Tiny4412 led之NDK JNI实现

PC机平台：ubuntu 12.04.5

硬件平台：Tiny4412标准版+android5.0

Tiny4412硬件电路

从电路原理图可以知道LED灯连接到处理器的GPM4的0-3端口，且LED被上拉到3.3V的源，只有GPIO口输出低电平时就能点亮LED灯；

GPM4寄存器

只要把GPM4CON对应的区域设置为0x1且GPM4DAT对应bit设置为0，则IO口就会输出低电平；

编写led驱动程序

tiny4412_leds.c

#include <linux/init.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/io.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/ioctl.h>#include <linux/miscdevice.h>#define DEVICE_NAME"tiny4412-leds"#define GPM4CON(0x11000000+0x02E0)#define GPM4DAT (0x11000000+0x02E4)#define GPM4_00#define GPM4_11#define GPM4_22#define GPM4_33#define GPM4_ON0#define GPM4_OFF 1//幻数#define LEDS_MAGIC'a'#define LEDS_PGM4_0_ON_IO(LEDS_MAGIC, 1)#define LEDS_PGM4_0_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 2)#define LEDS_PGM4_1_ON_IO(LEDS_MAGIC, 3)#define LEDS_PGM4_1_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 4)#define LEDS_PGM4_2_ON_IO(LEDS_MAGIC, 5)#define LEDS_PGM4_2_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 6)#define LEDS_PGM4_3_ON_IO(LEDS_MAGIC, 7)#define LEDS_PGM4_3_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 8)unsigned int *gpm4_con = NULL;unsigned int *gpm4_dat = NULL;/* 设置IO口输出电平 */static void set_gmp4_out(unsigned char cpm4_n, unsigned char status) {unsigned int temp;temp = readl(gpm4_dat);if (status == GPM4_ON) temp &=  ~(0x1<<cpm4_n); elsetemp |= 0x1<<cpm4_n;writel(temp, gpm4_dat);}static long tiny4412_leds_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,    unsigned long arg){switch (cmd) {case LEDS_PGM4_0_ON:  set_gmp4_out(GPM4_0, GPM4_ON);break;case LEDS_PGM4_0_OFF: set_gmp4_out(GPM4_0, GPM4_OFF);break;case LEDS_PGM4_1_ON:  set_gmp4_out(GPM4_1, GPM4_ON);break;case LEDS_PGM4_1_OFF: set_gmp4_out(GPM4_1, GPM4_OFF);break;case LEDS_PGM4_2_ON:  set_gmp4_out(GPM4_2, GPM4_ON);break;case LEDS_PGM4_2_OFF: set_gmp4_out(GPM4_2, GPM4_OFF);break;case LEDS_PGM4_3_ON:  set_gmp4_out(GPM4_3, GPM4_ON);break;case LEDS_PGM4_3_OFF: set_gmp4_out(GPM4_3, GPM4_OFF);break;defautl :break;}return 0;}static const struct file_operations tiny4412_leds_fops = {.owner= THIS_MODULE,.unlocked_ioctl= tiny4412_leds_ioctl,};static struct miscdevice tiny4412_leds_miscdev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = DEVICE_NAME,.fops = &tiny4412_leds_fops,};static int tiny4412_leds_init(void){unsigned int data;unsigned int ret;//IO初始化，将物理地址映射为虚拟地址gpm4_con = ioremap(GPM4CON, 4);gpm4_dat = ioremap(GPM4DAT, 4);if (!gpm4_con || !gpm4_con) {printk("ioremap faild!\n");goto error1; }/* 将GPM4[0]-GPM4[3]设置为输出 */data = readl(gpm4_con);  data &= ~((0xf<<12)|(0xf<<8)|(0xf<<4)|(0xf<<0)); data |=  (0x1<<12)|(0x1<<8)|(0x1<<4)|(0x1<<0); writel(data, gpm4_con); ret = misc_register(&tiny4412_leds_miscdev);  //注册混杂设备驱动if (ret) {printk("misc_register faild!\n");goto error2;}printk("tiny4412_leds_init!\n");return 0;error2:iounmap(gpm4_con);iounmap(gpm4_dat);error1:return -ENOMEM;}static void tiny4412_leds_exit(void){unsigned int data;misc_deregister(&tiny4412_leds_miscdev);data = readl(gpm4_dat);data |=  (0x1<<3)|(0x1<<2)|(0x1<<1)|(0x1<<0); writel(data, gpm4_dat);iounmap(gpm4_con);iounmap(gpm4_dat);printk("tiny4412_leds_exit!\n");}MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Chen Jinpeng");module_init(tiny4412_leds_init);module_exit(tiny4412_leds_exit);

