La capa de abstracción de hardware de sensores (HAL) es la interfaz entre el marco de sensores de Android y los sensores de un dispositivo, como un acelerómetro o un giroscopio. Sensors HAL define las funciones que deben implementarse para permitir que el marco controle los sensores.
Sensors HAL 2.0 está disponible en Android 10 y superior para dispositivos nuevos y actualizados. Sensors HAL 2.0 se basa en Sensors HAL 1.0 , pero tiene varias diferencias clave que impiden que sea compatible con versiones anteriores. Sensores HAL 2.0 utiliza colas de mensajes rápidos (FMQ) para enviar eventos de sensores desde HAL al marco de sensores de Android.
Sensors HAL 2.1 está disponible en Android 11 y versiones posteriores para dispositivos nuevos y actualizados. Sensors HAL 2.1 es una iteración de Sensors HAL 2.0 que expone el tipo de sensor HINGE_ANGLE y actualiza varios métodos para aceptar el tipo HINGE_ANGLE .
Interfaz HAL 2.1
La principal fuente de documentación para Sensors HAL 2.1 se encuentra dentro de la definición de HAL en hardware/interfaces/sensors/2.1/ISensors.hal . Si hay un conflicto de requisitos entre esta página y ISensors.hal , utilice el requisito en ISensors.hal .
Interfaz HAL 2.0
La principal fuente de documentación para Sensors HAL 2.0 se encuentra dentro de la definición de HAL en hardware/interfaces/sensors/2.0/ISensors.hal . Si hay un conflicto de requisitos entre esta página y ISensors.hal , utilice el requisito en ISensors.hal .
Sensores de implementos HAL 2.0 y HAL 2.1
Para implementar Sensors HAL 2.0 o 2.1, un objeto debe extender la interfaz ISensors e implementar todas las funciones definidas en 2.0/ISensors.hal o 2.1/ISensors.hal .
Inicializar el HAL
El marco de sensores de Android debe inicializar Sensors HAL antes de poder utilizarlo. El marco llama a la función initialize() para HAL 2.0 y a la función initialize_2_1() para HAL 2.1 para proporcionar tres parámetros a Sensors HAL: dos descriptores FMQ y un puntero a un objeto ISensorsCallback .
HAL utiliza el primer descriptor para crear el evento FMQ utilizado para escribir eventos de sensores en el marco. HAL usa el segundo descriptor para crear Wake Lock FMQ que se usa para sincronizar cuando HAL libera su wake lock para eventos del sensor WAKE_UP . El HAL debe guardar un puntero al objeto ISensorsCallback para que se puedan invocar las funciones de devolución de llamada necesarias.
La función initialize() o initialize_2_1() debe ser la primera función llamada al inicializar los sensores HAL.
Exponer los sensores disponibles
Para obtener una lista de todos los sensores estáticos disponibles en el dispositivo, use la función getSensorsList() en HAL 2.0 y la función getSensorsList_2_1() en HAL 2.1. Esta función devuelve una lista de sensores, cada uno identificado de forma única por su identificador. El identificador de un sensor determinado no debe cambiar cuando se reinicia el proceso que aloja los sensores HAL. Los identificadores pueden cambiar entre reinicios del dispositivo y entre reinicios del servidor del sistema.
Si varios sensores comparten el mismo tipo de sensor y propiedad de activación, entonces el primer sensor de la lista se denomina sensor predeterminado y se devuelve a las aplicaciones que utilizan la función getDefaultSensor(int sensorType, bool wakeUp) .
Lista de estabilidad de sensores
Después de reiniciar Sensors HAL, si los datos devueltos por getSensorsList() o getSensorsList_2_1() indican un cambio significativo en comparación con la lista de sensores recuperada antes del reinicio, el marco activa un reinicio del tiempo de ejecución de Android. Los cambios importantes en la lista de sensores incluyen casos en los que falta un sensor con un identificador determinado o ha cambiado de atributos, o en los que se introducen nuevos sensores. Aunque reiniciar el tiempo de ejecución de Android es perjudicial para el usuario, es necesario porque el marco de trabajo de Android ya no puede cumplir con el contrato de API de Android de que los sensores estáticos (no dinámicos) no cambian durante la vida útil de una aplicación. Esto también puede impedir que el marco restablezca las solicitudes de sensores activos realizadas por las aplicaciones. Por lo tanto, se recomienda a los proveedores de HAL que eviten cambios evitables en la lista de sensores.
Para garantizar mangos de sensores estables, HAL debe asignar de manera determinista un sensor físico determinado en el dispositivo a su mango. Aunque la interfaz Sensors HAL no exige ninguna implementación específica, los desarrolladores tienen varias opciones disponibles para cumplir con este requisito.
