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Android按键添加和处理的方案
| 版本号 | 说明 | 作者 | 日期 |
| 1.0 | Android按键添加和处理的方案 |
Sky Wang | 2013/06/18 |
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需求：Android机器上有个Wifi物理按键，现在需求通过点击“wifi物理按键”能够快速的开启/关闭wifi。
实现方案
经过思考之后，拟出下面几种方案：
方案一，在linux kernel的驱动中捕获“wifi物理按键”。在kernel的按键驱动中截获“wifi”按键，并对其进行处理：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案二，在Android中添加一个服务，监听wifi按键消息。若监听到“wifi”按键，则读取wifi的状态：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案三，在Android的input输入子系统的框架层中捕获wifi按键，并进行相应处理。若捕获到“wifi”按键，则读取wifi的状态：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案一
方案思路: 在linux kernel的驱动中捕获“wifi物理按键”。在kernel的按键驱动中截获“wifi”按键，并对其进行处理：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案分析: 若采用此方案需要解决以下问题
01，在kerne的按键驱动中捕获“wifi”按键。
-- 这个问题很好实现。在kernel的按键驱动中，对按键值进行判断，若是wifi按键，则进行相应处理。
02，在kernel中读取并设置wifi的开/关状态。
-- 这个较难实现。因为wifi驱动的开/关相关的API很难获取到。一般来来说，wifi模组的驱动都是wifi厂家写好并以.ko文件加载的。若需要获取wifi的操作API，需要更厂家一起合作；让它们将接口开放，并让其它设备在kernel中可以读取到。
03，在kernel中将wifi的状态上报到Android系统中。若单单只是实现02步，只是简单的能开/关wifi了；但还需要向办法让Android系统直到wifi的开/关行为。
-- 可以实现，但是太麻烦了。
方案结论: 实现难度太大！
方案二
方案思路: 在Android中添加一个服务，监听wifi按键消息。若监听到“wifi”按键，则读取wifi的状态：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案分析: 若采用此方案需要解决以下问题
01，将kernel的wifi按键上传到Android系统中。
-- 这个可以实现。首先，我们将wifi按键映射到一个sys文件节点上：按下wifi按键时，sys文件节点的值为1；未按下wifi按键时，sys文件节点的值为0。其次，通过NDK编程，读取该sys文件节点，并将读取的接口映射注册到JNI中。最后，通过JNI，将该接口对应注册到Android系统中，使应用程序能够读取该接口。
02，在Android系统中添加一个服务，不断读取wifi按键状态。
-- 这个也可以实现。由于“01”中，我们已经将wifi的按键状态通过JNI注册到Android系统中；我们这里就可以读取到。
03，读取并设置wifi的开/关状态。
-- 这个也可以实现。在Android系统中，我们可以通过WifiManager去读取/设置wifi的开/关状态。通过WifiManager设置的wifi状态，是全局的。
架构图:
具体实现:
通过驱动，将wifi按键状态映射到文件节点。由于不同平台差异，具体的代码接口可能有所差异；我所工作的平台是RK3066，所以还是以此来进行介绍。
01 将kernel的wifi按键上传到Android系统中
在按键驱动中编辑wifi按键的驱动：主要的目的是将wifi按键映射到某个键值上，方便后面Android系统调用。因为Android系统使用的按键值和Linux内核使用的按键值不一样，Android会通过一个键值映射表，将Linux的按键值和Android的按键值映射起来。
我们的项目中，wifi按键是通过ADC值来捕获的，而不是中断。下面是“wifi按键相关信息”，代码如下：
static struct rk29_keys_button key_button[] = {
...
// 将 wifi 开关按键定义为KEY_F16，
// 处理时，捕获KEY_F16进行处理即可。
{
.desc = "wifi",
.code = KEY_F16,
.adc_value = 4,
.gpio = INVALID_GPIO,
.active_low = PRESS_LEV_LOW,
},
...
