, &data2, 1 );

              data2  = BMA020_SET_BITSLICE(data2, BMA020_SLEEP, (mode>>1));

           comres += p_bma020->BMA020_BUS_WRITE_FUNC(p_bma020->dev_addr, BMA020_WAKE_UP__REG, &data1, 1);

             comres += p_bma020->BMA020_BUS_WRITE_FUNC(p_bma020->dev_addr, BMA020_SLEEP__REG, &data2, 1);

然后该写全局变量

       391行：p_bma020->mode = mode;

              唤醒函数也只是简单地调用bma020_set_mode(BMA020_MODE_NORMAL)；不过是以0为参数。而实际上就是往0x15的WAKE_UP位写0，往0x0A寄存器的sleep位写0.

       回到probe中，注册休眠函数：

              894行：register_early_suspend(&data->early_suspend);

       最后，设置gsensor进入休眠模式：

              896行：bma020_set_mode(BMA020_MODE_SLEEP);

       以上就是探针函数probe()的全部流程，而本驱动注册时主要就是执行probe函数。

 

 

 

贰、HAL层

源文件：device/cct/common/libsku7sensors/  AccSensor.cpp , AccSensor.h

 

一、构造函数

       AccSensor::AccSensor()

首先给事件变量mPendingEvent的成员赋值，分别给这些成员赋值version、sensor、type、acceleration.status。注意到重力传感器的type是SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER。

       然后通过sensor_get_class_path（）去打开SYSFS文件系统下的文件这个文件：/sys/class/input/inputX/name，如果读到“ACC”，就说明找到，则令found = 1; 且把mClassPath的值写为“/sys/class/input/inputX”（就是那个name为ACC的节点）

二、使用sysfs接口的函数

1、setEnable（）

这个函数可以开/关Gsensor，开和关由其第二个参数控制。函数内部会把开关命令与当前状态作对比，若相同则什么也不做。然后，当需要开时，调用本源文件的enable_sensor（），当需要关时，调用本源文件的disable_sensor（），最后改写设备状态mEnabled = newState;

 

（1）enable_sensor（）

简单地调用writeDisable(0);

     再看writeDisable（）函数。它用上述构造函数中获得的mClassPath路径、以O_RDWR方式去打开设备节点，而后进入逻辑判断，当形参为0时，

229行：buf[0] = '1';

并写入设备节点：

            234行：err = write(fd, buf, sizeof(buf));

     这与驱动程序中的bma020_set_enable（）函数以下几行对应：

Bma020driver.c 645行 if (sysfs_streq(buf, "1"))

                                                new_enable = true;

                                                        else if (sysfs_streq(buf, "0"))

                                                         new_enable = false;

              于是实现了enable设备。

              （2）disable_sensor（）

                     简单地调用writeDisable(1);细节同上。

       2、setDelay（）

       用于设置延迟时间，先设置结构体变量：

              mDelay = ns;

       再调用本地函数update_delay();

              Update_dalay（）中几乎是简单地调用本地函数set_delay（）

                     Set_delay()简单地调用writeDelay(ns)

                            writeDelay(ns)，类似刚刚（1）中的writeDisable（），先打开设备节点，随后将延迟秒数稍微处理后写入：

                                   write(fd, buf, strlen(buf)+1);

 

三、轮询函数

      reandEvents（）

该函数前几行填充一些结构体并做一些判断，然后通过mInputReader.readEvent（）函数从input event队列读值，再通过processEvent（）函数做简单处理。然后判断event类型，若是EV_SYN，则认为这次读值的过程完成（完成了XYZ轴各1次的读取），一共读取count次，count为reandEvents（）的形参。

 

 

 

 

 

叁、JNI层

 

源文件：frameworks/base/services/sensorservice/GravitySensor.cpp

              frameworks/base/libs/gui/Sensor.cpp

              frameworks/base/services/ sensorservice/SensorDevice.cpp

frameworks/base/core/jni/android_hardware_SensorManager.cpp

 

一、构造函数

GravitySensor::GravitySensor (sensor_t const* list, size_t count)

       构造函数先遍历数组list（第一个参数），若其type == SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER（注意到HAL层AccSensor构造函数给事件变量赋值时，type = SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER），则调用sensor（）（定义在本章第二个源文件中），构造一个传感器，赋予mAccelerometer。且一旦找个一个匹配项就退出循环，故mAccelerometer的值是list的第一个Gsensor。

 

二、操作函数

       Process（）。该函数接收事件参数，首先判断是否为加速度传感事件（type == SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER），若是，则根据RotationMatrix中的设置对三个轴的值做一番修正，目的是缩小系统性误差。

       Activate（），setDelay（）。这两个函数均调用类SensorFusion中的相应函数。在其中又会分别调用SensorDevice的activate（）和setdelay（）（定义于本章第三个源文件）。SensorDevice::setDelay()，SensorDevice::activate()递归。

 

三、getSensor（）

       该函数为结构体sensor_t hwSensor赋值，随后将该结构传入sensor的构造函数：Sensor sensor(&hwSensor); 并返回该Sensor。