在Ubuntu上為Android增加硬件抽象層（HAL）模塊訪問(wèn)Linux內(nèi)核驅(qū)

節(jié)約紙巾 · 發(fā)表于 2013-8-28 16:30

在Android硬件抽象層（HAL）概要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃一文中，我們簡(jiǎn)要介紹了在Android系統(tǒng)為為硬件編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序的方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，硬件驅(qū)動(dòng)程序一方面分布在Linux內(nèi)核中，另一方面分布在用戶空間的硬件抽象層中。接著，在Ubuntu上為Android系統(tǒng)編寫(xiě)Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序一文中舉例子說(shuō)明了如何在Linux內(nèi)核編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。在這一篇文章中，我們將繼續(xù)介紹Android系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的另一方面實(shí)現(xiàn)，即如何在硬件抽象層中增加硬件模塊來(lái)和內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序交互。在這篇文章中，我們還將學(xué)習(xí)到如何在Android系統(tǒng)創(chuàng)建設(shè)備文件時(shí)用類(lèi)似Linux的udev規(guī)則修改設(shè)備文件模式的方法。

   一. 參照在Ubuntu上為Android系統(tǒng)編寫(xiě)Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序一文所示，準(zhǔn)備好示例內(nèi)核驅(qū)動(dòng)序。完成這個(gè)內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序后，便可以在Android系統(tǒng)中得到三個(gè)文件，分別是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我們將通過(guò)設(shè)備文件/dev/hello來(lái)連接硬件抽象層模塊和Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序模塊。

   二. 進(jìn)入到在hardware/libhardware/include/hardware目錄，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文件的內(nèi)容如下：

#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#include <hardware/hardware.h>

__BEGIN_DECLS

/*定義模塊ID*/
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"

/*硬件模塊結(jié)構(gòu)體*/
struct hello_module_t {
      struct hw_module_t common;
};

/*硬件接口結(jié)構(gòu)體*/
struct hello_device_t {
      struct hw_device_t common;
      int fd;
      int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);
      int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);
};

__END_DECLS

#endif

復(fù)制代碼

這里按照Android硬件抽象層規(guī)范的要求，分別定義模塊ID、模塊結(jié)構(gòu)體以及硬件接口結(jié)構(gòu)體。在硬件接口結(jié)構(gòu)體中，fd表示設(shè)備文件描述符，對(duì)應(yīng)我們將要處理的設(shè)備文件"/dev/hello"，set_val和get_val為該HAL對(duì)上提供的函數(shù)接口。

三. 進(jìn)入到hardware/libhardware/modules目錄，新建hello目錄，并添加hello.c文件。 hello.c的內(nèi)容較多，我們分段來(lái)看。

首先是包含相關(guān)頭文件和定義相關(guān)結(jié)構(gòu)：

#define LOG_TAG "HelloStub"

#include <hardware/hardware.h>
#include <hardware/hello.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <cutils/log.h>
#include <cutils/atomic.h>

#define DEVICE_NAME "/dev/hello"
#define MODULE_NAME "Hello"
#define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com"

/*設(shè)備打開(kāi)和關(guān)閉接口*/
static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);
static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);

/*設(shè)備訪問(wèn)接口*/
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);

/*模塊方法表*/
static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {
      open: hello_device_open
};

/*模塊實(shí)例變量*/
struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
      common: {
            tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
            version_major: 1,
            version_minor: 0,
            id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,
            name: MODULE_NAME,
            author: MODULE_AUTHOR,
            methods: &hello_module_methods,
      }
};

復(fù)制代碼

這里，實(shí)例變量名必須為HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必須為HARDWARE_MODULE_TAG，這是Android硬件抽象層規(guī)范規(guī)定的。

定義hello_device_open函數(shù)：

static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {
      struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));

      if(!dev) {
            LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
            return -EFAULT;
      }

      memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));
      dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
      dev->common.version = 0;
      dev->common.module = (hw_module_t*)module;
      dev->common.close = hello_device_close;
      dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;

      if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {
            LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);
            return -EFAULT;
      }

      *device = &(dev->common);
      LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");

      return 0;
}

復(fù)制代碼

DEVICE_NAME定義為"/dev/hello"。由于設(shè)備文件是在內(nèi)核驅(qū)動(dòng)里面通過(guò)device_create創(chuàng)建的，而device_create創(chuàng)建的設(shè)備文件默認(rèn)只有root用戶可讀寫(xiě)，而hello_device_open一般是由上層APP來(lái)調(diào)用的，這些APP一般不具有root權(quán)限，這時(shí)候就導(dǎo)致打開(kāi)設(shè)備文件失?。?nbsp;

   Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
   解決辦法是類(lèi)似于Linux的udev規(guī)則，打開(kāi)Android源代碼工程目錄下，進(jìn)入到system/core/rootdir目錄，里面有一個(gè)名為uevent.rc文件，往里面添加一行：
   /dev/hello 0666 root root
   定義hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val這三個(gè)函數(shù)：

static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {
      struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;

      if(hello_device) {
            close(hello_device->fd);
            free(hello_device);
      }

      return 0;
}

static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {
      LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);

      write(dev->fd, &val, sizeof(val));

      return 0;
}

static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {
      if(!val) {
            LOGE("Hello Stub: error val pointer");
            return -EFAULT;
      }

      read(dev->fd, val, sizeof(*val));

      LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);

      return 0;
}

復(fù)制代碼

四. 繼續(xù)在hello目錄下新建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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
   注意，LOCAL_MODULE的定義規(guī)則，hello后面跟有default，hello.default能夠保證我們的模塊總能被硬象抽象層加載到。
   五. 編譯：
   USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/moudles/hello
   編譯成功后，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目錄下看到hello.default.so文件了。
   六. 重新打包Android系統(tǒng)鏡像system.img：
   USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
   重新打包后，system.img就包含我們定義的硬件抽象層模塊hello.default了。
   雖然我們?cè)贏ndroid系統(tǒng)為我們自己的硬件增加了一個(gè)硬件抽象層模塊，但是現(xiàn)在Java應(yīng)用程序還不能訪問(wèn)到我們的硬件。我們還必須編寫(xiě)JNI方法和在Android的Application Frameworks層增加API接口，才能讓上層Application訪問(wèn)我們的硬件。在接下來(lái)的文章中，我們還將完成這一系統(tǒng)過(guò)程，使得我們能夠在Java應(yīng)用程序中訪問(wèn)我們自己定制的硬件

安全達(dá)人2o1 · 發(fā)表于 2014-1-17 16:35

雖不明，但覺(jué)厲！

lygtmh · 發(fā)表于 2015-4-10 19:41

我頂，好好貼

蝦餃 · 發(fā)表于 2015-11-7 17:10

很給力，ZNDS有你更精彩！太給力了

shenrujie123 · 發(fā)表于 2016-3-10 19:39

感謝分享，ZNDS有你更精彩:)

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