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Android 系统开发之背光

来源：互联网 发布：上海炫踪网络李化亮 编辑：程序博客网 时间：2024/05/18 03:38

其实Android的底层就是Linux，所以其驱动本质就是Linux驱动，但是这些Linux驱动是服务上层Android的，所以需遵循上Android的一些接口规范。所以涉及到的Android驱动都应应密切关注上层传递的接口。本文介绍的LCD背光驱动就是从上层一直往下层展现，但是笔者毕竟不是专注于Android上层，碍于知识不充裕，所以对上层的东西介绍得相对简单。

1.Android的Setting

Android的设置里面管理了Andoird系统的所有设置，其中当然包括了屏幕亮度设置。
Setting的源码目录在：
mydroid/packages/apps/Settings/src/com/android/settings
亮度设置的java源文件在：
mydroid/packages/apps/Settings/src/com/android/settings/BrightnessPreference.java
打开这个文件看到：
[java] view plaincopyprint?
  1. publicclass BrightnessPreferenceextends SeekBarDialogPreferenceimplements 
  2.         SeekBar.OnSeekBarChangeListener, CheckBox.OnCheckedChangeListener { 
  3.  
  4.     private SeekBar mSeekBar; 
  5.     private CheckBox mCheckBox; 
  6.  
  7.     privateint mOldBrightness; 
  8.     privateint mOldAutomatic; 
  9.  
  10.     privateboolean mAutomaticAvailable; 
  11.  
  12.     privateboolean mRestoredOldState; 
  13.  
  14.     // Backlight range is from 0 - 255. Need to make sure that user 
  15.     // doesn't set the backlight to 0 and get stuck 
  16.     privateint mScreenBrightnessDim = 
  17. ... 
Android的最上层已经将背光亮度量化为了[0,255]个等级，并且提示注意不要设置为0，所以在进行最低层的背光驱动编写时，可以合理按这个范围部署背光的亮度。

2.Android的背光JNI层

背光的JNI层源码在：
mydroid/frameworks/base/services/jni/com_android_server_LightsService.cpp
这一层就是调用HAL层的方法，为上一层实现一个设置亮度接口。

3.Android的背光HAL层

Java App和JNI一般是google维护的，所以源码位置相对固定，HAL有产品商开发维护的，所以位置是不固定的，看产品上喜好，笔者使用的TI OMAP4平台，背光的HAL层代码就在：
mydroid/device/ti/xxx_product/liblights/light.c
先浏览欣赏一下light.c先
[cpp] view plaincopyprint?
  1. /*
  2. * Copyright (C) 2008 The Android Open Source Project
  3. *
  4. * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  5. * you may not use this file except in compliance with the License.
  6. * You may obtain a copy of the License at
  7. *
  8. *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  9. *
  10. * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11. * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12. * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13. * See the License for the specific language governing permissions and
  14. * limitations under the License.
  15. */ 
  16.  
  17.  
  18. #define LOG_TAG "lights" 
  19.  
  20. #include <cutils/log.h> 
  21.  
  22. #include <stdint.h> 
  23. #include <string.h> 
  24. #include <unistd.h> 
  25. #include <errno.h> 
  26. #include <fcntl.h> 
  27. #include <pthread.h> 
  28.  
  29. #include <sys/ioctl.h> 
  30. #include <sys/types.h> 
  31.  
  32. #include <hardware/lights.h> 
  33.  
  34. /******************************************************************************/ 
  35.  
  36. static pthread_once_t g_init = PTHREAD_ONCE_INIT; 
  37. static pthread_mutex_t g_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 
  38.  
  39. charconst*const LCD_FILE 
  40.         = "/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness"; 
  41. charconst*const KEYBOARD_FILE 
  42.         = "/sys/class/leds/keyboard-backlight/brightness"; 
  43.  
  44. charconst*const CHARGING_LED_FILE 
  45.         = "/sys/class/leds/battery-led/brightness"; 
  46.  
  47. /*RGB file descriptors */ 
  48. charconst*const RED_LED_FILE 
  49.         = "/sys/class/leds/red/brightness"; 
  50. charconst*const RED_DELAY_ON_FILE 
  51.         = "/sys/class/leds/red/delay_on"; 
  52. charconst*const RED_DELAY_OFF_FILE 
  53.         = "/sys/class/leds/red/delay_off"; 
  54. charconst*const GREEN_LED_FILE 
  55.         = "/sys/class/leds/green/brightness"; 
  56. charconst*const GREEN_DELAY_ON_FILE 
  57.         = "/sys/class/leds/green/delay_on"; 
  58. charconst*const GREEN_DELAY_OFF_FILE 
  59.         = "/sys/class/leds/green/delay_off"; 
  60. charconst*const BLUE_LED_FILE 
  61.         = "/sys/class/leds/blue/brightness"; 
  62. charconst*const BLUE_DELAY_ON_FILE 
  63.         = "/sys/class/leds/blue/delay_on"; 
  64. charconst*const BLUE_DELAY_OFF_FILE 
  65.         = "/sys/class/leds/blue/delay_off"; 
  66. ... 
[cpp] view plaincopyprint?
  1. staticint 
  2. set_light_backlight(struct light_device_t* dev, 
  3.         struct light_state_tconst* state) 
  4. { 
  5.     int err = 0; 
  6.     int brightness = rgb_to_brightness(state); 
  7.  
  8.     pthread_mutex_lock(&g_lock); 
  9.     err = write_int(LCD_FILE, brightness); 
  10.     pthread_mutex_unlock(&g_lock); 
  11.  
  12.     return err; 
  13. } 
这里关注一下LCD背光的sys文件节点："/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness"
疑问1：这个sys接口是谁约定的呢？
疑问2：可不可以改这个接口呢？
疑问3：为什么这里还有其他led的很多sys文件节点呢：
先解释疑问3，因为一个Android设备，不只是有LCD背光的LED，还有可以有其他很多LED（当然也可以没有），所以这里一并实现了这些LED的HAL，产品商可以沿用这些HAL。
先来试验一把：
启动Android设备，在Setting里更改亮度，然后在串口命令行中或“adb shell"中运行命令cat /sys/class/leds/lcd-backlight/brightness，会发现Setting的更改后可以通过cat 显示Setting的更改。所以更加确认了这个"/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness"接口是正确的。
因为HAL层是和Linux Kernel交互的，所以这里如果能cat实现读取亮度等级，那么在Linux kernel层就一定实现了sysfs接口。

