Sensores Multi-HAL

O Sensores Multi-HAL é um framework que permite que os HALs de sensores sejam executados com outros HALs de sensores. O Sensors Multi-HAL carrega dinamicamente sub-HALs de sensores armazenados como bibliotecas dinâmicas na partição do fornecedor e fornece a elas um objeto de callback que pode processar a postagem de eventos e adquirir e liberar o wake lock. Um sub-HAL de sensores é um HAL de sensores integrado a um objeto compartilhado na partição do fornecedor e usado pelo framework multi-HAL. Esses sub-HALs não dependem um do outro nem do código multi-HAL que contém a função principal do processo.

A Sensors Multi-HAL 2.1, disponível em dispositivos com o Android 11 ou versões mais recentes, é uma iteração da Sensors Multi-HAL 2.0 que oferece suporte ao carregamento de sub-HALs que podem expor o tipo de sensor de ângulo de dobradiça. Para oferecer suporte a esse tipo de sensor, os sub-HALs precisam usar as APIs sub-HAL definidas no cabeçalho SubHal 2.1.

Para dispositivos com o Android 13 ou mais recente que usam a HAL de sensores AIDL, é possível usar a camada de shim multi-HAL para permitir o recurso multi-HAL. Para detalhes de implementação, consulte Como usar a Sensores Multi-HAL com a HAL de sensores AIDL.

Diferença entre Sensors Multi-HAL 2 e Sensors HAL 2

A Sensores Multi-HAL 2, disponível em dispositivos com o Android 10 ou versões mais recentes, apresenta várias abstrações sobre a Sensors HAL 2 para facilitar a interação com as APIs HAL. A Sensors Multi-HAL 2 introduz a classe HalProxy para processar a implementação da interface Sensors HAL 2 e a V2_1/SubHal (ou V2_0/SubHal) para permitir que o HalProxy interaja com sub-HALs.

A interface ISensorsSubHal é diferente da 2.1/ISensors.hal (ou 2.0/ISensors.hal) das seguintes maneiras:

  • O método de inicialização transmite uma classe IHalProxyCallback em vez de duas FMQs e ISensorsCallback.
  • Os sub-HALs precisam implementar uma função de depuração para fornecer informações de depuração em relatórios de bugs.
  • As sub-HALs precisam implementar uma função de nome para que a sub-HAL carregada possa ser diferenciada de outras sub-HALs.

A principal diferença entre o Sensors Multi-HAL 2 e o Sensors HAL 2 está nas funções de inicialização. Em vez de fornecer FMQs, a interface IHalProxyCallback oferece dois métodos: um para postar eventos do sensor no framework de sensores e outro para criar bloqueios de ativação. Por trás dos panos, a Sensor Multi-HAL gerencia todas as interações com as FMQs para garantir a entrega oportuna de eventos do sensor para todas as sub-HALs. É altamente recomendável que as sub-HALs usem o método createScopedWakelock para delegar o ônus de definir o tempo limite de bloqueios de desbloqueio para o Sensores Multi-HAL e centralizar o uso de bloqueios de desbloqueio em um bloqueio de desbloqueio comum para todo o Sensores Multi-HAL, o que minimiza as chamadas de bloqueio e desbloqueio.

O Sensors Multi-HAL 2 também tem alguns recursos de segurança integrados. Ele processa situações em que a FMQ do sensor está cheia ou em que o framework de sensores do Android é reiniciado e o estado do sensor precisa ser redefinido. Além disso, quando os eventos são enviados para a classe HalProxy, mas o framework do sensor não consegue aceitar os eventos imediatamente, o Sensores Multi-HAL pode mover os eventos para uma linha de execução em segundo plano para permitir que o trabalho continue em todos os sub-HALs enquanto aguarda que os eventos sejam enviados.

Código-fonte e implementação de referência

Todos os códigos de Sensores Multi-HAL estão disponíveis em hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/. Confira alguns recursos.

  • HalProxy.h: o objeto HalProxy é instanciado pelo Sensors Multi-HAL e processa a transmissão de dados das sub-HALs para o framework de sensores.
  • HalProxy.cpp: a implementação de HalProxy contém toda a lógica necessária para a comunicação multiplexada entre sub-HALs e o framework do sensor.

  • SubHal.h: a interface ISensorsSubHal define a interface que as sub-HALs precisam seguir para serem compatíveis com HalProxy. O sub-HAL implementa o método de inicialização para que o objeto HalProxyCallback possa ser usado para postEvents e createScopedWakelock.

    Para implementações de Multi-HAL 2.0, use a versão 2.0 de SubHal.h.

  • hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests/: esses testes de unidade verificam a implementação de HalProxy.

  • hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests/fake_subhal/: neste exemplo de implementação de sub-HAL, sensores falsos são usados para gerar dados falsos. Útil para testar como vários sub-HALs interagem em um dispositivo.

Implementação

Esta seção descreve como implementar o Sensor Multi-HAL nas seguintes situações:

Usar a Sensores Multi-HAL com a HAL de sensores AIDL

Para permitir o recurso de vários HALs com a HAL de sensores AIDL, importe o módulo de camada de shim de vários HALs AIDL, que pode ser encontrado em hardware/interfaces/sensors/aidl/default/multihal/. O módulo processa a conversão entre os tipos de definição de HAL de sensores AIDL e HIDL e define um wrapper em torno da interface multi-HAL descrita em Como implementar a Sensors Multi-HAL 2.1. A camada de shim multi-HAL da AIDL é compatível com dispositivos que implementam a Sensors Multi-HAL 2.1.

A camada de shim multi-HAL da AIDL permite expor o rastreador de cabeça e os tipos de sensor de IMU de eixo limitado na HAL de sensores AIDL. Para usar esses tipos de sensor definidos pela interface AIDL HAL, defina o campo type na estrutura SensorInfo na implementação getSensorsList_2_1(). Isso é seguro porque os campos de tipo de sensor com suporte a números inteiros da HAL de sensores AIDL e HIDL não se sobrepõem.

Implementar a Sensores Multi-HAL 2.1

Para implementar o Sensors Multi-HAL 2.1 em um novo dispositivo, siga estas etapas:

  1. Implemente a interface ISensorsSubHal conforme descrito em SubHal.h.
  2. Implemente o método sensorsHalGetSubHal_2_1 no SubHal.h.

  3. Adicione um destino cc_library_shared para criar o sub-HAL recém-implementado. Ao adicionar o destino:

    1. Verifique se o destino foi enviado para algum lugar na partição do fornecedor do dispositivo.
    2. No arquivo de configuração localizado em /vendor/etc/sensors/hals.conf, adicione o caminho para a biblioteca em uma nova linha. Se necessário, crie o arquivo hals.conf.

    Para conferir um exemplo de entrada Android.bp para criar uma biblioteca sub-HAL, consulte hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests/Android.bp.

  4. Remova todas as entradas android.hardware.sensors do arquivo manifest.xml, que contém a lista de HALs compatíveis no dispositivo.

  5. Remova todos os arquivos android.hardware.sensors e service.rc do serviço do arquivo device.mk e adicione android.hardware.sensors@2.1-service.multihal e android.hardware.sensors@2.1-service.multihal.rc a PRODUCT_PACKAGES.

Na inicialização, HalProxy é iniciada, procura o sub-HAL recém-implementado e o inicializa chamando sensorsHalGetSubHal_2_1.

Migração da Sensors Multi-HAL 2.0 para a Multi-HAL 2.1

Para portar da Multi-HAL 2.0 para a Multi-HAL 2.1, implemente a interface SubHal e recompila o sub-HAL.

Estas são as diferenças entre as interfaces SubHal 2.0 e 2.1:

  • O IHalProxyCallback usa os tipos criados na versão 2.1 da especificação ISensors.hal.
  • A função initialize() transmite um novo IHalProxyCallback em vez do da interface SubHal 2.0.
  • Os sub-HALs precisam implementar getSensorsList_2_1 e injectSensorData_2_1 em vez de getSensorsList e injectSensorData, porque esses métodos usam os novos tipos adicionados na versão 2.1 da especificação ISensors.hal.
  • As sub-HALs precisam expor sensorsHalGetSubHal_2_1 em vez de sensorsHalGetSubHal para que a Multi-HAL as trate como sub-HALs da versão 2.1.

Portabilidade da HAL 2.0 de sensores

Ao fazer upgrade para o Sensors Multi-HAL 2.0 da HAL 2.0 de sensores, verifique se a implementação da HAL atende aos requisitos abaixo.

Inicializar o HAL

A Sensors HAL 2.0 tem uma função de inicialização que permite que o serviço de sensor transmita FMQs e um callback dinâmico de sensor. Na Sensors Multi-HAL 2.0, a função initialize() transmite um único callback que precisa ser usado para postar eventos do sensor, receber bloqueios de ativação e notificar conexões e desconexões dinâmicas do sensor.

Publicar eventos do sensor na implementação Multi-HAL

Em vez de postar eventos do sensor pela FMQ, a sub-HAL precisa gravar eventos do sensor na IHalProxyCallback quando eles estiverem disponíveis.

