Android Sensor 架构深入剖析

作者：倪键树,华清远见嵌入式学院讲师。

1、Android sensor架构

Android4.0系统内置对传感器的支持达13种，它们分别是：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：

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

对传感器类型的定义：

传感器模块的定义结构体如下：

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。

对任意一个sensor设备都会有一个sensor_t结构体，其定义如下：

每个传感器的数据由sensors_event_t结构体表示，定义如下：

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，sensors_vec_t定义如下：

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：

控制设备打开/关闭结构体定义如下：

3、Sensor HAL实现(以LM75温度传感器为例子)

（1）打开设备流程图

（2）实现代码分析

在代码中含有两个传感器ADC电位器和LM75温度传感器，所以在sensor.c中，首先需要定义传感器数组device_sensor_list[]，其实就是初始化struct sensor_t结构体，初始化如下：

定义open_sensors函数，来打开Sensor模块，代码如下：

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。

control_open_data_source()打开传感器并使能设备：

调用sensor__data_poll方法读取数据：

/*轮询读取数据*/
        static int sensors__data_poll(struct sensors_data_context_t *dev, sensors_data_t * values)
        {
            int n;
            int mag;
            float temp;
            char buf[10];
            while (1) {
            if(count % 3 == 2) // 读取ＡＤＣ值
            {
                if( read(dev->event_fd[0], &mag, sizeof(mag)) < 0)
                {
                   LOGE("read adc error");
                }else{
                dev->sensors[ID_MAGNETIC_FIELD].magnetic.v[0] =(float)mag;
                LOGE("read adc %f\n",(float)mag);
                *values = dev->sensors[ID_MAGNETIC_FIELD];
                values->sensor = ID_MAGNETIC_FIELD;
                count++;
                }
                usleep(500000);
                return ID_MAGNETIC_FIELD;
                }
                else if(count%3 == 1) //读取温度传感器值
                 {
                memset(buf, 0 ,sizeof(buf));
                if((n = read(dev->event_fd[1], buf, 10)) < 0)
                {
                    LOGE("read temp error");
                    }else{
                    buf[n - 1] = '\0';
                    temp =(float) (atoi(buf) / 1000);
                    dev->sensors[ID_TEMPERATURE].temperature = temp;
                    LOGE("read temp %f\n",temp);
                    *values = dev->sensors[ID_TEMPERATURE];
                    values->sensor = ID_TEMPERATURE;
                    count++;
                }
                    close(dev->event_fd[1]);
                    dev->event_fd[1]= open("/sys/bus/i2c/devices/0-0048/temp1_input", O_RDONLY);
                    usleep(500000);
                    return ID_TEMPERATURE;
               }
               else if(count%3 == 0) //读取方向传感器模拟值
                 {
                    LOGI("read orientation\n");
                    /* fill up data of orientation */
                    dev->sensors[ID_ORIENTATION].orientation.azimuth = x + 5;
                    dev->sensors[ID_ORIENTATION].orientation.pitch = y + 5;
                    dev->sensors[ID_ORIENTATION].orientation.roll = z + 5;
                    *values = dev->sensors[ID_ORIENTATION];
                    values->sensor = ID_ORIENTATION;
                    count++;
                    x += 0.0001; y += 0.0001; z += 0.0001;
                    usleep (500000);
                    return ID_ORIENTATION;
              }
            }
        }