在Ubuntu为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口

在上两篇文章中，我们介绍了如何为Android系统的硬件编写驱动程序，包括如何在Linux内核空间实现内核驱动程序和在用户空间实现硬件抽象层接口。实现这两者的目的是为了向更上一层提供硬件访问接口，即为Android的Application Frameworks层提供硬件服务。我们知道，Android系统的应用程序是用Java语言编写的，而硬件驱动程序是用C语言来实现的，那么，Java接口如何去访问C接口呢？众所周知，Java提供了JNI方法调用，同样，在Android系统中，Java应用程序通过JNI来调用硬件抽象层接口。在这一篇文章中，我们将介绍如何为Android硬件抽象层接口编写JNI方法，以便使得上层的Java应用程序能够使用下层提供的硬件服务。

      一. 参照在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序一文，准备好硬件抽象层模块，确保Android系统镜像文件system.img已经包含hello.default模块。

      二. 进入到frameworks/base/services/jni目录，新建com_android_server_HelloService.cpp文件：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd frameworks/base/services/jni

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/frameworks/base/services/jni$ vi com_android_server_HelloService.cpp

      在com_android_server_HelloService.cpp文件中，实现JNI方法。注意文件的命令方法，com_android_server前缀表示的是包名，表示硬件服务HelloService是放在frameworks/base/services/java目录下的com/android/server目录的，即存在一个命令为com.android.server.HelloService的类。这里，我们暂时略去HelloService类的描述，在下一篇文章中，我们将回到HelloService类来。简单地说，HelloService是一个提供Java接口的硬件访问服务类。

      首先是包含相应的头文件：

[html] view plaincopyprint?

1. #define LOG_TAG "HelloService" 
2. #include "jni.h" 
3. #include "JNIHelp.h" 
4. #include "android_runtime/AndroidRuntime.h" 
5. #include <utils/misc.h> 
6. #include <utils/Log.h> 
7. #include <hardware/hardware.h> 
8. #include <hardware/hello.h> 
9. #include <stdio.h> 

#define LOG_TAG "HelloService"#include "jni.h"#include "JNIHelp.h"#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"#include <utils/misc.h>#include <utils/Log.h>#include <hardware/hardware.h>#include <hardware/hello.h>#include <stdio.h>

   接着定义hello_init、hello_getVal和hello_setVal三个JNI方法：

[html] view plaincopyprint?

1. namespace android 
2. { 
3.     /*在硬件抽象层中定义的硬件访问结构体，参考<hardware/hello.h>*/ 
4.         struct hello_device_t* hello_device =NULL; 
5.     /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/ 
6.         static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) { 
7.         int val = value; 
8.         LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val); 
9.         if(!hello_device) { 
10.             LOGI("Hello JNI: device is not open."); 
11.             return; 
12.         } 
13.          
14.         hello_device->set_val(hello_device, val); 
15.     } 
16.         /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口读取硬件寄存器val的值*/ 
17.     static jint hello_getVal(JNIEnv* env, jobject clazz) { 
18.         int val = 0; 
19.         if(!hello_device) { 
20.             LOGI("Hello JNI: device is not open."); 
21.             return val; 
22.         } 
23.         hello_device->get_val(hello_device, &val); 
24.          
25.         LOGI("Hello JNI: get value %d from device.", val); 
26.      
27.         return val; 
28.     } 
29.         /*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/ 
30.     static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) { 
31.         return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device); 
32.     } 
33.         /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/ 
34.     static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) { 
35.         hello_module_t* module; 
36.          
37.         LOGI("Hello JNI: initializing......"); 
38.         if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) { 
39.             LOGI("Hello JNI: hello Stub found."); 
40.             if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) { 
41.                 LOGI("Hello JNI: hello device is open."); 
42.                 return 0; 
43.             } 
44.             LOGE("Hello JNI: failed to open hello device."); 
45.             return -1; 
46.         } 
47.         LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module."); 
48.         return -1;       
49.     } 
50.         /*JNI方法表*/ 
51.     static const JNINativeMethod method_table[] = { 
52.         {"init_native", "()Z", (void*)hello_init}, 
53.         {"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal}, 
54.         {"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal}, 
55.     }; 
56.         /*注册JNI方法*/ 
57.     int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) { 
58.             return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table)); 
59.     } 
60. }; 

namespace android{/*在硬件抽象层中定义的硬件访问结构体，参考<hardware/hello.h>*/        struct hello_device_t* hello_device = NULL;/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/        static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {int val = value;LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);if(!hello_device) {LOGI("Hello JNI: device is not open.");return;}hello_device->set_val(hello_device, val);}        /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口读取硬件寄存器val的值*/static jint hello_getVal(JNIEnv* env, jobject clazz) {int val = 0;if(!hello_device) {LOGI("Hello JNI: device is not open.");return val;}hello_device->get_val(hello_device, &val);LOGI("Hello JNI: get value %d from device.", val);return val;}        /*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);}        /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {hello_module_t* module;LOGI("Hello JNI: initializing......");if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) {LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {LOGI("Hello JNI: hello device is open.");return 0;}LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");return -1;}LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");return -1;}        /*JNI方法表*/static const JNINativeMethod method_table[] = {{"init_native", "()Z", (void*)hello_init},{"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},{"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},};        /*注册JNI方法*/int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {    return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));}};

     注意，在hello_init函数中，通过Android硬件抽象层提供的hw_get_module方法来加载模块ID为HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的硬件抽象层模块，其中，HELLO_HARDWARE_MODULE_ID是在<hardware/hello.h>中定义的。Android硬件抽象层会根据HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的值在Android系统的/system/lib/hw目录中找到相应的模块，然后加载起来，并且返回hw_module_t接口给调用者使用。在jniRegisterNativeMethods函数中，第二个参数的值必须对应HelloService所在的包的路径，即com.android.server.HelloService。

      三. 修改同目录下的onload.cpp文件，首先在namespace android增加register_android_server_HelloService函数声明：

      namespace android {

      ..............................................................................................

      int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);

      };

      在JNI_onLoad增加register_android_server_HelloService函数调用：

      extern "C" jint JNI_onLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

      {

       .................................................................................................

       register_android_server_HelloService(env);

       .................................................................................................

      }

      这样，在Android系统初始化时，就会自动加载该JNI方法调用表。

      四. 修改同目录下的Android.mk文件，在LOCAL_SRC_FILES变量中增加一行：

      LOCAL_SRC_FILES:= \

      com_android_server_AlarmManagerService.cpp \

      com_android_server_BatteryService.cpp \

      com_android_server_InputManager.cpp \

      com_android_server_LightsService.cpp \

      com_android_server_PowerManagerService.cpp \

      com_android_server_SystemServer.cpp \

      com_android_server_UsbService.cpp \

      com_android_server_VibratorService.cpp \

      com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \

      com_android_server_HelloService.cpp /

      onload.cpp

      五. 编译和重新找亿system.img：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm frameworks/base/services/jni

      最后会看见 install 的目录 的提示 阿爸编译产生的东西放在相应的地方就可以了

      这样，重新打包的system.img镜像文件就包含我们刚才编写的JNI方法了，也就是我们可以通过Android系统的Application Frameworks层提供的硬件服务HelloService来调用这些JNI方法，进而调用低层的硬件抽象层接口去访问硬件了。前面提到，在这篇文章中，我们暂时忽略了HelloService类的实现，在下一篇文章中，我们将描述如何实现硬件服务HelloService，敬请关注。