基于Android平台的鼠标的设计与实现*

刘莎莎，张 哲

(东南大学电子科学与工程院，南京210096)

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Window Mobile、诺基亚的Symbian、RIM的黑莓和苹果的iOS。Android是Google于2007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。凭借开放源码完全免费等特性，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［1-2］。

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，其无疑是最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(Event Handler)，核心层(Input Core)和驱动层(Input Driver)三部份组成［3］。

Event Handler 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;

Input driver 具体设备的驱动;

Input Core 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［4］。

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，Input-Consumer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(Focus View)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一次输入事件。

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，唯一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［5］。

(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，最终的事件会发送到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［6］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;支持最多四层Overlay透明显示:基层(800×600，24bpp/18bpp/16bpp rgb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。

2.2.1 Overlay驱动实现

Overlay驱动的核心结构体是platform_driver和miscdevice［7-8］，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O-verlay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。

对于鼠标层来说最主要的是在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_t when)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精确移动。

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，有时几乎不动，而硬鼠标则反应灵敏，移动位置精确。

3 总结

本文面向当前Android手持终端市场，充分考虑到了实际产品的需要，有针对性地提出了实现鼠标的两种不同方案:软鼠标和硬鼠标，并指出了其优缺点。这两种方案根据不同的硬件平台有不同的应用。本文基于实际产品研发，项目中的芯片支持硬鼠标功能，采用了硬鼠标方案，产品具有一定的市场竞争力。

［1］Ed，Burnette.Android基础教程［M］.张波等译.北京:人民邮电出版社，2009.11-15.

［2］杨丰盛.Android应用开发揭秘［M］.北京:机械工业出版社，2010.10-13.

［3］胡伟.Android系统架构及其驱动研究［J］.广州广播电视大学学报，2010，(04)，96-101.

［4］Android输入事件流程中的EventHub分析及源码演示［EB/OL］.http://blog.csdn.net/a345017062/article/details/6417929，2011-5-13.

［5］修改Android系统的鼠标光标［EB/OL］.http://my.unix-center.net/～ Simon_fu/?p=555，2010-7-9.

［6］Android aidl使用详解［EB/OL］.http://blog.csdn.net/stonecao/article/details/6425019，2011-5-16.

［7］宋宝华.Linux设备驱动开发详解［M］.北京:人民邮电出版社，2008.440-478.

［8］韩超，梁泉.Android系统原理及开发要点详解［M］.北京:电子工业出版社，2010.151-166.