Android平台下驱动的开发及测试框架概述（二）

Android系统为驱动程序增加硬件抽象层

     上一篇文章中简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序和测试驱动的方法。传统的嵌入式linux中，驱动一般全部包括在linux内核。但是对于Android系统来讲，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。为什么安卓要怎么做？从商业的角度来看，把对硬件的支持逻辑都放在内核空间，可能会损害厂家的利益。我们知道，Linux内核源代码版权遵循GNULicense，而Android源代码版权遵循Apache License，前者在发布产品时，必须公布源代码，而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层，那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码，而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了，在手机市场竞争激烈的今天，这对厂家来说，损害是非常大的。因此，Android才会想到把对硬件的支持分成硬件抽象层和内核驱动层，内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑，例如读写硬件寄存器的通道，至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑，都放在硬件抽象层中去了，这样就可以把商业秘密隐藏起来了。也正是由于这个分层的原因，Android被踢出了Linux内核主线代码树中。大家想想，Android放在内核空间的驱动程序对硬件的支持是不完整的，把Linux内核移植到别的机器上去时，由于缺乏硬件抽象层的支持，硬件就完全不能用了，这也是为什么说Android是开放系统而不是开源系统的原因。     

         下面，我们将实现HAL层，通过设备文件/dev/freg来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动模块。

Hal层代码结构：

Alps/hardware/libhardware

       ----include

            ---hardware

                ---freg.h

       ----modules

           ---freg

             ---freg.cpp

             ---Android.mk

下面先分析freg.h文件：

#ifndef ANDROID_FREG_INTERFACE_H#define ANDROID_FREG_INTERFACE_H#include <hardware/hardware.h>__BEGIN_DECLS/** * The id of this module */#define FREG_HARDWARE_MODULE_ID "freg"/** * The id of this device */#define FREG_HARDWARE_DEVICE_ID "freg"struct freg_module_t {struct hw_module_t common;};struct freg_device_t {struct hw_device_t common;int fd;int (*set_val)(struct freg_device_t* dev, int val);int (*get_val)(struct freg_device_t* dev, int* val);};__END_DECLS#endif

         这里需按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义模块ID、模块结构体以及硬件接口结构体。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/freg"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。

接下看freg.cpp文件：

#define LOG_TAG "FregHALStub"#include <hardware/hardware.h>#include <hardware/freg.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>#include <cutils/log.h>#include <cutils/atomic.h>#define DEVICE_NAME "/dev/freg"#define MODULE_NAME "Freg"#define MODULE_AUTHOR "[e-mail]"static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device);static int freg_device_close(struct hw_device_t* device);static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val);static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val);static struct hw_module_methods_t freg_module_methods = {open: freg_device_open};struct freg_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {common: {tag: HARDWARE_MODULE_TAG,version_major: 1,version_minor: 0,id: FREG_HARDWARE_MODULE_ID,name: MODULE_NAME,author: MODULE_AUTHOR,methods: &freg_module_methods,}};static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device) {if(!strcmp(id, FREG_HARDWARE_DEVICE_ID)) {struct freg_device_t* dev;dev = (struct freg_device_t*)malloc(sizeof(struct freg_device_t));if(!dev) {LOGE("Failed to alloc space for freg_device_t.");return -EFAULT;}memset(dev, 0, sizeof(struct freg_device_t));dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version = 0;dev->common.module = (hw_module_t*)module;dev->common.close = freg_device_close;dev->set_val = freg_set_val;dev->get_val = freg_get_val;if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {LOGE("Failed to open device file /dev/freg -- %s.", strerror(errno));free(dev);return -EFAULT;}*device = &(dev->common);LOGI("Open device file /dev/freg successfully.");return 0;}return -EFAULT;}static int freg_device_close(struct hw_device_t* device) {struct freg_device_t* freg_device = (struct freg_device_t*)device;if(freg_device) {close(freg_device->fd);free(freg_device);}return 0;}static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val) {if(!dev) {LOGE("Null dev pointer.");return -EFAULT;}LOGI("Set value %d to device file /dev/freg.", val);write(dev->fd, &val, sizeof(val));return 0;}static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val) {if(!dev) {LOGE("Null dev pointer.");return -EFAULT;}if(!val) {LOGE("Null val pointer.");return -EFAULT;}read(dev->fd, val, sizeof(*val));LOGI("Get value %d from device file /dev/freg.", *val);return 0;}

在看Android.mk文件：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE_TAGS := optionalLOCAL_PRELINK_MODULE := falseLOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hwLOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblogLOCAL_SRC_FILES := freg.cppLOCAL_MODULE := freg.defaultinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

注意LOCAL_MODULE的定义规则，freg后面跟有default，freg.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。

编译：

./mk mm hardware/libhardware/modules/freg/

编译成功后会在out/target/product/${project}/system/lib/hw下生成freg.default.so.

打包

./mk snod即可打包进system.img.

重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块freg.default。

   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。

接下来介绍：

Android平台下驱动的开发及测试框架概述（三）

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