Por ejemplo, la lista de sensores se puede ordenar utilizando una combinación de los atributos fijos de cada sensor, como proveedor, modelo y tipo de sensor. Otra opción se basa en el hecho de que el conjunto de sensores estáticos del dispositivo está fijo en el hardware, por lo que HAL necesita saber cuándo todos los sensores esperados han completado la inicialización antes de regresar de getSensorsList() o getSensorsList_2_1() . Esta lista de sensores esperados se puede compilar en el binario HAL o almacenar en un archivo de configuración en el sistema de archivos, y el orden de aparición se puede utilizar para derivar identificadores estables. Aunque la mejor solución depende de los detalles de implementación específicos de su HAL, el requisito clave es que los identificadores del sensor no cambien entre los reinicios de HAL.
Configurar sensores
Antes de activar un sensor, el sensor debe configurarse con un período de muestreo y una latencia máxima de informes mediante la función batch() .
Un sensor debe poder reconfigurarse en cualquier momento mediante batch() sin pérdida de datos del sensor.
Periodo de muestreo
El período de muestreo tiene un significado diferente según el tipo de sensor que se esté configurando:
- Continuo: los eventos del sensor se generan a un ritmo continuo.
- Al cambiar: los eventos no se generan más rápido que el período de muestreo y pueden generarse a un ritmo más lento que el período de muestreo si el valor medido no cambia.
- One-shot: se ignora el período de muestreo.
- Especial: para obtener más detalles, consulte Tipos de sensores .
Para obtener información sobre la interacción entre un período de muestreo y los modos de informe de un sensor, consulte Modos de informe .
Latencia máxima de informes
La latencia máxima de informes establece el tiempo máximo en nanosegundos que los eventos pueden retrasarse y almacenarse en el FIFO del hardware antes de escribirse en Event FMQ a través de HAL mientras el SoC está activo.
Un valor de cero significa que los eventos deben informarse tan pronto como se miden, ya sea omitiendo el FIFO por completo o vaciando el FIFO tan pronto como un evento del sensor esté presente en el FIFO.
Por ejemplo, un acelerómetro activado a 50 Hz con una latencia de informe máxima de cero se activa 50 veces por segundo cuando el SoC está activo.
Cuando la latencia máxima de informes es mayor que cero, no es necesario informar los eventos del sensor tan pronto como se detectan. Los eventos se pueden almacenar temporalmente en el FIFO del hardware y notificarse en lotes, siempre que ningún evento se retrase más que la latencia máxima de notificación. Todos los eventos desde el lote anterior se registran y se devuelven de inmediato. Esto reduce la cantidad de interrupciones enviadas al SoC y permite que el SoC cambie a un modo de menor consumo de energía mientras el sensor captura y procesa datos por lotes.
Cada evento tiene una marca de tiempo asociada. Retrasar la hora a la que se informa un evento no debe afectar la marca de tiempo del evento. La marca de tiempo debe ser precisa y corresponder a la hora en que ocurrió físicamente el evento, no a la hora en que se informó.
Para obtener información adicional y requisitos sobre cómo informar eventos de sensores con una latencia máxima de informes distinta de cero, consulte Procesamiento por lotes .
Activar sensores
El marco habilita y deshabilita sensores usando la función activate() . Antes de activar un sensor, el marco primero debe configurar el sensor usando batch() .
Después de desactivar un sensor, los eventos de sensor adicionales de ese sensor no se deben escribir en Event FMQ.
Sensores de descarga
Si un sensor está configurado para procesar por lotes datos de sensores, el marco puede forzar una descarga inmediata de eventos de sensores por lotes llamando a flush() . Esto hace que los eventos de sensor por lotes para el identificador de sensor especificado se escriban inmediatamente en Event FMQ. La HAL de sensores debe agregar un evento de descarga completa al final de los eventos de sensor que se escriben como resultado de una llamada a flush() .
El vaciado se produce de forma asincrónica (es decir, esta función debe regresar inmediatamente). Si la implementación utiliza un único FIFO para varios sensores, ese FIFO se vacía y el evento de descarga completa se agrega solo para el sensor especificado.
Si el sensor especificado no tiene FIFO (no es posible almacenar en búfer), o si el FIFO estaba vacío en el momento de la llamada, flush() aún debe tener éxito y enviar un evento de descarga completa para ese sensor. Esto se aplica a todos los sensores excepto a los sensores de un solo disparo.
Si se llama flush() para un sensor de un solo disparo, entonces flush() debe devolver BAD_VALUE y no generar un evento de descarga completa.
