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在Ubuntu上為Android增加硬件抽象層（HAL）模塊訪問Linux內核驅動程序

 昵稱7491400 2011-09-16

在Android硬件抽象層（HAL）概要介紹和學習計劃一文中，我們簡要介紹了在Android系統(tǒng)為為硬件編寫驅動程序的方法。簡單來說，硬件驅動程序一方面分布在Linux內核中，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Linux內核驅動程序一文中舉例子說明了如何在Linux內核編寫驅動程序。在這一篇文章中，我們將繼續(xù)介紹Android系統(tǒng)硬件驅動程序的另一方面實現(xiàn)，即如何在硬件抽象層中增加硬件模塊來和內核驅動程序交互。在這篇文章中，我們還將學習到如何在Android系統(tǒng)創(chuàng)建設備文件時用類似Linux的udev規(guī)則修改設備文件模式的方法。

一. 參照在Ubuntu上為Android系統(tǒng)編寫Linux內核驅動程序一文所示，準備好示例內核驅動序。完成這個內核驅動程序后，便可以在Android系統(tǒng)中得到三個文件，分別是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我們將通過設備文件/dev/hello來連接硬件抽象層模塊和Linux內核驅動程序模塊。

二. 進入到在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文件的內容如下：

 

  1. #ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
  2. #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
  3. #include <hardware/hardware.h>
  5. __BEGIN_DECLS
  7. /*定義模塊ID*/
  8. #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"
  10. /*硬件模塊結構體*/
  11. struct hello_module_t {
  12. struct hw_module_t common;
  13. };
  15. /*硬件接口結構體*/
  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. };
  23. __END_DECLS
  25. #endif

 

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

三. 進入到hardware/libhardware/modules目錄，新建hello目錄，并添加hello.c文件。 hello.c的內容較多，我們分段來看。

首先是包含相關頭文件和定義相關結構：

 

  1. #define LOG_TAG "HelloStub"
  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>
  10. #define DEVICE_NAME "/dev/hello"
  11. #define MODULE_NAME "Hello"
  12. #define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com"
  14. /*設備打開和關閉接口*/
  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);
  18. /*設備訪問接口*/
  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);
  22. /*模塊方法表*/
  23. static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {
  24. open: hello_device_open
  25. };
  27. /*模塊實例變量*/
  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. };

 

這里，實例變量名必須為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)：

 

  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));
  4. if(!dev) {
  5. LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
  6. return -EFAULT;
  7. }
  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;
  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. }
  21. *device = &(dev->common);
  22. LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");
  24. return 0;
  25. }

 

DEVICE_NAME定義為"/dev/hello"。由于設備文件是在內核驅動里面通過device_create創(chuàng)建的，而device_create創(chuàng)建的設備文件默認只有root用戶可讀寫，而hello_device_open一般是由上層APP來調用的，這些APP一般不具有root權限，這時候就導致打開設備文件失?。?/p>

Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
解決辦法是類似于Linux的udev規(guī)則，打開Android源代碼工程目錄下，進入到system/core/rootdir目錄，里面有一個名為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這三個函數(shù)：
  1. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {
  2. struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;
  4. if(hello_device) {
  5. close(hello_device->fd);
  6. free(hello_device);
  7. }
  9. return 0;
  10. }
  12. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {
  13. LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);
  15. write(dev->fd, &val, sizeof(val));
  17. return 0;
  18. }
  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. }
  26. read(dev->fd, val, sizeof(*val));
  28. LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);
  30. return 0;
  31. }

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/modules/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。
雖然我們在Android系統(tǒng)為我們自己的硬件增加了一個硬件抽象層模塊，但是現(xiàn)在Java應用程序還不能訪問到我們的硬件。我們還必須編寫JNI方法和在Android的Application Frameworks層增加API接口，才能讓上層Application訪問我們的硬件。在接下來的文章中，我們還將完成這一系統(tǒng)過程，使得我們能夠在Java應用程序中訪問我們自己定制的硬件。

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