Android 振动器解析

振动器负责控制引动电话的振动功能，Android中的振动器系统是一个专供这方面功能的小系统，提供根据时间振动的功能。
　　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。

　　Android振动器系统的基本层次结构如图所示。


振动器部分的结构



　　Android振动器系统自下而上包含了驱动程序、振动器系统硬件抽象层、振动器系统Java框架类、Java框架中振动器系统使用等几个部分，其结构如图所示。



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，通常基于Android的Timed Output驱动框架实现
　　(2)硬件抽象层
　　光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。


       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。

       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：

Java代码：
# echo "10000" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable

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

3290

# echo "0" > /sys/class/timed_output/vibrator/enable
复制代码        对于enable文件，“写”表示使能指定的时间，“读”表示获取剩余时间。

       硬件抽象层的内容

　　1.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：

Java代码：
int vibrator_on(int timeout_ms); // 开始振动

int vibrator_off(); // 关闭振动
复制代码
       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.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：

Java代码：#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

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

ret = write(fd, value, nwr);

close(fd);

return (ret == nwr) ? 0 : -1;



}
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        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。

　　上层的情况和注意事项
　　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：

Java代码：
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();

}
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       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。
　　MSM的mahimahi平台中Vibrator实现是基于Timed Output驱动程序框架的驱动程序，因此不需要再实现硬件抽象层。
　　Vibrator的驱动程序在内核的arch/arm/mach-msm/目录中的msm_vibrator.c文件中实现。

　　msm_vibrator.c中的核心实现是set_pmic_vibrator()函数，其实现内容如下所示：

Java代码：
static void set_pmic_vibrator(int on){

static struct msm_rpc_endpoint vib_endpoint; /* 定义RPC的端点 */

struct set_vib_on_off_req {

struct rpc_request_hdr hdr;

uint32_t data;

}

req;

if (!vib_endpoint) {

vib_endpoint = msm_rpc_connect(PM_LIBPROG, PM_LIBVERS, 0);

/* ...... 省略部分内容 */

}

if (on)

req.data = cpu_to_be32(PMIC_VIBRATOR_LEVEL); /* 得到请求时间 */

else

req.data = cpu_to_be32(0);



msm_rpc_call(vib_endpoint, HTC_PROCEDURE_SET_VIB_ON_OFF, &req,

sizeof(req), 5 * HZ); /* 进行RPC调用 */

}
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       set_pmic_vibrator()函数通过MSM系统的远程过程调用(RPC)实现了具体的功能，调用的指令由HTC_PROCEDURE_SET_VIB_ON_OFF指定。　
     　这个驱动程序的初始化过程如下所示：

Java代码：

void __init msm_init_pmic_vibrator(void){

INIT_WORK(&vibrator_work, update_vibrator); /* 建立消息队列 */

spin_lock_init(&vibe_lock);

vibe_state = 0;

hrtimer_init(&vibe_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL); /* 定时器 */

vibe_timer.function = vibrator_timer_func;

timed_output_dev_register(&pmic_vibrator); /* 注册timed_output_dev设备 */

}
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       vibrator_work为work_struct类型，在队列的执行函数update_vibrator中，调用set_pmic_vibrator()函数。　　pmic_vibrator是一个timed_output_dev类型的设备。其enable函数指针的实现vibrator_enable根据输入的数值开始定时器，并通过向调度队列进行输出操作。get_time函数指针的实现vibrator_get_time则只是从定时器中获取剩余时间。
　　这里之所以使用定时器加队列的方式，是因为enable的调用将形成一个持续时间的效果，但是调用本身不宜阻塞，因此实现就让vibrator_enable函数退出后，通过定时器实现效果。