Escribir eventos de sensores en el FMQ
Sensors HAL utiliza Event FMQ para insertar eventos de sensores en el marco de sensores de Android.
La FMQ de eventos es una FMQ sincronizada, lo que significa que cualquier intento de escribir más eventos en la FMQ de los que permite el espacio disponible resulta en una escritura fallida. En tal caso, HAL debe determinar si escribir el conjunto actual de eventos como dos grupos más pequeños de eventos o escribir todos los eventos juntos cuando haya suficiente espacio disponible.
Cuando Sensors HAL ha escrito el número deseado de eventos de sensor en Event FMQ, Sensors HAL debe notificar al marco que los eventos están listos escribiendo el bit EventQueueFlagBits::READ_AND_PROCESS en la función EventFlag::wake de Event FMQ. EventFlag se puede crear desde Event FMQ usando EventFlag::createEventFlag y la función getEventFlagWord() de Event FMQ.
Sensors HAL 2.0/2.1 admite write y writeBlocking en Event FMQ. La implementación predeterminada proporciona una referencia para usar write . Si se utiliza la función writeBlocking , el indicador readNotification debe establecerse en EventQueueFlagBits::EVENTS_READ , que establece el marco cuando lee eventos del evento FMQ. El indicador de notificación de escritura debe establecerse en EventQueueFlagBits::READ_AND_PROCESS , que notifica al marco que los eventos se han escrito en Event FMQ.
Eventos WAKE_UP
Los eventos WAKE_UP son eventos de sensores que hacen que el procesador de aplicaciones (AP) se active y maneje el evento inmediatamente. Siempre que se escribe un evento WAKE_UP en Event FMQ, Sensors HAL debe asegurar un bloqueo de activación para garantizar que el sistema permanezca despierto hasta que el marco pueda manejar el evento. Al recibir un evento WAKE_UP , el marco asegura su propio bloqueo de activación, lo que permite que Sensors HAL libere su bloqueo de activación. Para sincronizar cuando los sensores HAL liberan su bloqueo de activación, utilice Wake Lock FMQ.
Sensors HAL debe leer Wake Lock FMQ para determinar la cantidad de eventos WAKE_UP que ha manejado el marco. HAL solo debe liberar su bloqueo de activación para eventos WAKE_UP si el número total de eventos WAKE_UP no controlados es cero. Después de manejar los eventos del sensor, el marco cuenta la cantidad de eventos que están marcados como eventos WAKE_UP y escribe este número nuevamente en Wake Lock FMQ.
El marco establece la notificación de escritura WakeLockQueueFlagBits::DATA_WRITTEN en Wake Lock FMQ cada vez que escribe datos en Wake Lock FMQ.
Sensores dinámicos
Los sensores dinámicos son sensores que no forman parte físicamente del dispositivo pero que pueden usarse como entrada al dispositivo, como un gamepad con acelerómetro.
Cuando se conecta un sensor dinámico, se debe llamar a la función onDynamicSensorConnected en ISensorsCallback desde Sensors HAL. Esto notifica al marco del nuevo sensor dinámico y permite que el sensor sea controlado a través del marco y que los clientes consuman los eventos del sensor.
De manera similar, cuando se desconecta un sensor dinámico, se debe llamar a la función onDynamicSensorDisconnected en ISensorsCallback para que el marco pueda eliminar cualquier sensor que ya no esté disponible.
canal directo
El canal directo es un método de operación donde los eventos del sensor se escriben en una memoria específica en lugar de en Event FMQ sin pasar por el marco de sensores de Android. Un cliente que registra un canal directo debe leer los eventos del sensor directamente desde la memoria que se usó para crear el canal directo y no recibirá los eventos del sensor a través del marco. La función configDirectReport() es similar a batch() para el funcionamiento normal y configura el canal de informes directos.
Las funciones registerDirectChannel() y unregisterDirectChannel() crean o destruyen un nuevo canal directo.
Modos de operación
La función setOperationMode() permite que el marco configure un sensor para que el marco pueda inyectar datos del sensor en el sensor. Esto es útil para realizar pruebas, especialmente para algoritmos que existen debajo del marco.
La función injectSensorData() en HAL 2.0 y la función injectSensorsData_2_1() en HAL 2.0 normalmente se usan para insertar parámetros operativos en los sensores HAL. La función también se puede utilizar para inyectar eventos de sensor en un sensor específico.
Validación
Para validar su implementación de los sensores HAL, ejecute las pruebas del sensor CTS y VTS.
pruebas CTS
Las pruebas de sensores CTS existen tanto en las pruebas CTS automatizadas como en la aplicación manual CTS Verifier.