Eventos WAKE_UP

Na HAL 2.0 de sensores, a HAL pode gerenciar o bloqueio de ativação para a implementação. Na Sensors Multi-HAL 2.0, os sub-HALs permitem que a implementação de Sensors Multi-HAL gerencie wake locks e podem solicitar que um wake lock seja adquirido chamando createScopedWakelock. Uma trava de ativação de escopo bloqueada precisa ser adquirida e transmitida para postEvents ao publicar eventos de ativação para a implementação de vários HALs.

Sensores dinâmicos

O Sensors Multi-HAL 2.0 exige que onDynamicSensorsConnected e onDynamicSensorsDisconnected em IHalProxyCallback sejam chamados sempre que as conexões dinâmicas de sensores mudarem. Esses callbacks estão disponíveis como parte do ponteiro IHalProxyCallback fornecido pela função initialize().

Porta da HAL 1.0 de sensores

Ao fazer upgrade para o Sensors Multi-HAL 2.0 da HAL 1.0 de sensores, verifique se a implementação da HAL atende aos requisitos abaixo.

Inicializar o HAL

A função initialize() precisa ter suporte para estabelecer o callback entre a sub-HAL e a implementação de várias HALs.

Expor os sensores disponíveis

No Sensors Multi-HAL 2.0, a função getSensorsList() precisa retornar o mesmo valor durante uma única inicialização do dispositivo, mesmo em reinicializações do HAL de sensores. Isso permite que o framework tente restabelecer as conexões do sensor se o servidor do sistema for reinicializado. O valor retornado por getSensorsList() pode mudar depois que o dispositivo é reinicializado.

Publicar eventos do sensor na implementação Multi-HAL

Na HAL 2.0 de sensores, em vez de esperar que poll() seja chamada, a sub-HAL precisa gravar proativamente eventos do sensor em IHalProxyCallback sempre que os eventos do sensor estiverem disponíveis.

Eventos WAKE_UP

Na HAL 1.0 de sensores, a HAL pode gerenciar o bloqueio de ativação para a implementação. No Sensors Multi-HAL 2.0, os sub-HALs permitem que a implementação de Sensors Multi-HAL gerencie wake locks e podem solicitar que um wake lock seja adquirido chamando createScopedWakelock. Uma trava de ativação de escopo bloqueada precisa ser adquirida e transmitida para postEvents ao publicar eventos de ativação para a implementação de vários HALs.

Sensores dinâmicos

Na HAL 1.0 de sensores, os sensores dinâmicos são retornados pela função poll(). O Sensors Multi-HAL 2.0 exige que onDynamicSensorsConnected e onDynamicSensorsDisconnected em IHalProxyCallback sejam chamados sempre que as conexões dinâmicas de sensores mudarem. Esses callbacks estão disponíveis como parte do ponteiro IHalProxyCallback fornecido pela função initialize().

Porta de Sensores Multi-HAL 1.0

Para portar uma implementação existente do Sensors Multi-HAL 1.0, siga estas etapas.

  1. Verifique se a configuração do HAL de sensores está localizada em /vendor/etc/sensors/hals.conf. Isso pode envolver mover o arquivo localizado em /system/etc/sensors/hals.conf.
  2. Remova todas as referências a hardware/hardware.h e hardware/sensors.h, porque elas não têm suporte para o HAL 2.0.
  3. Transfira sub-HALs conforme descrito em Porting from Sensors Hal 1.0.
  4. Defina o Sensors Multi-HAL 2.0 como o HAL designado seguindo as etapas 3 e 4 na seção Como implementar o Sensors Multi-HAL 2.0.

Validação

Executar VTS

Depois de integrar um ou mais sub-HALs com a Sensors Multi-HAL 2.1, use o pacote de testes do fornecedor (VTS, na sigla em inglês) para garantir que as implementações de sub-HAL atendam a todos os requisitos definidos pela interface HAL de sensores.

Para executar apenas os testes de VTS dos sensores quando o VTS estiver configurado em uma máquina host, execute os seguintes comandos:

vts-tradefed run commandAndExit vts \
    --skip-all-system-status-check \
    --primary-abi-only \
    --skip-preconditions \
    --module VtsHalSensorsV2_0Target && \
  vts-tradefed run commandAndExit vts \
    --skip-all-system-status-check \
    --primary-abi-only \
    --skip-preconditions \
    --module VtsHalSensorsV2_1Target

Se você estiver executando a camada de shim de vários HAL do AIDL, execute VtsAidlHalSensorsTargetTest.

vts-tradefed run commandAndExit vts \
    --skip-all-system-status-check \
    --primary-abi-only \
    --skip-preconditions \
    --module VtsAidlHalSensorsTargetTest

Executar testes de unidade

Os testes de unidade em HalProxy_test.cpp testam HalProxy usando sub-HALs falsos que são instanciados no teste de unidade e não são carregados dinamicamente. Ao criar um novo sub-HAL, esses testes servem como um guia para adicionar testes de unidade que verificam se o novo sub-HAL foi implementado corretamente.