};
从中，我们可以看出wifi的adc值大概是4，它所对应的按键值(即code值)是KEY_F16。
这里，KEY_F16是我们自己定义的(因为linux中没有wifi开关按键)，你也可以定义为别的值。记得两点：一，这里的所定义的wifi的code，必须和Android中要处理的按键值(后面会讲到)保持一致；二，不要使用系统中已用到的值。另外，KEY_F16的值为186，可以参考“include/linux/input.h”文件去查看。
在按键驱动中，会将key_button注册到系统中。在按键驱动中，我们将下面的callback函数注册到adc总线上；adc驱动会通过工作队列，判断的读取adc值，并调用callback，从而判断是否有响应的按键按下。下面是callback函数：
static void callback(struct adc_client *client, void *client_param, int result)
{
struct rk29_keys_drvdata *ddata = (struct rk29_keys_drvdata *)client_param;
int i;
if(result < EMPTY_ADVALUE)
ddata->result = result;
// 依次查找key_button中的按键，判断是否需要响应
for (i = 0; i < ddata->nbuttons; i++) {
struct rk29_button_data *bdata = &ddata->data[i];
struct rk29_keys_button *button = bdata->button;
if(!button->adc_value)
continue;
int pre_state = button->adc_state;
if(result < button->adc_value + DRIFT_ADVALUE &&
result > button->adc_value - DRIFT_ADVALUE) {
button->adc_state = 1;
} else {
button->adc_state = 0;
}
// 同步按键状态
synKeyDone(button->code, pre_state, button->adc_state);
if(bdata->state != button->adc_state)
mod_timer(&bdata->timer,
jiffies + msecs_to_jiffies(DEFAULT_DEBOUNCE_INTERVAL));
}
return;
}
前面已经说过，这个callback会不断的被adc检测的工作队列调用。若检测到adc值在“某按键定义的adc值范围”内，则该按键被按下；否则，没有按下。
下面是synKeyDone()的代码：
static void synKeyDone(int keycode, int pre_status, int cur_status)
{
if (cur_status == pre_status)
return ;
if (keycode==KEY_F16)
set_wifikey(cur_status);
}
它的作用是同步wifi按键按下状态，根据wifi按键状态，通过set_wifikey()改变对应wifi节点状态。
例如：wifi键按下时，sys/devices/platform/misc_ctl/wifikey_onoff为1; wifi未按下时，sys/devices/platform/misc_ctl/wifikey_onoff为0。
set_wifikey()本身以及它相关的函数如下：
// 保存按键状态的结构体
typedef struct combo_module__t {
unsigned char status_wifikey;
} combo_module_t ;
static combo_module_t combo_module;
// 设置wifi状态。
// 这是对外提供的接口
void set_wifikey(int on)
{
printk("%s on=%d\n", __func__, on);
combo_module.status_wifikey = on;
}
EXPORT_SYMBOL(set_wifikey);
// 应用层读取wifi节点的回调函数
static ssize_t show_wifikey_onoff (struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
return sprintf(buf, "%d\n", combo_module.status_wifikey);
}
// 应用层设置wifi节点的回调函数
static ssize_t set_wifikey_onoff (struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
unsigned int val;
if(!(sscanf(buf, "%d\n", &val))) {
printk("%s error\n", __func__);
return -EINVAL;
}
if(!val) {
combo_module.status_wifikey = 0;
} else {
combo_module.status_wifikey = 1;
}
printk("%s status_wifikey=%d\n", __func__, combo_module.status_wifikey);
return 0;
}
// 将wifi的读取/设置函数和节点对应
static ssize_t show_wifikey_onoff (struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf);
static ssize_t set_wifikey_onoff (struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count);
static DEVICE_ATTR(wifikey_onoff, S_IRWXUGO, show_wifikey_onoff, set_wifikey_onoff);
代码说明：
(01) set_wifikey()提供的对外接口。用于在按键驱动中，当wifi按键按下/松开时调用；这样，就对应的改变wifi节点的值。
(02) DEVICE_ATTR(wifikey_onoff, S_IRWXUGO, show_wifikey_onoff, set_wifikey_onoff); 声明wifi的节点为wifikey_onoff节点，并且设置节点的权限为S_IRWXUGO，设置“应用程序读取节点时的回调函数”为show_wifikey_onoff()，设置“应用程序设置节点时的回调函数”为set_wifikey_onoff()，
DEVICE_ATTR只是声明了wifi节点，具体的注册要先将wifikey_onoff注册到attribute_group中；并且将attribute_group注册到sysfs中才能在系统中看到文件节点。下面是实现代码：
// 将wifikey_onoff注册到attribute中
static struct attribute *control_sysfs_entries[] = {
&dev_attr_wifikey_onoff.attr,
NULL
};
static struct attribute_group control_sysfs_attr_group = {
.name = NULL,
.attrs = control_sysfs_entries,
};
