在Ubuntu上為Android增加硬體抽象層（HAL）模組訪問Linux核心驅動程式（老羅學習筆記3），ubuntuandroid

在Ubuntu上為Android增加硬體抽象層（HAL）模組訪問Linux核心驅動程式（老羅學習筆記3），ubuntuandroid

在Android硬體抽象層（HAL）概要介紹和學習計劃一文中，我們簡要介紹了在Android系統為為硬體編寫驅動程式的方法。簡單來說，硬體驅動程式一方面分布在Linux核心中，另一方面分布在使用者空間的硬體抽象層中。接著，在Ubuntu上為Android系統編寫Linux核心驅動程式一文中舉例子說明了如何在Linux核心編寫驅動程式。在這一篇文章中，我們將繼續介紹Android系統硬體驅動程式的另一方面實現，即如何在硬體抽象層中增加硬體模組來和核心驅動程式互動。在這篇文章中，我們還將學習到如何在Android系統建立裝置檔案時用類似Linux的udev規則修改裝置檔案模式的方法。

      一. 參照在Ubuntu上為Android系統編寫Linux核心驅動程式一文所示，準備好樣本核心驅動序。完成這個核心驅動程式後，便可以在Android系統中得到三個檔案，分別是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我們將通過裝置檔案/dev/hello來串連硬體抽象層模組和Linux核心驅動程式模組。

      二. 進入到在hardware/libhardware/include/hardware目錄，建立hello.h檔案：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd hardware/libhardware/include/hardware

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h

      hello.h檔案的內容如下：

#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  #include <hardware/hardware.h>    __BEGIN_DECLS    /*--擴充C語言在編譯的時候按照C++編譯器進行統一處理，使得C++代碼能夠調用C編譯產生的中間代碼*/ /*定義模組ID*/  #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"    /*硬體模組結構體*/  struct hello_module_t {      struct hw_module_t common;  };    /*硬體介面結構體*/  struct hello_device_t {      struct hw_device_t common;      int fd;      int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);    /*--set_val什麼類型？什麼作用？以及後面這樣複用結構體 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.  */  //每一個硬體模組都每必須有一個名為HAL_MODULE_INFO_SYM的資料結構變數，它的第一個成員的類型必須為hw_module_t  typedef struct hw_module_t {      /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */      uint32_t tag;   // 初始化硬體模組標籤      /** major version number for the module */      uint16_t version_major;  //主模組版本號碼      /** minor version number of the module */      uint16_t version_minor;  //副模組版本號碼      /** Identifier of module */      const char *id;    //模組標識符        /** Name of this module */      const char *name;  //模組名字      /** Author/owner/implementor of the module */      const char *author;   //編寫作者      /** Modules methods */      //模組方法列表,指向hw_module_methods_t*      struct hw_module_methods_t* methods;      //硬體模組的方法      /** module's dso */      void* dso;    //DSO： Device Software Optimization，裝置軟體最佳化“安全維和組織”（DSO）      /** padding to 128 bytes, reserved for future use */      uint32_t reserved[32-7];    //填充到128位元組,保留以供將來使用  } hw_module_t;

 

--*/

   這裡按照Android硬體抽象層規範的要求，分別定義①模組ID、②模組結構體以及③硬體介面結構體。在硬體介面結構體中，fd表示裝置檔案描述符，對應我們將要處理的裝置檔案"/dev/hello"，set_val和get_val為該HAL對上提供的函數介面。

      三. 進入到hardware/libhardware/modules目錄，建立hello目錄，並添加hello.c檔案。 hello.c的內容較多，我們分段來看。

      首先是包含相關標頭檔和定義相關結構：

#define LOG_TAG "HelloStub"       
/*--HelloStub：什麼作用？
答：

　　HAL stub的架構比較簡單，三個結構體、兩個常量、一個函數，簡稱321架構，它的定義在：

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

　　@hardware/libhardware/hardware.c

--*/  #include <hardware/hardware.h>  #include <hardware/hello.h>  #include <fcntl.h>     //檔案控制#include <errno.h>     //出錯碼#include <cutils/log.h>     //?#include <cutils/atomic.h>  //?  #define DEVICE_NAME "/dev/hello"   //需要是路徑 ！ #define MODULE_NAME "Hello"  #define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com"   //模組作者  /*裝置開啟和關閉介面*/  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);    /*裝置提供者*/  static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);  static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);    /*模組方法表*/  
//硬體模組方法列表的定義，這裡只定義了一個open函數static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {      open: hello_device_open  };    /*模組執行個體變數*/   struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {   //HAL_MODULE_INFO_SYM: 上層調用時的入口(相當於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,   //解釋看上    }  };  