4.Linux的背光内核层

背光的内核层源码在：driver/leds/led-class.c
这一层由内核开发者去维护，不用我们操心。看看它的init函数
[cpp] view plaincopyprint?
  1. staticint __init leds_init(void) 
  2. { 
  3.     leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds"); 
  4.     if (IS_ERR(leds_class)) 
  5.         return PTR_ERR(leds_class); 
  6.     leds_class->suspend = led_suspend; 
  7.     leds_class->resume = led_resume; 
  8.     leds_class->dev_attrs = led_class_attrs; 
  9.     return 0; 
  10. } 
好明显，正是由于它创建了sys class，名字为”leds“，所以上面的背光sys文件节点"/sys/class/leds/”就有了来由，那么剩下的“../lcd-backlight/brightness"又是怎么来的呢？看看一个注册led设备类的函数.
[cpp] view plaincopyprint?
  1. /**
  2. * led_classdev_register - register a new object of led_classdev class.
  3. * @parent: The device to register.
  4. * @led_cdev: the led_classdev structure for this device.
  5. */ 
  6. int led_classdev_register(struct device *parent,struct led_classdev *led_cdev) 
  7. { 
  8.     led_cdev->dev = device_create(leds_class, parent, 0, led_cdev, 
  9.                       "%s", led_cdev->name); 
  10.     if (IS_ERR(led_cdev->dev)) 
  11.         return PTR_ERR(led_cdev->dev); 
  12.  
  13. #ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS 
  14.     init_rwsem(&led_cdev->trigger_lock); 
  15. ... 
这个注册函数的接口最终会被我们要开发的背光驱动调用，这个接口在/sys/class/leds/下又创建了一个设备接口，名字是led_cdev->name。好明显这里的led_cdev->name应该就是”lcd-backlight“，究竟是不是真的这样呢？继续看。
这个led-class.c在实现两个设备属性，看代码：
[cpp] view plaincopyprint?
  1. staticstruct device_attribute led_class_attrs[] = { 
  2.     __ATTR(brightness, 0644, led_brightness_show, led_brightness_store), 
  3.     __ATTR(max_brightness, 0444, led_max_brightness_show, NULL), 
  4. #ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS 
  5.     __ATTR(trigger, 0644, led_trigger_show, led_trigger_store), 
  6. #endif 
  7.     __ATTR_NULL, 
  8. }; 
看到了属性名字为”brightness“，这似乎越来越接近解释"/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness"的由来了。

