在Android硬體抽象層（HAL）概要介紹和學習計畫一文中，我們簡要介紹了在Android系統為為硬體編寫驅動程式的方法。簡單來說，硬體驅動程式一方面分布在Linux核心中，另一方面分布在用戶空間的硬體抽象層中。接著，在Ubuntu上為Android系統編寫Linux核心驅動程式一文中舉例子說明了如何在Linux核心編寫驅動程式。在這一篇文章中，我們將繼續介紹Android系統硬體驅動程式的另一方面實現，即如何在硬體抽象層中增加硬體模組來和核心驅動程式交互。在這篇文章中，我們還將學習到如何在Android系統創建設備文件時用類似Linux的udev規則修改設備文件模式的方法。
一. 參照在Ubuntu上為Android系統編寫Linux核心驅動程式一文所示，準備好示例核心驅動序。完成這個核心驅動程式後，便可以在Android系統中得到三個文件，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來連接硬體抽象層模組和Linux核心驅動程式模組。
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：
#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#include <hardware/hardware.h>
__BEGIN_DECLS
/*定義模組ID*/
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"
/*硬體模組結構體*/
struct hello_module_t {
struct hw_module_t common;
};
/*硬體接口結構體*/
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
|
這裡按照Android硬體抽象層規範的要求，分別定義模組ID、模組結構體以及硬體接口結構體。在硬體接口結構體中，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對上提供的函數接口。
三. 進入到hardware/libhardware/modules目錄，新建hello目錄，並增加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：
#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"
/*設備打開和關閉接口*/
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);
/*設備訪問接口*/
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);
/*模組方法表*/
static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {
open: hello_device_open
};
/*模組實例變量*/
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,
}
};
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這裡，實例變量名必須為HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必須為HARDWARE_MODULE_TAG，這是Android硬體抽象層規範規定的。
定義hello_device_open函數：
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;
}
|
DEVICE_NAME定義為"/dev/hello"。由於設備文件是在核心驅動裡面通過device_create創建的，而device_create創建的設備文件默許只有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敗：
Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
解決辦法是類似於Linux的udev規則，打開Android原始碼工程目錄下，進入到system/core/rootdir目錄，裡面有一個名為ueventd.rc文件，往裡面增加一行：
/dev/hello 0666 root root
定義hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val這三個函數：
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;
}
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四. 繼續在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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
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注意，LOCAL_MODULE的定義規則，hello後面跟有default，hello.default能夠保證我們的模組總能被硬象抽象層加載到。
五. 編譯：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/modules/hello
編譯成功後，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系統鏡像system.img：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
重新打包後，system.img就包含我們定義的硬體抽象層模組hello.default了。
雖然我們在Android系統為我們自己的硬體增加了一個硬體抽象層模組，但是現在Java應用程式還不能訪問到我們的硬體。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訪問我們的硬體。在接下來的文章中，我們還將完成這一系統過程，使得我們能夠在Java應用程式中訪問我們自己定制的硬體。
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