基于Android平臺(tái)的鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)方案

摘要：針對(duì)當(dāng)前基于Android 平臺(tái)的電子產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，以谷歌發(fā)布的Gingerbread 源碼為軟件平臺(tái)，以東南大學(xué)國(guó)家專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)的基于國(guó)產(chǎn)CPU 的sep6200 芯片為硬件平臺(tái)，在分析Android 輸入系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了軟件鼠標(biāo)和硬件鼠標(biāo)功能，方案設(shè)計(jì)靈活。對(duì)于手持終端設(shè)備來(lái)說(shuō)，鼠標(biāo)的支持大大提高了用戶(hù)的體驗(yàn)性能，具有一定的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

隨著嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，智能手持終端設(shè)備的操作系統(tǒng)也越來(lái)越多樣化。目前市場(chǎng)上倍受廣大用戶(hù)青睞的是Google 的Android、微軟的WindowMobile、諾基亞的Symbian、RIM 的黑莓和蘋(píng)果的iOS。

Android 是Google 于2007 年11 月05 日宣布的基于Linux 平臺(tái)的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)的名稱(chēng)，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶(hù)界面和應(yīng)用軟件組成。憑借開(kāi)放源碼完全免費(fèi)等特性，其在嵌入式領(lǐng)域異軍突起，如今占據(jù)智能手持終端設(shè)備領(lǐng)域的半壁江山。

以Android 系統(tǒng)為搭載平臺(tái)的電子產(chǎn)品越來(lái)越流行，特別是平板電腦的出現(xiàn)，使用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品硬件配置和體驗(yàn)性能方面的要求越來(lái)越高。而Android 本身提供的交互方式僅限于按鍵，觸摸屏和軌跡球，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。針對(duì)其輸入裝置的不足，本文實(shí)現(xiàn)了一種用戶(hù)熟悉的交互方式：鼠標(biāo)，其無(wú)疑是最完美的人機(jī)交互方式。鼠標(biāo)的實(shí)現(xiàn)使Android 系統(tǒng)應(yīng)用在其他領(lǐng)域成為可能，并同時(shí)提高了Android產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 輸入系統(tǒng)

1. 1輸入系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)框架

如圖1 所示，Android 輸入系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)框架由事件處理層（Event Handler），核心層（Input Core）和驅(qū)動(dòng)層（Input Driver）三部份組成。

Event Handler 用于用戶(hù)空間獲取輸入事件。用戶(hù)空間打開(kāi)輸入設(shè)備的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行讀寫(xiě)操作以獲得鼠標(biāo)移動(dòng)信息，或者鍵盤(pán)信息等等。這里對(duì)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的文件操作函數(shù)就是由該層提供；Input driver 具體設(shè)備的驅(qū)動(dòng)；Input Core 負(fù)責(zé)管理所有的資源并連接驅(qū)動(dòng)層和事件處理層。

圖1 輸入系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)框圖

1. 2 輸入系統(tǒng)上層框架

隨著Android 系統(tǒng)的不斷升級(jí)，其輸入系統(tǒng)框架也發(fā)生變化，相對(duì)于2. 1 版本來(lái)說(shuō)，Gingerbread 的輸入系統(tǒng)比較復(fù)雜，同時(shí)創(chuàng)建了三個(gè)線(xiàn)程，并用了匿名共享內(nèi)存機(jī)制，且很多在Java 層的數(shù)據(jù)處理都放到了c++底層，然而這樣卻可以使性能明顯增加，節(jié)省系統(tǒng)資源。

如圖2 所示，WindowManagerService 創(chuàng)建了三個(gè)線(xiàn)程：

InputReaderThread 通過(guò)EventHub 讀取輸入事件，并通過(guò)不同事件類(lèi)型的InputMapper 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后放到輸入事件隊(duì)列；InputDispatcherThread 將隊(duì)列中的輸入事件取出通過(guò)InputPublisher 放到匿名共享內(nèi)存里；PolicyThread 管理當(dāng)前窗口顯示等。

圖2 輸入系統(tǒng)上層框圖

InputPublisher 和InputCONsumer 通過(guò)InputChannel進(jìn)行雙向通信。當(dāng)InputPublisher 把輸入事件放到共享內(nèi)存時(shí)會(huì)通知InputConsumer 有事件傳入，InputConsumer 收到通知后會(huì)從共享內(nèi)存取出事件數(shù)據(jù)，通過(guò)InputQueue 傳給ViewRoot,ViewRoot 對(duì)事件進(jìn)行分類(lèi)后傳給當(dāng)前具有焦點(diǎn)的View（Focus View）處理。InputConsumer 處理完事件后會(huì)通知InputPublisher 已處理完成，InputPublisher 接到通知后會(huì)開(kāi)始向共享內(nèi)存?zhèn)鬏斚乱淮屋斎胧录?/font>

2 鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)

無(wú)論是軟鼠標(biāo)還是硬鼠標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制都是一樣的。都需要讀取事件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，唯一不同的是當(dāng)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，軟鼠標(biāo)是把鼠標(biāo)坐標(biāo)值傳給上層，而硬鼠標(biāo)則是把鼠標(biāo)坐標(biāo)值傳給驅(qū)動(dòng)。鼠標(biāo)事件的讀取和處理過(guò)程的實(shí)現(xiàn)：

（1）在EventHub 中對(duì)鼠標(biāo)事件加鼠標(biāo)類(lèi)型標(biāo)志位；

（2） 在InputReader 中創(chuàng)建MouseInputMapper類(lèi)，該類(lèi)主要對(duì)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要成員函數(shù)定義如下：

編寫(xiě)該類(lèi)的成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)事件數(shù)據(jù)的處理，并把該類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象與鼠標(biāo)事件對(duì)應(yīng)起來(lái)。

這樣當(dāng)輸入事件是鼠標(biāo)事件時(shí)就可以調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)。

2. 1軟鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)

上面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鼠標(biāo)事件的處理，這里只要繪制鼠標(biāo)并把把鼠標(biāo)坐標(biāo)傳給繪制的鼠標(biāo)即可。

（1）在WindowManagerService 中繪制鼠標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)置鼠標(biāo)位置的函數(shù)；（2）從上面分析可知， 最終的事件會(huì)發(fā)送到ViewRoot 進(jìn)行分類(lèi)，所以在這里當(dāng)輸入事件是鼠標(biāo)事件時(shí)，利用進(jìn)程間通信機(jī)制把鼠標(biāo)的坐標(biāo)值傳給鼠標(biāo)，設(shè)置其正確位置。

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