5.Linux的背光驱动层

Linux的背光驱动层就是完全由开发者去实现了，其实这层很简单，无非就是通过pwm实现设置背光。在这一层要注意将背光亮度量化为0~255，这是Android上层约定的。

这一层的采用Linux的platform device/driver 模型。它最终会调用Linux内核层leds-class.c的接口。
看看它的probe函数片段：
[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct display_led_data { 
  2.     struct led_classdev pri_display_class_dev; 
  3.     struct led_classdev sec_display_class_dev; 
  4.     struct omap4_disp_led_platform_data *led_pdata; 
  5.     struct mutex pri_disp_lock; 
  6.     struct mutex sec_disp_lock; 
  7. }; 
  8. staticint omap4_XXX_display_probe(struct platform_device *pdev) 
  9. { 
  10.     int ret; 
  11.     struct display_led_data *info; 
  12.  
  13.     pr_info("%s:Enter\n", __func__); 
  14.  
  15.     if (pdev->dev.platform_data == NULL) { 
  16.         pr_err("%s: platform data required\n", __func__); 
  17.         return -ENODEV; 
  18.     } 
  19.  
  20.     info = kzalloc(sizeof(struct display_led_data), GFP_KERNEL); 
  21.     if (info == NULL) { 
  22.         ret = -ENOMEM; 
  23.         return ret; 
  24.     } 
  25.  
  26.     info->led_pdata = pdev->dev.platform_data; 
  27.     platform_set_drvdata(pdev, info); 
  28.  
  29.     info->pri_display_class_dev.name = "lcd-backlight"; 
  30.  
  31.     info->pri_display_class_dev.brightness_set = omap4_xxx_primary_disp_store; 
  32. ... 
  33.  
  34.  
  35.     ret = led_classdev_register(&pdev->dev, 
  36.                     &info->pri_display_class_dev); 
  37.     if (ret < 0) { 
  38.         pr_err("%s: Register led class failed\n", __func__); 
  39.         kfree(info); 
  40.         return ret; 
  41.     } 
  42.  
  43.     if (info->led_pdata->flags & LEDS_CTRL_AS_TWO_DISPLAYS) { 
  44.         pr_info("%s: Configuring the secondary LED\n", __func__); 
  45.         info->sec_display_class_dev.name = "lcd-backlight2"; 
  46.         info->sec_display_class_dev.brightness_set = 
  47.             omap4_mirage_secondary_disp_store; 
  48.         info->sec_display_class_dev.max_brightness = LED_OFF; 
  49.         mutex_init(&info->sec_disp_lock); 
  50.  
  51.         ret = led_classdev_register(&pdev->dev, 
  52.                         &info->sec_display_class_dev); 
  53. ... 

需关注这里设置了info->pri_display_class_dev.name = "lcd-backlight";，然后调用led_classdev_register函数注册，所以完美解释了
led_cdev->name就是 "lcd-backlight"，完美解释了"/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness"的由来。
另外info->pri_display_class_dev.brightness_set = omap4_xxx_primary_disp_store;中的omap4_xxx_primary_disp_store()就是我们需要实现的设置背光亮度函数，函数里面就是pwm操作。
到这里又有一个疑问4：为什么只实现设置背光亮度的接口，而没有实现读取当前亮度量化值的接口？
其实Android上层自行处理了这个获取亮度量化值的事情，也就是说Android上层设置了亮度是多少，上层会执行保留设置结果。无需再通过下层读取。

6.总结

6.1针对之前的疑问1/2，其实LCD背光的sys接口路径是可以改的，但是需要Linux内核层和Android HAL层配合来改，单单改一方都是会导致Android Setting无法调节背光。
6.2需注意在实现Linux背光驱动时的亮度量化关系，也就是注意上层传递下来的亮度设置范围是0~255。
6.3Android底层的Linux驱动都是服务于上层Java的，在做Android底层的Linux驱动时需要明确和上层的接口依赖关系，否则无法重用google或芯片厂商实现的接口，从而导致功能无法用。
6.4.再一次证明了Android系统服务运行效率极低。设置背光，其实最终就是设置了一下pwm寄存器即可，但是从Android最顶层一层层调用下来，真是“费尽周折”，怪不得Android设备的硬件配置明显远优于ios设备，但是流畅体验性却不明显优于ios设备。
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