Gps 整体框架文字版

奶一口仙气

已于 2023-06-15 09:57:48 修改

阅读量2.3k

点赞数 3

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： Gps 文章标签： android

于 2020-05-04 13:10:09 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43278325/article/details/105888141

Gps 专栏收录该内容

11 篇文章

订阅专栏

GPS架构
1.1 GPS总体架构

GPS总体架构如图所示。相关模块功能描述：
LocationManager提供定位服务，
GpsLocationProvider用于抽象GNSS提供的服务，
Network Provider用于抽象网络定位服务，
Libgps用于对接Android接口，解析NMEA，
Gps engine通过计算raw data，计算出PV并打包到NMEA，
AGPS负责SUPL协议处理，以及位置承载协议处理。

1.2 GPS芯片分类
GPS chip一般分为两种：
1.Isolated，即不需要AP参与计算，由GNSS自助计算得到位置信息

理论上更省电，但不易于通过软件升级
值钱多用于数码相机等DC设备中
未来有回归的趋势，加入sensor fused engine，拥有batching能力

2.With AP help，需要AP提供计算能力，GNSS chip之提供Raw data

易于通过软件更新，较耗电
手机中最常见的解决方式

2.GPS主要流程
2.1 开机启动

LocationManagerService开机启动过程见我本地文档画的“Gps框架图”，它作为系统服务，当系统启动时在System.java中加载启动，并执行systemRunning函数。

SystemRunning执行过程如下：

1.首先初始化mPackageManager、mLocationFudger、mBlacklist、mGeofenceManager等成员变量；
2.loadProvidersLocked，此方法会加载Provider，每一个加载成功的provider都会被放入mProviders和mProvidersByName中；
3.updateProviderLocked，通过调用此方法，可以对每一个provider的状态做更新，从mPovider中依次取出已经加载的provider，查看其在setting中的设置，如果设置中的设定与provider本身的状态不一致，则根据设置更新provider的状态。
4.注册LocationSetting中mode变动与user变更的监听。当用户改动了设置中位置信息的设定，则LocationManagerService会通过调用updateProviderLocked对已经加载过的provider做状态更新；当user变更时，更新通过mUserManager获取的Profiles。

2.1.1 loadProvidersLocked详解

1.加载PassiveProvider，它会一直存在于系统中，用于被动监听其他Provider获取的位置，只要LocationManagerService存在，PassiveProvider就会一直存在。
2.加载GpsLocationProvider，需要注意的是GpsLocationProvider中有一个static初始化块，其中的class_init_native方法将GPS HAL的接口函数地址注册到sGpsInterface中。接着会通过调用isSupported()查询注册结果，并据此来判断是否支持GPS，如果支持则加载GpsLocationProvider。
sGpsInterface是一个指向结构体的指针，这个结构体包含了GPS
- 3.加载NetworkProvider、GeocoderProvider、FlpHardwareProvider等Provider。NetworkProvider提供网络定位功能；GeocoderProvider提供经纬度与地址的转换，FlphardwareProvider提供包含BLE，sensor的方式获取位置，依赖于芯片能力。

2.2 打开GPS开关
2.2.1 更新GPS模式

从Settings打开GPS定位开关时，默认选择高精度模式，将开启的provider写到secure表中的LOCATION_PROVIDERS_ALLOWED字段中。在GPS开关已打开，变更定位模式时同样执行本流程，具体过程我本地文档画的“Gps框架图”。
当定位模式发生变化时，LocationMangerService会监听到SettingsProvider的变化，执行updateProviderLocked函数，对比当前provider状态与预期状态，如果不一致，按照用户指定的状态更新，并将provider 变更的消息用回调函数通知listener，并发送广播。AOSP中除了PassiveProvider以外，只有GpsLocationProvider是可以由芯片平台提供的。当打开位置开关，且选择高精度或者仅限GPS的时候，GpsLocationProvider会被打开，并完成初始化的工作。通过调用native_init()调用到JNI进一步到GPS HAL。这里要完成的工作是将JNI预先定义好的回调函数地址通过init(&sGpsCalllbacks) 传递到GPS HAL。GPS HAL通过这些callbacks可以将GPS HAL/GPS engine计算出的信息传递到framework。这些callbacks被封装到一个叫做GpsCallbacks的结构体里面，这个结构体定义在gps.h中。GpsCallbacks如图所示。

这些callback的作用：
location_callback用于向上层报告位置；
status_callback用于将GPS HAL/engine的工作状态报告给上层；
sv_status_callback用于将卫星状态报告给上层，当卫星状态（可见卫星数量，用于定位卫星数量，卫星的SNR，卫星的角度）发生改变时候，GPS HAL有责任汇报；
nmea_callback用于将GPS engine计算出的nmea 报告给上层，nmea中会承载位置信息和卫星状态等信息；
set_capabilities_callback用于表示engine 具备的功能；
acquire_wakelock_callback用于向Android 申请一个wakelock；
release_wakelock_callback用于释放wakelock；
create_thread_callback用于申请一个thread，只有使用这个callback 申请的thread，才可以调用其他的callback。这样的方式可以将thread 从system_server进程中剥离，防止这些callback的上下文中由block操作而引起的system_server异常；
request_utc_time_callback用于请求UTC时间，时间的获取，这有利于提高GPS定位速度。

对于GPS HAL来说，初始化意味着开始run起来的，因为GPS HAL是以.so的形式存在与file system中，只有调用到init时候，GPS HAL才会开始执行代码。在完成GPS HAL初始化工作后，framework还会通过调用native_supports_xtra来进一步确认GPS HAL的能力，然后framework会再次检查用于保存AGPS server 的变量，并再次设置给GPS HAL。至此，GPS HAL处于ready状态，应随时可以按照framework指令提供位置。

2.3 启动定位以及上报信息

应用开发者通过LocationManager中的API请求定位数据，调用至LocationManagerService的requestLocationUpdates函数，检查应用访问位置信息的权限之后会调用applyRequirementsLocked函数，此函数首先会记录应用的信息，接着会调用provider的setRequest函数，最终执行到updateRequirements函数，如果此时GPS HAL不处于工作状态，会执行startNavigating函数，进而调用native_set_position_mode，设定位置上报周期以及AGPS模式，然后调用native_start，启动定位，
当GPS chip和engine完成搜星定位之后，会把位置使用callback报告给framework。当有位置数据上报的时候，LocationManagerService会先将位置保存在lastLocation中，并根据是否有app请求passive provider来决定将此位置汇报给passive provider的申请者，最后根据每一个receiver对位置的精度请求将位置直接（高精度）或者加入一些误差（低精度）之后上报给app。

2.4 关闭定位

关闭定位的流程与开启定位十分相似，应用开发者通过调用LocationManager中的API停止请求定位数据。最终会执行至GpsLocationProvider中的stopNavigating函数，接着会调用native_stop关闭定位，至此，不会再继续上报数据。

2.5 关闭GPS开关

用户关闭GPS定位开关就相当于将定位模式更新成关闭模式。当LocationManagerService监听到模式改变，最终调用至GpsLocationProvider中的handleDisable函数，关闭定位并且调用native_cleanup函数，逆操作初始化，使GPS HAL处于无法工作状态。