1. 體系結構
2. 資料結構
3. 四大函數
本文以重力感應器裝置G-sensor為例探索Android的各層次結構。
Android的體系結構可分為4個層次。
第一層次 底層驅動層，包括标準Linux，Android核心驅動，Android相關裝置驅動，G-sensor的裝置驅動程式即存在于此
第二層次 Android标準C/C++庫，包括硬體抽象層，Android各底層庫，本地庫，JNI
第三層次 Android Java Framwork架構層
第四層次 Java應用程式
本文重點關注硬體抽象層，JNI以及Framework。
1.1 硬體抽象層
硬體抽象層通過例如open(), read(), write(), ioctl(), poll()等函數調用的方式，與底層裝置驅動程式進行互動，而這些函數調用是底層裝置驅動程式事先準備好的。
用于互動的關鍵是檔案描述符fd，fd通過open()打開G-sensor裝置節點而得到，即 fd = open ("/dev/bma220", O_RDONLY);而/dev/bma220這個裝置節點是在底層裝置驅動中注冊完成的。
其他的函數調用如read(), write()等都通過該檔案描述符fd對G-sensor裝置進行操作。
1.2 JNI (Java Native Interface)
JNI層可以認為是整個體系結構中的配角，概括地講，它就完成了一項任務，既實作從C++語言到Java語言的轉換。JNI層為Java Framework層提供一系列接口，而這些接口函數的具體實作中，利用例如module->methods->open(), sSensorDevice->data_open(), sSensorDevice->poll()等回調函數與硬體抽象層進行互動。而這些open(), poll()回調函數在硬體抽象層中具體實作。
1.3 Java Framework
Framework層提供各種類和類的對象，可作為系統的守護程序運作，也可供上層應用程式的使用。
例如類SensorManager，它作為系統的守護程序在初始化的時候開始運作，其子類SensorThread中的子類SensorThreadRunnable通過sensors_data_poll()實作了對G-sensor資料的輪訓通路，而sensors_data_poll()通過JNI層轉換到硬體抽象層去具體實作poll()。
2 資料結構
一般境況下，硬體抽象層對硬體的描述都分為control和data兩大類。
2.1 sensors_control_context_t
struct sensors_control_context_t {
struct sensors_control_device_t device;
int fd;
};
struct sensors_control_device_t {
struct hw_device_t common;
int (*open_data_source)(struct sensors_control_device_t *dev);
int (*activate)(struct sensors_control_device_t *dev, int handle, int enabled);
int (*set_delay)(struct sensors_control_device_t *dev, int32_t ms);
int (*wake)(struct sensors_control_device_t *dev);
2.2 sensors_data_context_t
struct sensors_data_context_t {
struct sensors_data_device_t device;
struct sensors_data_device_t {
int (*data_open)(struct sensors_data_device_t *dev, int fd);
int (*data_close)(struct sensors_data_device_t *dev);
int (*poll)(struct sensors_data_device_t *dev,
sensors_data_t* data);
}
struct hw_device_t {
uint32_t tag; uint32_t version;
struct hw_module_t* module;
int (*close)(struct hw_device_t* device);
struct hw_module_t {
uint32_t tag; uint16_t version_major; uint16_t version_minor;
const char *id; const char *name; const char *author;
struct hw_module_methods_t* methods;
struct hw_module_methods_t {
int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,
struct hw_device_t** device);
下文将通過對(*open), (*open_data_source), (*data_open)和(*poll)的代碼分析，探索Android的各層次架構。
3 四大函數
3.1 module->methods->open()
1) Framework
SensorService作為系統守護程序運作，其類的構造函數實作_sensors_control_init()。
2) JNI
為_sensors_control_init()提供接口android_init()，并執行回調函數module->methods->open();
3) 硬體抽象層
具體實作(*open)，該函數為所有G-sensor回調函數的指針指派。
3.2 sSensorDevice->open_data_source()
SensorService作為系統守護程序運作，其類的一個公有成員ParcelFileDescriptor通過實作_sensors_control_open()得到裝置的檔案描述符。
為_sensors_control_open()提供接口android_open()，并執行回調函數sSensorDevice->open_data_source();
具體實作(*open_data_source)，該函數通過打開G-sensor的裝置節點得到檔案描述符fd = open ("/dev/bma220", O_RDONLY);
4) 裝置驅動層
通過misc_register()對G-sensor裝置進行注冊，建立裝置節點。
3.3 sSensorDevice->data_open()
SensorManager作為系統守護程序運作，其子類SensorThreadRunnable的行為函數run()實作sensors_data_open()。
為sensors_data_open()提供接口sensors_data_open()，并執行回調函數sSensorDevice->data_open();
具體實作(*data_open)，該函數的功能就是将已經得到的檔案描述符fd複制一份到sensors_data_context結構體中的dev->fd，以便為處理資料的回調函數如(*poll)使用。
3.4 sSensorDevice->poll()
SensorManager作為系統守護程序運作，其子類SensorThreadRunnable的行為函數run()實作sensors_data_poll(values, status, timestamp)，其目的是通過此函數得到從底層傳上來的有關G-sensor的資料values, status和timestamp，再通過此類的一個行為函數listener.onSensorChangedLocked(sensorObject, values, timestamp, accuracy);為上層應用程式提供了得到G-sensor裝置資料的接口函數。
為sensors_data_poll()提供接口sensors_data_poll()，并執行回調函數sSensorDevice->poll(sSensorDevice, &data);其中，得到的data就是從底層傳上來的G-sensor資料，然後通過下圖的方式将data中對應的資料分别賦給values, status和timestamp。
具體實作(*poll)，該函數通過ioctl()實作與底層驅動程式的互動。
ioctl(dev->fd, BMA220_GET_ORIENTATION, &orient_value);
其中，dev->fd即剛才由(*data_open)得到的檔案描述符，BMA220_GET_ORIENTATION為ioctl的一個指令，具體實作由底層驅動程式完成，orient_value即得到的G-sensor資料，它通過下圖的方式将相對應的資料賦給了data結構體中的values, status和time，進而最終實作了從底層到上層的資料通信。
與硬體抽象層互動的read(), write(), ioctl()函數由裝置驅動實作。以ioctl()的一條指令BMA220_GET_ORIENTATION為例，
通過bma220_get_orientation(data)得到G-sensor的資料data，然後将其從核心空間上傳到使用者空間的arg.
本文轉載于http://blog.csdn.net/qianjin0703/article/details/5942579
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作者：歐陽鵬 歡迎轉載，與人分享是進步的源泉！