// 对应的probe函数。主要作用是将attribute_group注册到sysfs中
static int control_sysfs_probe(struct platform_device *pdev)
{
return sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &control_sysfs_attr_group);
}
// 对应的remove函数。主要作用是将attribute_group从sysfs中注销
static int control_sysfs_remove (struct platform_device *pdev)
{
sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &control_sysfs_attr_group);
return 0;
}
02 将Wifi读取接口注册到Android系统中
通过JNI，将wifi读取接口注册到Android系统中，下面是对应的JNI函数control_service.c的代码：
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <jni.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
// 获取数组的大小
# define NELEM(x) ((int) (sizeof(x) / sizeof((x)[0])))
// 指定要注册的类，对应完整的java类名
#define JNIREG_CLASS "com/skywang/control/ControlService"
// 引入log头文件
#include <android/log.h>
// log标签
#define TAG "WifiControl"
// 定义debug信息
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, __VA_ARGS__)
// 定义error信息
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,TAG,__VA_ARGS__)
#define WIFI_ONOFF_CONTROL "/sys/devices/platform/misc_ctl/wifikey_onoff"
// 设置wifi电源开关
JNIEXPORT jint JNICALL is_wifi_key_down(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
int fd;
int ret;
char buf[2];
// LOGD("%s \n", __func__);
if((fd = open(WIFI_ONOFF_CONTROL, O_RDONLY)) < 0) {
LOGE("%s : Cannot access \"%s\"", __func__, WIFI_ONOFF_CONTROL);
return; // fd open fail
}
memset((void *)buf, 0x00, sizeof(buf));
ssize_t count = read(fd, buf, 1);
if (count == 1) {
buf[count] = '\0';
ret = atoi(buf);
} else {
buf[0] = '\0';
}
// LOGD("%s buf=%s, ret=%d\n", __func__, buf, ret);
close(fd);
return ret;
}
// 清除wifi的按下状态
JNIEXPORT void JNICALL clr_wifi_key_status(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
int fd;
int nwr;
char buf[2];
if((fd = open(WIFI_ONOFF_CONTROL, O_RDWR)) < 0) {
LOGE("%s : Cannot access \"%s\"", __func__, WIFI_ONOFF_CONTROL);
return; // fd open fail
}
nwr = sprintf(buf, "%d\n", 0);
write(fd, buf, nwr);
LOGE("%s \n", __func__);
close(fd);
}
// Java和JNI函数的绑定表
static JNINativeMethod method_table[] = {
// wifi按键相关函数
{ "is_wifi_key_down", "()I", (void*)is_wifi_key_down },
{ "clr_wifi_key_status", "()V", (void*)clr_wifi_key_status },
};
// 注册native方法到java中
static int registerNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
jclass clazz;
clazz = (*env)->FindClass(env, className);
if (clazz == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
return JNI_FALSE;
}
return JNI_TRUE;
}
int register_wifi_control(JNIEnv *env)
{
// 调用注册方法
return registerNativeMethods(env, JNIREG_CLASS,
method_table, NELEM(method_table));
}
JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
return result;
}
register_wifi_control(env);
// 返回jni的版本
return JNI_VERSION_1_4;
}
代码说明：
(01) Android 的JVM会回调JNI_OnLoad()函数。在JNI_OnLoad()中，调用register_wifi_control(env)。
(02) register_wifi_control(env)调用 registerNativeMethods(env, JNIREG_CLASS, method_table, NELEM(method_table)) 将method_table表格中的函数注册到Android的JNIREG_CLASS类中。JNIREG_CLASS为com/skywang/control/ControlService，所以它对应的类是com.skywang.control.ControlService.java。
(03) method_table的内容如下：
JNINativeMethod method_table[] = {
// wifi按键相关函数
{ "is_wifi_key_down", "()I", (void*)is_wifi_key_down },
{ "clr_wifi_key_status", "()V", (void*)clr_wifi_key_status },
}
这意味着，将该文件中的is_wifi_key_down()函数和JNIREG_CLASS类的is_wifi_key_down()绑定。
将该文件中的clr_wifi_key_status()函数和JNIREG_CLASS类的clr_wifi_key_status()绑定。
