基于Android平台的鼠标的设计方案-技术方案

精品文档-下载后可编辑基于Android平台的鼠标的设计方案-技术方案摘要：针对当前基于Android平台的电子产品的市场需求，以谷歌发布的Gingerbread源码为软件平台，以东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心设计的基于国产CPU的sep6200芯片为硬件平台，在分析Android输入系统框架的基础上，设计并实现了软件鼠标和硬件鼠标功能，方案设计灵活。对于手持终端设备来说，鼠标的支持大大提高了用户的体验性能，具有一定的市场应用价值。

随着嵌入式系统产业的高速发展，智能手持终端设备的操作系统也越来越多样化。目前市场上倍受广大用户青睐的是Google的Android、微软的WindowMobile、诺基亚的Symbian、RIM的黑莓和苹果的iOS。

Android是Google于2022年11月05日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。凭借开放源码完全等特性，其在嵌入式领域异军突起，如今占据智能手持终端设备领域的半壁江山。

以Android系统为搭载平台的电子产品越来越流行，特别是平板电脑的出现，使用户对产品硬件配置和体验性能方面的要求越来越高。而Android本身提供的交互方式仅限于按键，触摸屏和轨迹球，无法满足用户的需求。针对其输入装置的不足，本文实现了一种用户熟悉的交互方式：鼠标，其无疑是完美的人机交互方式。鼠标的实现使Android系统应用在其他领域成为可能，并同时提高了Android产品的市场竞争力。

1输入系统

1.1输入系统驱动框架

如图1所示，Android输入系统中的驱动框架由事件处理层（EventHandler），层（InputCore）和驱动层（InputDriver）三部份组成。

EventHandler用于用户空间获取输入事件。用户空间打开输入设备的设备节点，然后对节点进行读写操作以获得鼠标移动信息，或者键盘信息等等。这里对设备节点的文件操作函数就是由该层提供；Inputdriver具体设备的驱动；InputCore负责管理所有的资源并连接驱动层和事件处理层。

图1输入系统驱动框图

1.2输入系统上层框架

随着Android系统的不断升级，其输入系统框架也发生变化，相对于2.1版本来说，Gingerbread的输入系统比较复杂，同时创建了三个线程，并用了匿名共享内存机制，且很多在Java层的数据处理都放到了c++底层，然而这样却可以使性能明显增加，节省系统资源。

如图2所示，WindowManagerService创建了三个线程：

InputReaderThread通过EventHub读取输入事件，并通过不同事件类型的InputMapper进行数据处理，然后放到输入事件队列；InputDispatcherThread将队列中的输入事件取出通过InputPublisher放到匿名共享内存里；PolicyThread管理当前窗口显示等。

图2输入系统上层框图

InputPublisher和InputConsumer通过InputChannel进行双向通信。当InputPublisher把输入事件放到共享内存时会通知InputConsumer有事件传入，InputConsumer收到通知后会从共享内存取出事件数据，通过InputQueue传给ViewRoot,ViewRoot对事件进行分类后传给当前具有焦点的View（FocusView）处理。InputConsumer处理完事件后会通知InputPublisher已处理完成，InputPublisher接到通知后会开始向共享内存传输下输入事件。

2鼠标实现

无论是软鼠标还是硬鼠标，其实现机制都是一样的。都需要读取事件进行数据处理，不同的是当实现鼠标移动时，软鼠标是把鼠标坐标值传给上层，而硬鼠标则是把鼠标坐标值传给驱动。鼠标事件的读取和处理过程的实现：

（1）在EventHub中对鼠标事件加鼠标类型标志位；

（2）在InputReader中创建MouseInputMapper类，该类主要对鼠标的数据进行处理，主要成员函数定义如下：

编写该类的成员函数，实现鼠标事件数据的处理，并把该类的实例化对象与鼠标事件对应起来。

这样当输入事件是鼠标事件时就可以调用对应的处理函数。

2.1软鼠标实现

上面已经实现了鼠标事件的处理，这里只要绘制鼠标并把把鼠标坐标传给绘制的鼠标即可。

（1）在WindowManagerService中绘制鼠标，并实现设置鼠标位置的函数；（2）从上面分析可知，终的事件会发送到ViewRoot进行分类，所以在这里当输入事件是鼠标事件时，利用进程间通信机制把鼠标的坐标值传给鼠标，设置其正确位置。

2.2硬鼠标实现

本文的硬件平台sep6200是一款定位于手持视频播放设备、卫星导航产品的高性能芯片。其LCDC支持16bpp、18bpp、24bpp格式rgb图像显示；支持yuv420、yuv422、yuv444格式视频图像显示；支持1080p高清视频输出；支持HDMI输出接口；支持多四层Overlay透明显示：基层（800×600,24bpp/18bpp/16bpprgb图像），覆盖层1（800×600,yuv422/420/424视频图像），覆盖层2（800×600,24bpp/18bpp/16bpprgb图像），鼠标层（1bpp/2bpp图像）。因此通过为鼠标层分配内存并实现相应的ioctl操作即可实现硬件鼠标。下面介绍的是整个Overlay驱动的实现，包括鼠标的实现。

2.2.1Overlay驱动实现

Overlay驱动的结构体是platform_driver和miscdevice,他们定义如下：

其中sep6200_overlay_fops的定义如下：

结构体sep6200_overlay_misc_device用于为Overlay创建一个字符设备节点以便与用户空间通信，而sep6200_overlay_fops是对该设备节点的操作函数，我们要对这个结构体进行填充并编写所有与Overlay相关的功能函数，以使Overlay层能够正常工作。

对于鼠标层来说主要的是在sep6200_overlay_probe中调用dma_alloc_writecombine（）为鼠标层分配内存以及在sep6200_overlay_ioctl中实现两个ioctl操作：

OVERLAY_SHOW_CURSOR显示鼠标，即画鼠标图形并复制到上面分配的内存中。

OVERLAY_SETPOS_CURSOR设置鼠标位置。

2.2.2硬鼠标上层实现

鼠标驱动实现后，用户空间就可以调用相应的接口操作实现鼠标功能。由于硬件鼠标的坐标值只需要传给底层Overlay驱动即可，所以主要是在上面已经实现好的MouseInputMapper类的构造函数里调用OVERLAY_SHOW_CURSOR显示鼠标，在其成员函数sync（nsecs_twhen）处理数据之后调用OVERLAY_SETPOS_CURSOR把鼠标坐标值传给Overlay驱动的鼠标层，配置相应的寄存器设置鼠标的位置，就可以实现硬鼠标的移动。

2.3软鼠标和硬鼠标的对比

由上面实现可知，软鼠标和硬鼠标的实现机制是一样的：绘制鼠标和设置鼠标位置。但是软鼠标由软件来绘制，性能比较差，且消耗CPU资源；而硬鼠标完全由硬件控制，性能高。通过实验验证，当玩大型游戏或者播放视频时，软鼠标反应迟钝，