好久没有写技术博客了，恰逢今天还感冒了，这破天气，晚上凉风一吹，就感冒了，要加强锻炼呀。

好了，废话不多说，由于工作需要，我要移植一个虚拟的gps模块，于是乎，我就参考了Android模拟器的gps模块的实现方法，只需稍微改动就完成了我的工作了，随后我也会附上我做的模块的代码，这里主要还是来解析下模拟器上的gps模块代码吧。

相信做过android location方面应用的同志都知道，android 模拟器虽然没有真正的GPS功能，但是DDMS可以模拟GPS，通过telnet连接到adb，然后发送GPS数据，再转化成NMEA格式的信号给android系统，就可以模拟出location功能了，相信用过的童鞋都知道，没用过的同志去搜索一下就知道了，这里我就不多说了，我主要还是来分析一下这个模拟的功能是如何实现的，这里还是膜拜一下写android源码的大神们，多看看源码，学到的东西很多呢。

首先，我们直入主题，对于移植系统的人来说（比如说我），关注的是中间部分的代码，android的framework层我们需要改动的很少，最多就是加点log来调试，驱动层呢，因为模拟器没有真实的设备，也不可能利用PC上的资源区模拟，因为PC是没有GPS模块的（除非你的电脑很高级），但是我想还是可以通过网络来得到地理位置的，虽然不是非常的准确，希望google的工程师可以去完善，呵呵，题外话了。说了这么多，我就是想说，android 模拟器中gps模块的功能主要依赖于2个东西，一个是ddms中的geo fix命令，还有一个是hal层中的gps_qemu.c中作为硬件抽象层的处理，把虚拟的数据上报给framework层。

主要层次如下图

好了，思路清晰了，咱就看代码，位于源码目录下/sdk/emulator/gps/gps_qemu.c

首先我们要搞清楚，在andrroid中HAL 的一个位置问题，HAL是为了更好的封装好硬件驱动存在的，主要是一些接口，编译成库文件，给framework中国的jni来调用，我们这里的GPS模块会被编译成gps.goldfish.so文件，在同目录下的Android.mk中有写到

LOCAL_CFLAGS += -DQEMU_HARDWARE
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog libcutils libhardware
LOCAL_SRC_FILES := gps_qemu.c
LOCAL_MODULE := gps.goldfish
LOCAL_MODULE_TAGS := debug

然后呢，在jni中会这样调用

static void android_location_GpsLocationProvider_class_init_native(JNIEnv* env, jclass clazz) {int err;hw_module_t* module;method_reportLocation = env->GetMethodID(clazz, "reportLocation", "(IDDDFFFJ)V");method_reportStatus = env->GetMethodID(clazz, "reportStatus", "(I)V");method_reportSvStatus = env->GetMethodID(clazz, "reportSvStatus", "()V");method_reportAGpsStatus = env->GetMethodID(clazz, "reportAGpsStatus", "(III)V");method_reportNmea = env->GetMethodID(clazz, "reportNmea", "(J)V");method_setEngineCapabilities = env->GetMethodID(clazz, "setEngineCapabilities", "(I)V");method_xtraDownloadRequest = env->GetMethodID(clazz, "xtraDownloadRequest", "()V");method_reportNiNotification = env->GetMethodID(clazz, "reportNiNotification","(IIIIILjava/lang/String;Ljava/lang/String;IILjava/lang/String;)V");method_requestRefLocation = env->GetMethodID(clazz,"requestRefLocation","(I)V");method_requestSetID = env->GetMethodID(clazz,"requestSetID","(I)V");method_requestUtcTime = env->GetMethodID(clazz,"requestUtcTime","()V");err = hw_get_module(GPS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);if (err == 0) {hw_device_t* device;err = module->methods->open(module, GPS_HARDWARE_MODULE_ID, &device);if (err == 0) {gps_device_t* gps_device = (gps_device_t *)device;sGpsInterface = gps_device->get_gps_interface(gps_device);}}if (sGpsInterface) {sGpsXtraInterface =(const GpsXtraInterface*)sGpsInterface->get_extension(GPS_XTRA_INTERFACE);sAGpsInterface =(const AGpsInterface*)sGpsInterface->get_extension(AGPS_INTERFACE);sGpsNiInterface =(const GpsNiInterface*)sGpsInterface->get_extension(GPS_NI_INTERFACE);sGpsDebugInterface =(const GpsDebugInterface*)sGpsInterface->get_extension(GPS_DEBUG_INTERFACE);sAGpsRilInterface =(const AGpsRilInterface*)sGpsInterface->get_extension(AGPS_RIL_INTERFACE);}
}