该文件对应的Android.mk的代码如下：
LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE := control_service LOCAL_SRC_FILES := control_service.c # 添加对log库的支持 LOCAL_LDLIBS:=-L$(SYSROOT)/usr/lib -llog # 注：若生成static的.a，只需添加 LOCAL_LDLIBS:=-llog include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) LOCAL_PATH := $(call my-dir)
用ndk-build编译上面两个文件，得到so库文件libcontrol_service.so。
关于Android NDK编程更详细的内容，请参考“Android JNI和NDK学习”
03 Android读取wifi的开关/状态
在Android创建一个com.skywang.control.ControlService.java。例如，在Launcher的目录下创建packages/apps/Launcher2/src/com/skywang/control/ControlService.java
ControlService.java代码如下：
package com.skywang.control;
import android.os.IBinder;
import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.content.Context;
import android.net.wifi.WifiManager;
import android.util.Log;
public class ControlService extends Service {
private static final String TAG = "ControlService";
private WifiManager mWM;
private ReadThread mReadThread;
private boolean bWifi;
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Log.e(TAG, "start ControlService");
mWM = (WifiManager) this.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
mReadThread = new ReadThread();
mReadThread.start();
bWifi = mWM.isWifiEnabled();
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
if (mReadThread != null)
mReadThread.interrupt();
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
// 处理wifi按键
private synchronized void handleWifiKey() {
if (is_wifi_key_down()==1) {
// 清空wifi的按下状态。目的是“防止不断的产生wifi按下事件”
clr_wifi_key_status();
Log.d(TAG, "wifi key down");
if (!mWM.isWifiEnabled()) {
Log.e(TAG, "open wifi");
mWM.setWifiEnabled(true);
} else {
Log.e(TAG, "close wifi");
mWM.setWifiEnabled(false);
}
}
}
// 和Activity界面通信的接口
private class ReadThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
while (!isInterrupted()) {
handleWifiKey();
}
}
}
// wifi按键相关函数
private native int is_wifi_key_down();
private native void clr_wifi_key_status();
static {
// 加载本地.so库文件
System.loadLibrary("control_service");
}
}
代码说明：
(01) System.loadLibrary("control_service"); 这是在ControlService启动的时候自动执行的，目的是加载libcontrol_service.so库。即上一步所生成的so库文件。
(02) ControlService.java是服务程序，它继承于Service。ReadThread是启动时会自动开启的线程。ReadThread的作用就是不断的调用handleWifiKey()处理wifi按键值。
接下来，我们在AndroidManifest.xml中声明该服务，就可以在其它地方调用执行了。下面是manifest中声明ControlService的代码：
<service android:name="com.skywang.control.ControlService">
<intent-filter >
<action android:name="com.skywang.control.CONTROLSERVICE" />
</intent-filter>
</service>
我们在Launcher.java的onCreate()函数中启动该服务。这样，随着系统系统服务就会一直运行了。启动服务的代码如下：
startService(new Intent("com.skywang.control.CONTROLSERVICE"));
方案结论: 工作正常，但消耗系统资源较多，会增加系统功耗！
经过测试发现，此方案运行很正常。但存在一个问题：由于添加了一个不停运行的服务，消耗很多系统资源，导致机器的功能也增加了很多。
因此，再实现方案三，对比看看效果如何。
方案三
方案思路: 在Android的input输入子系统的框架层中捕获wifi按键，并进行相应处理。若捕获到“wifi”按键，则读取wifi的状态：若是“wifi”是开启的，则关闭wifi；否则，打开wifi。
方案分析: 若采用此方案需要解决以下问题
01, 将kernel的wifi按键值映射到Android系统的某键值上。
-- 这个可以实现。和“方案二”一样，我们通过ADC驱动将wifi按键映射到键值KEY_F16上；然后，将kernel的KEY_F16和Android的某一键值对应。
02, 在Android的framework层的键值处理函数中，捕获按键，并进行相应处理。
-- 这个可以实现。在input子系统的framework层，捕获到wifi按键对应的Android系统中的按键
架构图:
具体实现:
01, 将kernel的wifi按键值映射到Android系统的某键值上。
01.01, wifi按键驱动
在按键驱动中编辑wifi按键的驱动：主要的目的是将wifi按键映射到某个键值上，方便后面Android系统调用。因为Android系统使用的按键值和Linux内核使用的按键值不一样，Android会通过一个键值映射表，将Linux的按键值和Android的按键值映射起来。
我们的项目中，wifi按键是通过ADC值来捕获的，而不是中断。下面是“wifi按键相关信息”，代码如下：
static struct rk29_keys_button key_button[] = {
...