      這裡，執行個體變數名必須為HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必須為HARDWARE_MODULE_TAG，這是Android硬體抽象層規範規定的。

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定義hello_device_open函數：

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));   
　　　　/*--將一個分配域的起始地址轉換成struct hello_device_t* 類型      如果此函數未能成功地執行（例如記憶體不足），則返回null 指標（NULL,'0'）--*/    if(!dev) {          LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");          return -EFAULT;      }        memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  //清空該段記憶體，然後該記憶體段重新賦值    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 時，模組開啟失敗        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是列印資訊嗎？ 在哪定義的？      return 0;  }  

 /*--

shmctl(共用記憶體管理)
所需標頭檔	#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>
函數說明	完成對共用記憶體的控制
函數原型	int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
函數傳入值	shmid	共用記憶體標識符
	cmd	IPC_STAT：得到共用記憶體的狀態，把共用記憶體的shmid_ds結構複製到buf中
		IPC_SET：改變共用記憶體的狀態，把buf所指的shmid_ds結構中的uid、gid、mode複製到共用記憶體的shmid_ds結構內
		IPC_RMID：刪除這片共用記憶體
	buf	共用記憶體管理結構體。具體說明參見共用記憶體核心結構定義部分
函數傳回值	成功：0
	出錯：-1，錯誤原因存於error中
錯誤碼	EACCESS：參數cmd為IPC_STAT，確無許可權讀取該共用記憶體EFAULT：參數buf指向無效的記憶體位址EIDRM：標識符為shmid的共用記憶體已被刪除EINVAL：無效的參數cmd或shmidEPERM：參數cmd為IPC_SET或IPC_RMID，卻無足夠的許可權執行

--*/

      DEVICE_NAME定義為"/dev/hello"。由於裝置檔案是在核心驅動裡面通過device_create建立的，而device_create建立的裝置檔案預設只有root使用者可讀寫，而hello_device_open一般是由上層APP來調用的，這些APP一般不具有root許可權，這時候就導致開啟裝置檔案失敗：

       Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.      解決辦法是類似於Linux的udev規則，開啟Android原始碼工程目錄下，進入到system/core/rootdir目錄，裡面有一個名為ueventd.rc檔案，往裡面添加一行：       /dev/hello 0666 root root       定義hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val這三個函數： 

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. 繼續在hello目錄下建立Android.mk檔案：       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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)      注意，LOCAL_MODULE的定義規則，hello後面跟有default，hello.default能夠保證我們的模組總能被硬象抽象層載入到。      五. 編譯：       USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/modules/hello       編譯成功後，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目錄下看到hello.default.so檔案了。      六. 重新打包Android系統鏡像system.img：       USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod       重新打包後，system.img就包含我們定義的硬體抽象層模組hello.default了。      雖然我們在Android系統為我們自己的硬體增加了一個硬體抽象層模組，但是現在Java應用程式還不能訪問到我們的硬體。我們還必須編寫JNI方法和在Android的Application Frameworks層增加API介面，才能讓上層Application訪問我們的硬體。在接下來的文章中，我們還將完成這一系統過程，使得我們能夠在Java應用程式中訪問我們自己定製的硬體。 我用的是友善之臂提供的tiny4412開發板編譯過程中：

1

make:進入目錄'/opt/FriendlyARM/tiny4412/android/android-4.1.2'
make: *** 沒有規則可以建立“out/target/product/generic/obj/SHARED_LIBRARIES/audio.usb.default_intermediates/import_includes”需要的目標“out/target/product/generic/obj/SHARED_LIBRARIES/libc_intermediates/export_includes”。 停止。
make:離開目錄“/opt/FriendlyARM/tiny4412/android/android-4.1.2”

切記：. setenv

 

2 局部程式修改

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