编写LED测试程序

led_oper.c

#include <stdio.h>   #include <sys/types.h>  #include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <linux/ioctl.h>#define DEVICE_NAME"/dev/tiny4412-leds"//幻数#define LEDS_MAGIC'a'#define LEDS_PGM4_0_ON_IO(LEDS_MAGIC, 1)#define LEDS_PGM4_0_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 2)#define LEDS_PGM4_1_ON_IO(LEDS_MAGIC, 3)#define LEDS_PGM4_1_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 4)#define LEDS_PGM4_2_ON_IO(LEDS_MAGIC, 5)#define LEDS_PGM4_2_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 6)#define LEDS_PGM4_3_ON_IO(LEDS_MAGIC, 7)#define LEDS_PGM4_3_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 8)int main (int argc, char *argv[]) {int leds_fd = 0;int cmd;if  (argc < 2) {printf("please entry the correct operation parameter! \n");return 0;}leds_fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);if (leds_fd == -1) {printf("open device faild! \n");return 0;} cmd = atoi(argv[1]);//把终端上收到的字符串命令转换成整型//printf("argv:%s \n", argv[1]);        /* 执行 ./led_oper 11 点亮LED1 ， 执行./led_oper 10 关闭LED1，其他LED灯以此类推 */switch (cmd) {case 10:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_0_OFF);break;case 11:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_0_ON);break;case 20:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_1_OFF);break;case 21:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_1_ON);break;case 30:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_2_OFF);break;case 31:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_2_ON);break;case 40:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_3_OFF);break;case 41:  ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_3_ON);break;defautl :break;}close(leds_fd);return 0;}

编写Makefile

obj-m := tiny4412_leds.oKDIR := /home/workplace/Tiny4412/linux-3.0.86/   # armall:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- arm-linux-gcc -static led_oper.c -o led_operclean:rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers modul* *oper

编译完成后将，tiny4412_leds.ko和led_oper使用adb push到SD卡或使用手机助手软件拷贝到SD中；

安装完tiny4412_leds.ok后，要执行chmod 666 /dev/tiny4412-leds让应用程序能够访问该节点；   然后使用led_oper测试led驱动程序，然而在使用led_oper时会发现权限不够，chmod 777之后也是出现权限不够的提示，原因是SD卡有没可执行的权限，应该必须修改挂载权限，参考友善的用户手册还是无法重新挂载SD卡分区，只能将led_oper拷贝到/data目录下应该/data目录有可执行的权限，然后就可以验证led驱动了；

编写JNI和Android

创建android项目

编写JNI接口

创建JNI接口类tiny4412Leds.java

编写JNI接口，同时加载动态链接库

package com.example.tiny4412_leds;public class tiny4412Leds {static {System.loadLibrary("tiny4412-leds");}public native int ledsOperation(int ledNum, boolean status);  //接口定义了两个参数：LED编号和开关状态}

创建了一个ledsOperation的JNI接口，通过该接口能够访问linux下的设备节点；
注意，这里的函数声明要加上native关键字。动态链接库就是我们将要编译生成的*.so文件，编译生成的.so文件会自动加上lib前缀，加载的名称不需要lib前缀，系统在加载的时候回自动帮我们加上前缀。

编译JNI接口头文件

在dos命令行进入tiny4412_leds\src\com\example\tiny4412_leds目录下，执行javac tiny4412Leds.java生成tiny4412Leds.class

