在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序

浏览数：33 / 时间：2015年06月11日

文章转载至CSDN社区罗升阳的安卓之旅，原文地址：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6573809

 在Android硬件抽象层（HAL）概要介绍和学习计划一文中，我们简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序的方法。简单来说，硬件驱动程序一方面分布在Linux内核中，另一方面分布在用户空间的硬件抽象层中。接着，在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文中举例子说明了如何在Linux内核编写驱动程序。在这一篇文章中，我们将继续介绍Android系统硬件驱动程序的另一方面实现，即如何在硬件抽象层中增加硬件模块来和内核驱动程序交互。在这篇文章中，我们还将学习到如何在Android系统创建设备文件时用类似Linux的udev规则修改设备文件模式的方法。

      一. 参照在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文所示，准备好示例内核驱动序。完成这个内核驱动程序后，便可以在Android系统中得到三个文件，分别是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我们将通过设备文件/dev/hello来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动程序模块。

      二. 进入到在hardware/libhardware/include/hardware目录，新建hello.h文件：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd hardware/libhardware/include/hardware

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h

      hello.h文件的内容如下：

      

[cpp] view plaincopy
 
  1. #ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
  2. #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
  3. #include <hardware/hardware.h>  
  4.   
  5. __BEGIN_DECLS  
  6.   
  7. /*定义模块ID*/  
  8. #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"  
  9.   
  10. /*硬件模块结构体*/  
  11. struct hello_module_t {  
  12.     struct hw_module_t common;  
  13. };  
  14.   
  15. /*硬件接口结构体*/  
  16. struct hello_device_t {  
  17.     struct hw_device_t common;  
  18.     int fd;  
  19.     int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);  
  20.     int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);  
  21. };  
  22.   
  23. __END_DECLS  
  24.   
  25. #endif  

 

 

      这里按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义模块ID、模块结构体以及硬件接口结构体。在硬件接口结构体中，fd表示设备文件描述符，对应我们将要处理的设备文件"/dev/hello"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。

      三. 进入到hardware/libhardware/modules目录，新建hello目录，并添加hello.c文件。 hello.c的内容较多，我们分段来看。

      首先是包含相关头文件和定义相关结构：

      

[cpp] view plaincopy
 
  1. #define LOG_TAG "HelloStub"  
  2.   
  3. #include <hardware/hardware.h>  
  4. #include <hardware/hello.h>  
  5. #include <fcntl.h>  
  6. #include <errno.h>  
  7. #include <cutils/log.h>  
  8. #include <cutils/atomic.h>  
  9.   
  10. #define DEVICE_NAME "/dev/hello"  
  11. #define MODULE_NAME "Hello"  
  12. #define MODULE_AUTHOR "[email protected]"  
  13.   
  14. /*设备打开和关闭接口*/  
  15. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);  
  16. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);  
  17.   
  18. /*设备访问接口*/  
  19. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);  
  20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);  
  21.   
  22. /*模块方法表*/  
  23. static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {  
  24.     open: hello_device_open  
  25. };  
  26.   
  27. /*模块实例变量*/  
  28. struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
  29.     common: {  
  30.         tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
  31.         version_major: 1,  
  32.         version_minor: 0,  
  33.         id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,  
  34.         name: MODULE_NAME,  
  35.         author: MODULE_AUTHOR,  
  36.         methods: &hello_module_methods,  
  37.     }  
  38. };  

 

 

      这里，实例变量名必须为HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必须为HARDWARE_MODULE_TAG，这是Android硬件抽象层规范规定的。

      定义hello_device_open函数：

      

[cpp] view plaincopy
 
  1. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {  
  2.     struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));  
  3.       
  4.     if(!dev) {  
  5.         LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");  
  6.         return -EFAULT;  
  7.     }  
  8.   
  9.     memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  
  10.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
  11.     dev->common.version = 0;  
  12.     dev->common.module = (hw_module_t*)module;  
  13.     dev->common.close = hello_device_close;  
  14.     dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;  
  15.   
  16.     if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {  
  17.         LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);  
  18.         return -EFAULT;  
  19.     }  
  20.   
  21.     *device = &(dev->common);  
  22.     LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");  
  23.   
  24.     return 0;  
  25. }  

 

 

      DEVICE_NAME定义为"/dev/hello"。由于设备文件是在内核驱动里面通过device_create创建的，而device_create创建的设备文件默认只有root用户可读写，而hello_device_open一般是由上层APP来调用的，这些APP一般不具有root权限，这时候就导致打开设备文件失败：

      Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
      解决办法是类似于Linux的udev规则，打开Android源代码工程目录下，进入到system/core/rootdir目录，里面有一个名为ueventd.rc文件，往里面添加一行：
      /dev/hello 0666 root root
      定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数：
      
[cpp] view plaincopy
 
  1. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {  
  2.     struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;  
  3.   
  4.     if(hello_device) {  
  5.         close(hello_device->fd);  
  6.         free(hello_device);  
  7.     }  
  8.       
  9.     return 0;  
  10. }  
  11.   
  12. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {  
  13.     LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);  
  14.   
  15.     write(dev->fd, &val, sizeof(val));  
  16.   
  17.     return 0;  
  18. }  
  19.   
  20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {  
  21.     if(!val) {  
  22.         LOGE("Hello Stub: error val pointer");  
  23.         return -EFAULT;  
  24.     }  
  25.   
  26.     read(dev->fd, val, sizeof(*val));  
  27.   
  28.     LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);  
  29.   
  30.     return 0;  
  31. }  
      四. 继续在hello目录下新建Android.mk文件：
      LOCAL_PATH := $(call my-dir)
      include $(CLEAR_VARS)
      LOCAL_MODULE_TAGS := optional
      LOCAL_PRELINK_MODULE := false
      LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw
      LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog
      LOCAL_SRC_FILES := hello.c
      LOCAL_MODULE := hello.default
      include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
      注意，LOCAL_MODULE的定义规则，hello后面跟有default，hello.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。
      五. 编译：
      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/modules/hello
      编译成功后，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目录下看到hello.default.so文件了。
      六. 重新打包Android系统镜像system.img：
      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
      重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块hello.default了。
      虽然我们在Android系统为我们自己的硬件增加了一个硬件抽象层模块，但是现在Java应用程序还不能访问到我们的硬件。我们还必须编写JNI方法和在Android的Application Frameworks层增加API接口，才能让上层Application访问我们的硬件。在接下来的文章中，我们还将完成这一系统过程，使得我们能够在Java应用程序中访问我们自己定制的硬件。
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标签： Android iOS 移动互联 终端开发

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