这个函数在android设备启动的时候会被调用来初始化GPS模块的一些东西，主要是来的到GPS模块的一些接口函数，重点看这个函数

    err = hw_get_module(GPS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);

这个函数原型在HAL中的hardware.c中

int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,const struct hw_module_t **module)
{int status;int i;const struct hw_module_t *hmi = NULL;char prop[PATH_MAX];char path[PATH_MAX];char name[PATH_MAX];if (inst)snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);elsestrlcpy(name, class_id, PATH_MAX);/** Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on* the same .so will simply increment a refcount (and not load* a new copy of the library).* We also assume that dlopen() is thread-safe.*//* Loop through the configuration variants looking for a module */for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++) {if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {continue;}snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",HAL_LIBRARY_PATH2, name, prop);if (access(path, R_OK) == 0) break;snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",HAL_LIBRARY_PATH1, name, prop);if (access(path, R_OK) == 0) break;} else {snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",HAL_LIBRARY_PATH1, name);if (access(path, R_OK) == 0) break;}}status = -ENOENT;if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {/* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try* to load a different variant. */status = load(class_id, path, module);}return status;
}

当我们编译gps模块之后会在/system/lib/hw/下生成一个gps.goldfish.so文件，这个函数就是去寻找这个库文件，然后调用load函数去打开这个库文件，来得到库中的函数接口

static int load(const char *id,const char *path,const struct hw_module_t **pHmi)
{int status;void *handle;struct hw_module_t *hmi;/** load the symbols resolving undefined symbols before* dlopen returns. Since RTLD_GLOBAL is not or'd in with* RTLD_NOW the external symbols will not be global*/handle = dlopen(path, RTLD_NOW);if (handle == NULL) {char const *err_str = dlerror();LOGE("load: module=%s\n%s", path, err_str?err_str:"unknown");status = -EINVAL;goto done;}/* Get the address of the struct hal_module_info. */const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR;hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);if (hmi == NULL) {LOGE("load: couldn't find symbol %s", sym);status = -EINVAL;goto done;}/* Check that the id matches */if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {LOGE("load: id=%s != hmi->id=%s", id, hmi->id);status = -EINVAL;goto done;}hmi->dso = handle;/* success */status = 0;done:if (status != 0) {hmi = NULL;if (handle != NULL) {dlclose(handle);handle = NULL;}} else {LOGV("loaded HAL id=%s path=%s hmi=%p handle=%p",id, path, *pHmi, handle);}*pHmi = hmi;return status;
}

这里我介绍的比较简洁，因为在我之前的博客中已经介绍过这部分的内容了，可以参考这里： http://blog.csdn.net/zhangjie201412/article/details/7225617

好了，回到我们GPS模块的代码上来

之后就会调用

        err = module->methods->open(module, GPS_HARDWARE_MODULE_ID, &device);

来打开设备，来看下HAL中的代码

static int open_gps(const struct hw_module_t* module, char const* name,struct hw_device_t** device)
{struct gps_device_t *dev = malloc(sizeof(struct gps_device_t));memset(dev, 0, sizeof(*dev));dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version = 0;dev->common.module = (struct hw_module_t*)module;
//    dev->common.close = (int (*)(struct hw_device_t*))close_lights;dev->get_gps_interface = gps__get_gps_interface;*device = (struct hw_device_t*)dev;return 0;
}

这里只是做了一些初始化，然后把接口函数挂钩一下

    dev->get_gps_interface = gps__get_gps_interface;

这个回调函数很简单

static const GpsInterface  qemuGpsInterface = {sizeof(GpsInterface),qemu_gps_init,qemu_gps_start,qemu_gps_stop,qemu_gps_cleanup,qemu_gps_inject_time,qemu_gps_inject_location,qemu_gps_delete_aiding_data,qemu_gps_set_position_mode,qemu_gps_get_extension,
};const GpsInterface* gps__get_gps_interface(struct gps_device_t* dev)
{return &qemuGpsInterface;
}

返回qemuGpsInterface结构体，这个机构提中就是一大堆的回调函数。

下面我们按照调用顺序来一个一个介绍这些回调函数。

首先就是qume_gps_init函数

static int
qemu_gps_init(GpsCallbacks* callbacks)
{GpsState*  s = _gps_state;if (!s->init)gps_state_init(s, callbacks);if (s->fd < 0)return -1;return 0;
}