Para realizar os testes, execute os seguintes comandos:

cd $ANDROID_BUILD_TOP/hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests
atest

Testar com sub-HALs falsos

Os sub-HALs falsos são implementações fictícias da interface ISensorsSubHal. Os sub-HALs expõem diferentes listas de sensores. Quando os sensores são ativados, eles publicam periodicamente eventos de sensores gerados automaticamente para HalProxy com base nos intervalos especificados em uma determinada solicitação de sensor.

As sub-HALs falsas podem ser usadas para testar como o código Multi-HAL completo funciona com outras sub-HALs carregadas no sistema e para enfatizar vários aspectos do código Multi-HAL de sensores.

Duas sub-HALs falsas estão disponíveis em hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests/fake_subhal/.

Para criar e enviar as sub-HALs falsas a um dispositivo, siga estas etapas:

  1. Execute os comandos abaixo para criar e enviar os três sub-HALs falsos diferentes para o dispositivo:

    $ANDROID_BUILD_TOP/hardware/interfaces/sensors/common/default/2.X/multihal/tests/
mma
adb push \
  $ANDROID_BUILD_TOP/out/target/product/<device>/symbols/vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config1.so \
  /vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config1.so
adb push \
  $ANDROID_BUILD_TOP/out/target/product/<device>/symbols/vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config2.so \
  /vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config2.so
adb push \
  $ANDROID_BUILD_TOP/out/target/product/<device>/symbols/vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config3.so \
  /vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config3.so

  2. Atualizamos a configuração do HAL de sensores em /vendor/etc/sensors/hals.conf com os caminhos para as sub-HALs falsas.

    /vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config1.so
/vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config2.so
/vendor/lib64/android.hardware.sensors@2.X-fakesubhal-config3.so

  3. Reinicie HalProxy e carregue os novos sub-HALs listados na configuração.

    adb shell stop
adb shell start

Depuração

Os desenvolvedores podem depurar o framework usando o comando lshal. Para solicitar a saída de depuração do HAL de sensores, execute o seguinte comando:

adb root
adb shell lshal debug android.hardware.sensors@2.1::ISensors/default

As informações sobre o estado atual de HalProxy e os sub-HALs são enviados para o terminal. Confira abaixo um exemplo da saída do comando para o objeto HalProxy e sub-HALs falsos.

Internal values:
  Threads are running: true
  Wakelock timeout start time: 200 ms ago
  Wakelock timeout reset time: 73208 ms ago
  Wakelock ref count: 0
  # of events on pending write queue: 0
  # of non-dynamic sensors across all subhals: 8
  # of dynamic sensors across all subhals: 0
SubHals (2):
  Name: FakeSubHal-OnChange
  Debug dump:
Available sensors:
Name: Ambient Temp Sensor
Min delay: 40000
Flags: 2
Name: Light Sensor
Min delay: 200000
Flags: 2
Name: Proximity Sensor
Min delay: 200000
Flags: 3
Name: Relative Humidity Sensor
Min delay: 40000
Flags: 2
  Name: FakeSubHal-OnChange
  Debug dump:
Available sensors:
Name: Ambient Temp Sensor
Min delay: 40000
Flags: 2
Name: Light Sensor
Min delay: 200000
Flags: 2
Name: Proximity Sensor
Min delay: 200000
Flags: 3
Name: Relative Humidity Sensor
Min delay: 40000
Flags: 2

Se o número especificado para # of events on pending write queue for um número grande (1.000 ou mais), isso indica que há muitos eventos pendentes para serem gravados no framework de sensores. Isso indica que o serviço do sensor está em deadlock ou travou e não está processando eventos do sensor ou que um grande lote de eventos do sensor foi enviado recentemente de um sub-HAL.

Se a contagem de referência do bloqueio de ativação for maior que 0, isso significa que HalProxy adquiriu um bloqueio de ativação. Esse valor só será maior que 0 se um ScopedWakelock estiver sendo mantido intencionalmente ou se eventos de ativação tiverem sido enviados para HalProxy e não tiverem sido processados pelo framework do sensor.

O descritor de arquivo transmitido para o método de depuração de HalProxy é transmitido para cada sub-HAL. Portanto, os desenvolvedores precisam implementar o método de depuração como parte da interface ISensorsSubHal.