// 将 wifi 开关按键定义为KEY_F16，
// 处理时，捕获KEY_F16进行处理即可。
{
.desc = "wifi",
.code = KEY_F16,
.adc_value = 4,
.gpio = INVALID_GPIO,
.active_low = PRESS_LEV_LOW,
},
...
};
从中，我们可以看出wifi的adc值大概是4，它所对应的按键值(即code值)是KEY_F16。
这里，KEY_F16是我们自己定义的(因为linux中没有wifi开关按键)，你也可以定义为别的值。记得两点：一，这里的所定义的wifi的code，必须和Android中要处理的按键值(后面会讲到)保持一致；二，不要使用系统中已用到的值。另外，KEY_F16的值为186，可以参考“include/linux/input.h”文件去查看。
在按键驱动中，会将key_button注册到系统中。在按键驱动中，我们将下面的callback函数注册到adc总线上；adc驱动会通过工作队列，判断的读取adc值，并调用callback，从而判断是否有响应的按键按下。下面是callback函数：
static void callback(struct adc_client *client, void *client_param, int result)
{
struct rk29_keys_drvdata *ddata = (struct rk29_keys_drvdata *)client_param;
int i;
if(result < EMPTY_ADVALUE)
ddata->result = result;
// 依次查找key_button中的按键，判断是否需要响应
for (i = 0; i < ddata->nbuttons; i++) {
struct rk29_button_data *bdata = &ddata->data[i];
struct rk29_keys_button *button = bdata->button;
if(!button->adc_value)
continue;
int pre_state = button->adc_state;
if(result < button->adc_value + DRIFT_ADVALUE &&
result > button->adc_value - DRIFT_ADVALUE) {
button->adc_state = 1;
} else {
button->adc_state = 0;
}
if(bdata->state != button->adc_state)
mod_timer(&bdata->timer,
jiffies + msecs_to_jiffies(DEFAULT_DEBOUNCE_INTERVAL));
}
return;
}
这里的callback和“方案二”中的callback有区别。这里没有调用synKeyDone()函数。
01.02, 键值映射
映射文件：
Linux中的按键值和Android中的按键值不一样。它们是通过.kl映射文件，建立对应关系的。
默认的映射文件是 qwerty.kl；但不同的平台可能有效的映射文件不同。用户可以通过查看"/system/usr/keylayout/"目录下的.kl映射文件，来进行验证哪个是有效的。映射方法：一，可以通过查看调用.kl的代码。二，修改.kl文件来验证。
在rk3066中，有效的映射文件是“rk29-keypad.kl”。在“rk29-keypad.kl”中添加以下代码将wifi按键和Android中的“AVR_POWER按键”对应。
key 186 AVR_POWER
说明：
key -- 是关键字。固定值，不需要改变。
186 -- wifi按键在linux驱动中对应的键值，这里对应KEY_F16的键值，即wifi对应的按键值。关于linux驱动中的各个键值，可以查看“include/linux/input.h”
AVR_POWER -- wifi按键映射到Android中的按键，它对应是“KeycodeLabels.h”文件中的KEYCODES表格元素的“literal”值。
KeycodeLabels.h中KEYCODES定义如下：
View Code
KeycodeLabels.h中的按键与Android框架层的KeyEvent.java中的按键值对应。
例如：“AVR_POWER”对应“KeyEvent.java中的键值”如下：
public static final int KEYCODE_AVR_POWER = 181;
这样，我们发现：将驱动的wifi按键就和Android系统中的KEYCODE_AVR_POWER就对应起来了！
02, 在Android的framework层的键值处理函数中，捕获按键，并进行相应处理。
在framework层的input系统中，加入对wifi按键的捕获。
添加的文件是：frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindowManager.java
添加的具体方法：在PhoneWindowManager.java的interceptKeyBeforeQueueing()函数中，捕获wifi按键。
代码如下：
View Code
在上面的代码中，我们捕获了KeyEvent.KEYCODE_AVR_POWER，并对其进行处理。
方案结论: 方案可行。而且运行效率比“方案二”高，不会造成功耗很大的问题。
最终总结：方案三最好！