这里我发现了一个很好玩的东西，这里这个GpsState* s是如何得到全局的实例的呢，是通过_gps_state，而_gps_state的定义是这样的

typedef struct {int                     init;int                     fd;GpsCallbacks            callbacks;pthread_t               thread;int                     control[2];
} GpsState;static GpsState  _gps_state[1];

这里我的理解是在全局静态的定义了一个结构体指针，并分配了内存。

为何不在init函数中使用malloc来分配内存，然后使用呢，有点意思，现在还不知道有什么好处，难道只是卖弄吗？

好了，不多说了，接下去看调用的gps_state_init函数

在这之前，我来介绍下GpsState结构体中成员的作用吧

int init:

一个初始化的标志，为1表示初始化了，为0表示未初始化

int fd:

socket读写的文件描述符，如果是真实的硬件的话，应该是串口读写的描述符

callbacks:

这个是从jni传下来的回调函数，得到数据之后就回调

thread:

这个没什么好说的，就是一个线程

int control[2]:

本地使用的socket来进程间通信，会面会讲到。

继续init函数

static void
gps_state_init( GpsState*  state, GpsCallbacks* callbacks )
{state->init       = 1;state->control[0] = -1;state->control[1] = -1;state->fd         = -1;state->fd = qemud_channel_open(QEMU_CHANNEL_NAME);if (state->fd < 0) {D("no gps emulation detected");return;}D("gps emulation will read from '%s' qemud channel", QEMU_CHANNEL_NAME );if ( socketpair( AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, state->control ) < 0 ) {LOGE("could not create thread control socket pair: %s", strerror(errno));goto Fail;}state->thread = callbacks->create_thread_cb( "gps_state_thread", gps_state_thread, state );if ( !state->thread ) {LOGE("could not create gps thread: %s", strerror(errno));goto Fail;}state->callbacks = *callbacks;D("gps state initialized");return;Fail:gps_state_done( state );
}

首先书初始化赋值工作，看到没，把init变量赋值为1了。然后调用了qemud_channel_open函数来得到了adb tcp的socket文件描述符。然后调用socketpair创建本地的socket通信对来实现进程间通信，然后创建了线程，赋值回调函数，下图描述了代码执行的流程。

这图有点丑，不过大体思路还是清楚的，可以对照着代码看，这里使用的是event poll技术进行事件的处理，在线程中，把fd和control[1]加入了epoll中，设置为POLLIIN模式，当有事件发生是，就会调用相应的代码，这里的control[1]，在这里做控制作用，只要是控制gps的开始和停止的，所以在线程外面对control[0]进行写操作的话，对应的control[1]就会收到相应的指令，然后采取措施。具体代码如下

static void
gps_state_thread( void*  arg )
{GpsState*   state = (GpsState*) arg;NmeaReader  reader[1];int         epoll_fd   = epoll_create(2);int         started    = 0;int         gps_fd     = state->fd;int         control_fd = state->control[1];nmea_reader_init( reader );// register control file descriptors for pollingepoll_register( epoll_fd, control_fd );epoll_register( epoll_fd, gps_fd );D("gps thread running");// now loopfor (;;) {struct epoll_event   events[2];int                  ne, nevents;nevents = epoll_wait( epoll_fd, events, 2, -1 );if (nevents < 0) {if (errno != EINTR)LOGE("epoll_wait() unexpected error: %s", strerror(errno));continue;}D("gps thread received %d events", nevents);for (ne = 0; ne < nevents; ne++) {if ((events[ne].events & (EPOLLERR|EPOLLHUP)) != 0) {LOGE("EPOLLERR or EPOLLHUP after epoll_wait() !?");return;}if ((events[ne].events & EPOLLIN) != 0) {int  fd = events[ne].data.fd;if (fd == control_fd){char  cmd = 255;int   ret;D("gps control fd event");do {ret = read( fd, &cmd, 1 );} while (ret < 0 && errno == EINTR);if (cmd == CMD_QUIT) {D("gps thread quitting on demand");return;}else if (cmd == CMD_START) {if (!started) {D("gps thread starting  location_cb=%p", state->callbacks.location_cb);started = 1;nmea_reader_set_callback( reader, state->callbacks.location_cb );}}else if (cmd == CMD_STOP) {if (started) {D("gps thread stopping");started = 0;nmea_reader_set_callback( reader, NULL );}}}else if (fd == gps_fd){char  buff[32];D("gps fd event");for (;;) {int  nn, ret;ret = read( fd, buff, sizeof(buff) );if (ret < 0) {if (errno == EINTR)continue;if (errno != EWOULDBLOCK)LOGE("error while reading from gps daemon socket: %s:", strerror(errno));break;}D("received %d bytes: %.*s", ret, ret, buff);for (nn = 0; nn < ret; nn++)nmea_reader_addc( reader, buff[nn] );}D("gps fd event end");}else{LOGE("epoll_wait() returned unkown fd %d ?", fd);}}}}
}