Las pruebas automatizadas se encuentran en cts/tests/sensor/src/android/hardware/cts . Estas pruebas verifican la funcionalidad estándar de los sensores, como la activación de sensores, el procesamiento por lotes y las tasas de eventos del sensor.
Las pruebas de CTS Verifier se encuentran en cts/apps/CtsVerifier/src/com/android/cts/verifier/sensors . Estas pruebas requieren entrada manual por parte del operador de la prueba y garantizan que los sensores informen valores precisos.
Pasar las pruebas CTS es fundamental para garantizar que el dispositivo sometido a prueba cumpla con todos los requisitos de CDD.
pruebas VTS
Las pruebas VTS para sensores HAL 2.0 se encuentran en hardware/interfaces/sensors/2.0/vts . Las pruebas VTS para sensores HAL 2.1 se encuentran en hardware/interfaces/sensors/2.1/vts . Estas pruebas garantizan que Sensors HAL se implemente correctamente y que todos los requisitos dentro de ISensors.hal e ISensorsCallback.hal se cumplan adecuadamente.
Actualice a Sensores HAL 2.1 desde 2.0
Al actualizar a Sensors HAL 2.1 desde 2.0, su implementación HAL debe incluir los métodos initialize_2_1() , getSensorsList_2_1() e injectSensorsData_2_1() , junto con los tipos HAL 2.1. Estos métodos deben cumplir los mismos requisitos descritos anteriormente para HAL 2.0.
Debido a que las versiones menores de HAL deben admitir todas las funciones de HAL anteriores, las HAL 2.1 deben admitir la inicialización como HAL 2.0. Para evitar la complejidad de admitir ambas versiones de HAL, se recomienda encarecidamente utilizar Multi-HAL 2.1.
Para ver un ejemplo de cómo implementar sus propios Sensors 2.1 HAL, consulte Sensors.h .
Actualice a Sensores HAL 2.0 desde 1.0
Al actualizar a Sensors HAL 2.0 desde 1.0, asegúrese de que su implementación HAL cumpla con los siguientes requisitos.
Inicializar el HAL
La función initialize() debe ser compatible para establecer FMQ entre el marco y HAL.
Exponer los sensores disponibles
En Sensors HAL 2.0, la función getSensorsList() debe devolver el mismo valor durante el inicio de un solo dispositivo, incluso entre reinicios de Sensors HAL. Un nuevo requisito de la función getSensorsList() es que debe devolver el mismo valor durante el inicio de un solo dispositivo, incluso entre reinicios de Sensors HAL. Esto permite que el marco intente restablecer las conexiones de los sensores si el servidor del sistema se reinicia. El valor devuelto por getSensorsList() puede cambiar después de que el dispositivo realiza un reinicio.
Escribir eventos de sensores en el FMQ
En lugar de esperar a que se llame a poll() , en Sensors HAL 2.0, Sensors HAL debe escribir proactivamente eventos de sensores en Event FMQ siempre que los eventos de sensores estén disponibles. HAL también es responsable de escribir los bits correctos en EventFlag para provocar una lectura de FMQ dentro del marco.
Eventos WAKE_UP
En Sensors HAL 1.0, HAL pudo liberar su bloqueo de activación para cualquier evento WAKE_UP en cualquier llamada posterior a poll() después de que se publicara un WAKE_UP en poll() porque esto indicaba que el marco había procesado todos los eventos del sensor y había obtenido un Wake Lock, si es necesario. Debido a que, en Sensors HAL 2.0, HAL ya no sabe cuándo el marco ha procesado eventos escritos en la FMQ, Wake Lock FMQ permite que el marco se comunique con el HAL cuando ha manejado eventos WAKE_UP .
En Sensors HAL 2.0, el bloqueo de estela asegurado por Sensors HAL para eventos WAKE_UP debe comenzar con SensorsHAL_WAKEUP .
Sensores dinámicos
Los sensores dinámicos se devolvieron utilizando la función poll() en Sensors HAL 1.0. Sensors HAL 2.0 requiere que se llame a onDynamicSensorsConnected y onDynamicSensorsDisconnected en ISensorsCallback siempre que cambien las conexiones de los sensores dinámicos. Estas devoluciones de llamada están disponibles como parte del puntero ISensorsCallback que se proporciona a través de la función initialize() .
Modos de operación
El modo DATA_INJECTION para los sensores WAKE_UP debe ser compatible con Sensors HAL 2.0.
Soporte multi-HAL
Los sensores HAL 2.0 y 2.1 admiten multi-HAL utilizando el marco Sensors Multi-HAL . Para obtener detalles de implementación, consulte Portación desde sensores HAL 1.0 .