在Android模擬器和Ubuntu上測試Linux驅動使用Android NDK和Java測試Linux驅動

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• 一、使用Ubuntu Linux測試Linux驅動
• 二、在Android模擬器上通過原生（Native）C程式測試Linux驅動

開發可統計單詞個數的Android驅動程式

      在上一篇文章中已經實現了一個簡單的Linux驅動程式，該驅動的功能是統計給定字串中的單詞數。並且在最後已經將該Linux驅動的原始碼成功編譯成動態Linux驅動模組word_count.ko。下一步就是測試該模組。測試的方法很多，最常用的就是直接在Ubuntu  Linux、Android模擬器中測試。當然，這 對於本章實現的Linux驅動是沒問題的，但是對於需要直接存取硬體的驅動在Ubuntu Linux上測試就不太方便。在這種情況下就需要在相應的硬體上進行測試。

     對於一個Linux驅動程式，一開始可以在UbuntuLinux上做前期開發與測試。對於訪問硬體的部分也可以在Ubuntu Linux用軟體進行類比。當基本開發完成後，就需要在開發板或工程樣機上使用真實的硬體進行測試。當然，最後還需要在最終銷售的手機上進行測試。最終測 試通過，Linux驅動才能算真正開發完成。在開發Linux驅動的過程中一個重要的步驟就是測試。本節將結合實際的開發流程介紹在不同平台上測試 Linux驅動程式。這些測試平台包括UbuntuLinux、Android模擬器和S3C6410開發板。

一、使用Ubuntu Linux測試Linux驅動

      本節將介紹如何在Ubuntu Linux下測試驅動程式。由於上一節編寫的Linux驅動程式通過4個位元組從裝置檔案（/dev/wordcount）返回單詞數，所以不能使用cat 命令測試驅動程式（cat命令不會將這4個位元組還原成int類型的值顯示）。但可以使用如下命令從日誌中查看單詞數。

# sh build.sh # echo 'I love you.'  > /dev/wordcount # dmesg 

 執行上面的命令後，如果輸出6-13所示白框中的資訊，說明驅動程式成功統計了單詞數。

       雖然使用echo和dmesg命令可以測試Linux驅動程式，但這種方式並不是真正的測試。為了使測試效果更接近真實環境，一般需要編寫專門用於測試的 程式。本節將為word_count驅動編寫一個專門的測試程式（test_word_count.c）。test_word_count.c通過直接操 作/dev/wordcount裝置檔案與word_count驅動進行互動。測試程式的代碼如下：

    #include <stdio.h>      #include <fcntl.h>      #include <unistd.h>      #include <stdlib.h>      #include <string.h>      int main(int argc, char *argv[])      {          int testdev;                //  開啟裝置檔案（/dev/wordcount）的控制代碼          unsigned char buf[4];          //  表示單詞數的4個位元組          //  開啟裝置檔案          testdev = open("/dev/wordcount", O_RDWR);          //  如果open函數返回-1，表示開啟裝置檔案失敗          if (testdev == -1)          {              printf("Cann't open file \n");              return 0;          }          //  如果test_word_count後面跟有命令列參數，程式會將第1個參數值當作待統計的字串          //  如果沒有命令列參數，則唯讀取裝置檔案中的值          if (argc > 1)          {              //  向裝置檔案寫入待統計的字串              write(testdev, argv[1], strlen(argv[1]));              //  輸出待統計的字串              printf("string:%s\n", argv[1]);          }          //  讀取裝置檔案中的單詞數（4個位元組）          read(testdev, buf, 4);                int n = 0;      //  單詞數                //  將4個位元組還原成int類型的值          n = ((int) buf[0]) << 24 | ((int) buf[1]) << 16 | ((int) buf[2]) << 8                  | ((int) buf[3]);              //  分別輸出從裝置檔案擷取的4個位元組的值          printf("word byte display:%d,%d,%d,%d\n", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);          //  輸出統計出的單詞數          printf("word count:%d\n", n);          //  關閉裝置檔案          close(testdev);          return 0;      }  

       test_word_count程式可以跟1個命令列參數（多個命令列參數只會使用第1個命令列參數）。如果命令列參數值含有空格，需要使用單引號（'）或雙引號（"）將參數值括起來。可以使用下面的一組命令測試word_count驅動程式。

# gcc test_word_count.c  -o test_word_count  # test_word_count  # test_word_count "I love you."  

    執行上面的命令後，如果輸出6-14所示的資訊（假設word_count以前統計過一個含有4個單詞的字串），表示word_count驅動成功測試。

二、在Android模擬器上通過原生（Native）C程式測試Linux驅動

      雖說我們開發的是Linux驅動，但本書主要介紹的是Android版的Linux核心，因此，Linux驅動只在Ubuntu Linux上測試成功還不能保證在Android裝置上一定能正常工作，所以必須在Android裝置上進行測試。Android裝置有很多種類，如安裝 了Android的開發板，運行Android系統的手機或平板電腦等。但離我們最近的並不是這些硬體裝置，而是Android模擬器。Android模 擬器可以類比絕大多數真實的環境，所以可以利用Android模擬器測試Linux核心。