后退到src目录，执行javah -jni 类名加包名 （类名和包名建议直接copy）

编译之后就会在src目录下生成com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.h文件

com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.h文件就是对应于上面定义的Java接口的C/C++头文件。打开这个文件，可以看到系统已经为我们自动完成了接口函数的声明：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */#include <jni.h>/* Header for class com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds */#ifndef _Included_com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds#define _Included_com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif/* * Class:     com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds * Method:    ledsOperation * Signature: (IZ)I */JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_tiny4412_1leds_tiny4412Leds_ledsOperation  (JNIEnv *, jobject, jint, jboolean);#ifdef __cplusplus}#endif#endif

这个接口函数的命名方式只是在前面加上了Java包名。

用C实现JNI

有了JNI的C/C++头文件，就可以在C层实现JNI接口了。首先在工程目录下创建一个jni目录，这个目录就是专门用来放C/C++代码的。把com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.h文件复制到jni目录下，并在这里创建一个com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.c文件，拷贝com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.h里的函数接口到com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.c中并编写实现；

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */#include <jni.h>#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <linux/ioctl.h>#include "com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.h"#define DEVICE_NAME"/dev/tiny4412-leds"#define LED_01#define LED_12#define LED_23#define LED_34//幻数#define LEDS_MAGIC'a'#define LEDS_PGM4_0_ON_IO(LEDS_MAGIC, 1)#define LEDS_PGM4_0_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 2)#define LEDS_PGM4_1_ON_IO(LEDS_MAGIC, 3)#define LEDS_PGM4_1_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 4)#define LEDS_PGM4_2_ON_IO(LEDS_MAGIC, 5)#define LEDS_PGM4_2_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 6)#define LEDS_PGM4_3_ON_IO(LEDS_MAGIC, 7)#define LEDS_PGM4_3_OFF_IO(LEDS_MAGIC, 8)/* * Class:     com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds * Method:    ledsOperation * Signature: (II)I */jint JNICALL Java_com_example_tiny4412_1leds_tiny4412Leds_ledsOperation(JNIEnv *env, jobject obj, jint ledsNum, jboolean status)   {int leds_fd = 0;leds_fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);  //打开设备节点if (leds_fd == -1) {return 1;  }switch (ledsNum) {case LED_0:if (status)ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_0_ON);elseioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_0_OFF);break;case LED_1:if (status)ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_1_ON);elseioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_1_OFF);break;case LED_2:if (status)ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_2_ON);elseioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_2_OFF);break;case LED_3:if (status)ioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_3_ON);elseioctl(leds_fd, LEDS_PGM4_3_OFF);break;defautl :break;}close(leds_fd);return 0;  //操作成功返回0}

创建mk文件

JNI实现了之后就要把C/C++代码编译成动态链接库.so文件，这样Java程序才能调用JNI的接口，要编译so文件，需要写Android.mk文件。

先在工程目录的jni下Android.mk文件：

然后打开Android.mk文件在里面输入如下内容：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_LDLIBS := -llogLOCAL_MODULE := tiny4412-ledsLOCAL_SRC_FILES := com_example_tiny4412_leds_tiny4412Leds.cinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

LOCAL_MODULE为模块名，要跟tiny4412Leds类中的System.loadLibrary("tiny4412-leds");保持一致；
LOCAL_SRC_FILES 对应C代码文件；

编译os动态链接库

写完了mk文件就可以开始编译C/C++代码了。可以下windows下编译，也可以在linux下编译；而编译os库需要通过NDK工具进行编译；

Windows下Android NDK的安装

在网上下载 android-ndk-r9d-windows-x86_64.zip ，操作系统多少位的就下载相应的；然后解压，存放的路径不能有中文字符和空格；在环境变量path中添加ndk的目录；

在dos命令行下输入：ndk-bulid

输出未找到应用项目路径即表明开发环境配置成功；

Windows下编译os库

然后进入项目顶层目录，执行ndk-build 

在将libs目录下生成armeabi目录，并armeabi目录下生成so文件；

linux下Android NDK的安装

在网上下载 android-ndk-r10d-linux-x86_64.bin ，操作系统多少位的就下载相应的；

拷贝到自己的工作目录下然后执行 ./android-ndk-r10d-linux-x86_64.bin 就把文件解压好了；

执行export PATH="$PATH:/home/chenjp/workplace/android-ndk-r10d" 将路径添加到环境变量中

执行ndk-build

输出未找到应用项目路径即表明开发环境配置成功；

linux下编译os库

进入项目的jni目录，然后执行ndk-build

在将libs目录下生成armeabi目录，并armeabi目录下生成so文件；

生成其他平台的so库

有时候，我们能够看到其他一些apk包中的lib目录下有armeabi armeabi-v7a mips x86等其他平台的so库;