好了，android 模拟器的虚拟hal层就介绍到这边，下面来看一下geo fix命令的实现源码，我也是找了好久才找到的，在external/qemu/android/console.c中

static int
do_geo_fix( ControlClient  client, char*  args )
{// GEO_SAT2 provides bug backwards compatibility.enum { GEO_LONG = 0, GEO_LAT, GEO_ALT, GEO_SAT, GEO_SAT2, NUM_GEO_PARAMS };char*   p = args;int     top_param = -1;double  params[ NUM_GEO_PARAMS ];int     n_satellites = 1;static  int     last_time = 0;static  double  last_altitude = 0.;if (!p)p = "";/* tokenize */while (*p) {char*   end;double  val = strtod( p, &end );if (end == p) {control_write( client, "KO: argument '%s' is not a number\n", p );return -1;}params[++top_param] = val;if (top_param + 1 == NUM_GEO_PARAMS)break;p = end;while (*p && (p[0] == ' ' || p[0] == '\t'))p += 1;}/* sanity check */if (top_param < GEO_LAT) {control_write( client, "KO: not enough arguments: see 'help geo fix' for details\r\n" );return -1;}/* check number of satellites, must be integer between 1 and 12 */if (top_param >= GEO_SAT) {int sat_index = (top_param >= GEO_SAT2) ? GEO_SAT2 : GEO_SAT;n_satellites = (int) params[sat_index];if (n_satellites != params[sat_index]|| n_satellites < 1 || n_satellites > 12) {control_write( client, "KO: invalid number of satellites. Must be an integer between 1 and 12\r\n");return -1;}}/* generate an NMEA sentence for this fix */{STRALLOC_DEFINE(s);double   val;int      deg, min;char     hemi;/* format overview:*    time of fix      123519     12:35:19 UTC*    latitude         4807.038   48 degrees, 07.038 minutes*    north/south      N or S*    longitude        01131.000  11 degrees, 31. minutes*    east/west        E or W*    fix quality      1          standard GPS fix*    satellites       1 to 12    number of satellites being tracked*    HDOP             <dontcare> horizontal dilution*    altitude         546.       altitude above sea-level*    altitude units   M          to indicate meters*    diff             <dontcare> height of sea-level above ellipsoid*    diff units       M          to indicate meters (should be <dontcare>)*    dgps age         <dontcare> time in seconds since last DGPS fix*    dgps sid         <dontcare> DGPS station id*//* first, the time */stralloc_add_format( s, "$GPGGA,%06d", last_time );last_time ++;/* then the latitude */hemi = 'N';val  = params[GEO_LAT];if (val < 0) {hemi = 'S';val  = -val;}deg = (int) val;val = 60*(val - deg);min = (int) val;val = 10000*(val - min);stralloc_add_format( s, ",%02d%02d.%04d,%c", deg, min, (int)val, hemi );/* the longitude */hemi = 'E';val  = params[GEO_LONG];if (val < 0) {hemi = 'W';val  = -val;}deg = (int) val;val = 60*(val - deg);min = (int) val;val = 10000*(val - min);stralloc_add_format( s, ",%02d%02d.%04d,%c", deg, min, (int)val, hemi );/* bogus fix quality, satellite count and dilution */stralloc_add_format( s, ",1,%02d,", n_satellites );/* optional altitude + bogus diff */if (top_param >= GEO_ALT) {stralloc_add_format( s, ",%.1g,M,0.,M", params[GEO_ALT] );last_altitude = params[GEO_ALT];} else {stralloc_add_str( s, ",,,," );}/* bogus rest and checksum */stralloc_add_str( s, ",,,*47" );/* send it, then free */android_gps_send_nmea( stralloc_cstr(s) );stralloc_reset( s );}return 0;
}

通过穿进去的经纬度，海拔等信息转化成NMEA格式的gps数据，然后通过socket发出去。

这部分就介绍到这里，之后会更精彩，哈哈。

希望这篇文章对读者有帮助，完全是参考android源码的，对我来说源码是最好的学习途径。

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