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）

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（老罗学习笔记1）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（老罗学习笔记1）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。

　　HAL层总体思想请看下图：

　　（核心思维：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）

 

      二. 进入到在hardware/libhardware/include/hardware目录，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*/ /*  以下的部分只是定义而已，起作用的是下面调用的过程  *//*定义模块ID*/  #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"    /*对上层 1 模块ID号 */  /*硬件模块结构体*/  　　　　　　　　　　　　　　/*对上层 2 模块信息*/struct hello_module_t {      struct hw_module_t common;  };    /*硬件接口结构体*/  struct hello_device_t {       /*--（四）总包 出口 --*/  /*对上层 3 接口信息*/    struct hw_device_t common;     //这个玩意是主要的，可以说是地址通告的一个标志    int fd;   //设备文件描述符    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);   //set_reg和get_reg为该HAL对上提供的函数接口。　　　　/*这个可以添加自己想要的数据类型*/};    __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;

hw_device_t ：

/**  * Every device data structure must begin with hw_device_t  * followed by module specific public methods and attributes.  */  //每一个设备数据结构的第一个成员函数必须是hw_device_t类型，其次才是各个公共方法和属性  typedef struct hw_device_t {      /** tag must be initialized to HARDWARE_DEVICE_TAG */      uint32_t tag;        /** version number for hw_device_t */      uint32_t version;        /** reference to the module this device belongs to */      struct hw_module_t* module;        /** padding reserved for future use */      uint32_t reserved[12];        /** Close this device */      int (*close)(struct hw_device_t* device);    } hw_device_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（JNI）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 "shyluo@gmail.com"   //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，下面模块实例最后一个变量*/  //硬件模块方法列表的定义，这里只定义了一个open函数   这个结构体说白了是安排了接口信息文件static struct hw_module_methods_t hello_module_methods【流向3】 = {      open: hello_device_open  【流向2】};    /*模块实例变量*/  //模块中包含了接口 struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM 【流向4】= {   //HAL_MODULE_INFO_SYM: 上层调用时的入口(相当于main)!!      /*----(三，模块放包中)----*/    common: {          tag: HARDWARE_MODULE_TAG,          version_major: 1,          version_minor: 0,          id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,     //模块ID号     这里包含了ID        name: MODULE_NAME,          author: MODULE_AUTHOR,          methods: &hello_module_methods,   //解释看上【流向3】    这个就包含了接口    }  };  

      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：

/*

hw_module_t* module : 模块名（在JNI使用中该变量为自身模块名）const char* name :模块IDstruct hw_device_t** device  :接口信息文件

*/static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device)【流向2】 {      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;                                                         /*------(三)接口信息放包中--------*/    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) {    【流向1】   //返回 -1 时，模块打开失败☆☆☆ 与硬件驱动层的入口    /*----(一)打开对应文件系统，底层hello驱动文件包地址入口  入口---*/        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：

 /*----------------------(二)

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：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/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：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/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（JNI提供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

原创：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6580267

 

出自：http://www.cnblogs.com/Ph-one/p/HAL.html

 

瘋耔注解添加修改