而编译器默认是生成armeabi库，如果想生成其他平台的库，可以执行：ndk-build APP_ABI="armeabi armeabi-v7a x86" 或 APP_ABI := all，这样就能生成其他平台的库文件了；

如果不想每次都加上APP_ABI参数，可以在jni目录下创建Application.mk 文件；

在Application.mk 文件中写入 APP_ABI := armeabi armeabi-v7a mips x86  或  APP_ABI := all；

这样直接使用ndk-build指令就可以生成其他平台的so库了；

到这jni编译也介绍完毕了，接下来就编写android应用程序了；

编写android应用程序

编写activity_main.xml

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent" >    <CheckBox         android:id="@+id/leds1"        android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content"        android:text="LED1"/>        <CheckBox         android:id="@+id/leds2"        android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content"        android:text="LED2"/>        <CheckBox         android:id="@+id/leds3"        android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content"        android:text="LED3"/>    <CheckBox         android:id="@+id/leds4"        android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content"        android:text="LED4"/>    </LinearLayout>

编写MainActivity.java

package com.example.tiny4412_leds;import android.os.Bundle;import android.app.Activity;import android.view.Menu;import android.widget.CheckBox;import android.widget.CompoundButton;import android.widget.CompoundButton.OnCheckedChangeListener;import android.widget.Toast;public class MainActivity extends Activity {final int LED_0 = 1;final int LED_1 = 2;final int LED_2 = 3;final int LED_3 = 4;tiny4412Leds led = null;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);led = new tiny4412Leds();CheckBox leds1 = (CheckBox) findViewById(R.id.leds1);CheckBox leds2 = (CheckBox) findViewById(R.id.leds2);CheckBox leds3 = (CheckBox) findViewById(R.id.leds3);CheckBox leds4 = (CheckBox) findViewById(R.id.leds4);leds1.setOnCheckedChangeListener(new OnCheckedChangeListener() {@Overridepublic void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView,boolean isChecked) {// TODO Auto-generated method stubif (led.ledsOperation(LED_0, isChecked)  == 0) {Toast.makeText(MainActivity.this, "Led1操作成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();} else {Toast.makeText(MainActivity.this, "操作失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}});leds2.setOnCheckedChangeListener(new OnCheckedChangeListener() {@Overridepublic void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView,boolean isChecked) {// TODO Auto-generated method stubif (led.ledsOperation(LED_1, isChecked)  == 0) {Toast.makeText(MainActivity.this, "Led2操作成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();} else {Toast.makeText(MainActivity.this, "操作失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}});leds3.setOnCheckedChangeListener(new OnCheckedChangeListener() {@Overridepublic void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView,boolean isChecked) {// TODO Auto-generated method stubif (led.ledsOperation(LED_2, isChecked)  == 0) {Toast.makeText(MainActivity.this, "Led3操作成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();} else {Toast.makeText(MainActivity.this, "操作失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}});leds4.setOnCheckedChangeListener(new OnCheckedChangeListener() {@Overridepublic void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView,boolean isChecked) {// TODO Auto-generated method stubif (led.ledsOperation(LED_3, isChecked)  == 0) {Toast.makeText(MainActivity.this, "Led4操作成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();} else {Toast.makeText(MainActivity.this, "操作失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}});}@Overridepublic boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {// Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);return true;}}

应用程序使用四个CheckBox控件，对LED进行操作；

运行结果：

点击按键复选框，可以从开发板上看到对应的led会被点亮；

至此led之jni实现编写完毕，如果操控底层硬件能够通过简单的open和ioctl等实相对比较简单的操作完成时，可以通过jni机制直接调用c/c++代码，实现就硬件设备的操作；就无需去编写繁琐的硬件访问服务程序；

JNI部分参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4298002e01013zk8.html