在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序（老罗学习笔记3）

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：

[email protected]:~/Android$ cd hardware/libhardware/include/hardware

      [email protected]:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h

      hello.h文件的内容如下：

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

__BEGIN_DECLS    /*--扩充C语言在编译的时候按照C++编译器进行统一处理，使得C++代码能够调用C编译生成的中间代码*/

/*定义模块ID*/
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"  

/*硬件模块结构体*/
struct hello_module_t {
    struct hw_module_t common;
};  

/*硬件接口结构体*/
struct hello_device_t {
    struct hw_device_t common;
    int fd;
    int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);    /*--set_val什么类型？什么作用？以及后面这样复用结构体 何用？？--*/
    int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);
};  

__END_DECLS  

#endif

/*--

hw_module_t：

/**
 * Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM
 * and the fields of this data structure must begin with hw_module_t
 * followed by module specific information.
 */
//每一个硬件模块都每必须有一个名为HAL_MODULE_INFO_SYM的数据结构变量，它的第一个成员的类型必须为hw_module_t
typedef struct hw_module_t {
    /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */
    uint32_t tag;   // 初始化硬件模块标签

    /** major version number for the module */
    uint16_t version_major;  //主模块版本号

    /** minor version number of the module */
    uint16_t version_minor;  //副模块版本号

    /** Identifier of module */
    const char *id;    //模块标识符  

    /** Name of this module */
    const char *name;  //模块名字

    /** Author/owner/implementor of the module */
    const char *author;   //编写作者

    /** Modules methods */
    //模块方法列表,指向hw_module_methods_t*
    struct hw_module_methods_t* methods;      //硬件模块的方法

    /** module‘s dso */
    void* dso;    //DSO： Device Software Optimization，设备软件优化“安全维和组织”（DSO）

    /** padding to 128 bytes, reserved for future use */
    uint32_t reserved[32-7];    //填充到128字节,保留以供将来使用

} hw_module_t;

--*/

这里按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义①模块ID、②模块结构体以及③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：

#define LOG_TAG "HelloStub"
/*--HelloStub：什么作用？
答：

　　HAL stub的框架比较简单，三个结构体、两个常量、一个函数，简称321架构，它的定义在：

　　@hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h

　　@hardware/libhardware/hardware.c

--*/

#include <hardware/hardware.h>
#include <hardware/hello.h>
#include <fcntl.h>     //文件控制
#include <errno.h>     //出错码
#include <cutils/log.h>     //?
#include <cutils/atomic.h>  //?

#define DEVICE_NAME "/dev/hello"   //需要是路径 ！
#define MODULE_NAME "Hello"
#define MODULE_AUTHOR "[email protected]"   //模块作者

/*设备打开和关闭接口*/
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);  

/*设备访问接口*/
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);  

/*模块方法表*/
//硬件模块方法列表的定义，这里只定义了一个open函数
static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {
    open: hello_device_open
};  

/*模块实例变量*/
struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {   //HAL_MODULE_INFO_SYM: 上层调用时的入口(相当于main)!!
    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,   //解释看上
    }
};

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：

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));
　　　　/*--将一个分配域的起始地址转换成struct hello_device_t* 类型
      如果此函数未能成功地执行（例如内存不足），则返回空指针（NULL,‘0‘）--*/
    if(!dev) {
        LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
        return -EFAULT;
    }  

    memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  //清空该段内存，然后该内存段重新赋值
    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) {       //返回 -1 时，模块打开失败
        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.");   //LOGI是打印信息吗？ 在哪定义的？

    return 0;
}

/*--


shmctl(共享内存管理)

所需头文件
#include <sys/types.h>

#include <sys/shm.h>


函数说明
完成对共享内存的控制

函数原型
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)

函数传入值
shmid
共享内存标识符

cmd
IPC_STAT：得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf中

IPC_SET：改变共享内存的状态，把buf所指的shmid_ds结构中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmid_ds结构内

IPC_RMID：删除这片共享内存

buf
共享内存管理结构体。具体说明参见共享内存内核结构定义部分

函数返回值
成功：0

出错：-1，错误原因存于error中

错误代码
EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该共享内存

EFAULT：参数buf指向无效的内存地址

EIDRM：标识符为shmid的共享内存已被删除

EINVAL：无效的参数cmd或shmid

EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行

--*/

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：

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;
}

     

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：

[email protected]:~/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：

[email protected]:~/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。

我用的是友善之臂提供的tiny4412开发板

编译过程中：

1

make:进入目录‘/opt/FriendlyARM/tiny4412/android/android-4.1.2‘

make: *** 没有规则可以创建“out/target/product/generic/obj/SHARED_LIBRARIES/audio.usb.default_intermediates/import_includes”需要的目标“out/target/product/generic/obj/SHARED_LIBRARIES/libc_intermediates/export_includes”。 停止。

make:离开目录“/opt/FriendlyARM/tiny4412/android/android-4.1.2”

切记：. setenv

2 局部程序修改

http://blog.csdn.net/oldmtn/article/details/9213869

原文：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6573809

时间： 2024-12-27 23:07:56

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