      在Android模擬器上測試Linux驅動首先應該想到的，也是最先應該做的就是將word_count.ko驅動模組安裝在模擬器上。可能讀者使用過 adb shell命令。如果進入Android模擬器的命令提示字元為“#”，說明通過命令列方式進入Android模擬器直接就是root許可權（命令提示字元為 “$”，表示非root許可權），因此從理論上可以使用insmod命令將word_count.ko驅動模組直接安裝在Android模擬器中。現在我們 來測試一下，看看是否可以將word_count.ko安裝在Android模擬器上。現在執行build.sh指令碼，並選擇“Android模擬器”， 指令碼會自動將word_count.ko檔案上傳到Android模擬器的/data/local目錄，並進行安裝。如果讀者選擇的是S3C6410開發 板，在安裝word_count.ko時就會輸出如下的錯誤資訊，表示編譯Linux驅動的Linux核心版本與當前Android模擬器的版本不相同， 無法安裝。所以在編譯Linux驅動時，必須選擇與當前啟動並執行Linux核心版本相同的Linux核心進行編譯，否則就無法安裝Linux驅動。

insmod:init_module ‘/data/local/word_count.ko’ failed（Function not implemented）  

注意：建議上傳檔案到Android模擬器或開發板時，將檔案放到/data/local目錄，系統很多其他的目錄，如/system/bin，都 是唯讀，除非將word_count.ko檔案打包進system.img，否則無法向這些目錄寫資料，即使有root許可權也不行。

     用於Android模擬器的goldfish核心預設不允許動態裝載Linux驅動模組，因此需要在編譯Linux核心之前執行如下命令配置Linux核心。

# cd ~/kernel/goldfish  # make menuconfig  

     執行上面的命令後，會出現6-15所示的設定介面。按“空格”鍵將第二項“Enable loadable module support”選中（前面是[*]），然後按“斷行符號”進入子功能表，選中前3項，6-16所示。否則Linux驅動模組仍然無法安裝和卸載。當退出設 置菜單時保持設定。最後按4.2.3節的方法重新編譯Linux核心，

成功編譯核心後，Android模擬器可以使用新產生的zImage核心檔案動態裝載Linux驅動模組。

    現在執行build.sh指令檔完成對word_count驅動的編譯、上傳和安裝的工作，然後進入Android模擬器的終端，使用echo和dmesg命令可以測試word_count驅動和查看測試結果，方法與上一節相同。

注意：編譯可在Android模擬器上啟動並執行Linux驅動模組要使用goldfish核心，使用其他的核心編譯word_count.c，安裝時會出現如下錯誤。

insmod: error inserting 'word_count.ko': -1Invalid module format  

       在Android模擬器上不僅可以使用Linux命令測試驅動，也可以像UbuntuLinux一樣使用本地C/C++程式進行測試。可能有的讀者 要問，Android不是只能運行由Java編寫的APK程式嗎？頂多是在APK程式中嵌入NDK代碼。還能直接運行普通的Linux程式嗎？答案是肯定 的。不過要滿足如下兩個條件。

1.  Android模擬器、開發板或手機需要有root許可權。

2.  可執行檔需要使用交叉編譯器進行編譯，以便支援ARM處理器。

     現在使用交叉編譯器來編譯在上一節編寫的test_word_count.c檔案。為了使編譯步驟儘可能簡單，我們使用Android.mk設定編譯參 數，並使用make命令進行編譯。首先在/root/drivers/ch06/word_count目錄中建立一個Android.mk檔案，並輸入如 下的內容。

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)    include $(CLEAR_VARS)    # 指定要編譯的原始碼檔案    LOCAL_SRC_FILES:= test_word_count.c    # 指定模組名，也是編譯後產生的可執行檔名    LOCAL_MODULE := test_word_count    LOCAL_MODULE_TAGS := optional    include $(BUILD_EXECUTABLE)  

 

Android.mk檔案中有如下兩個地方需要說明一下。

LOCAL_MODULE_TAGS

表示當前工程（Android.mk檔案所在的目錄）在什麼模式下編譯。如果設為optional，表示不考慮模式，也就是說在任何模式下都會編譯。該變數可以設定的值有user、userdebug、eng、optional。其中eng是預設值。

1.  user：限制使用者對Android系統的訪問，適合於發布產品。

2.  userdebug：類似於user模式，但擁有root存取權限，並且可以從日誌中擷取大量的調試資訊。

3.  eng：一般在開發的過程中設定該模式。除了擁有userdebug的全部功能外，還會帶有大量的調試工具。

LOCAL_MODULE_TAGS 的值與TARGET_BUILD_VARIANT變數有關。TARGET_BUILD_VARIANT變數用於設定當前的編譯模式，可設定的值包括 user、userdebug和eng。如果想改變編譯模式，可以在編譯Android原始碼之前執行如下命令。

# export TARGET_BUILD_VARIANT = user

或使用lunch命令設定編譯模式。

# lunch full-eng

      其中full表示建立的目標，除了full目標（為所有的平台建立）外，還有專門為x86建立的full-x86。詳細的建立目標執行lunch命令後就會列出。在圖4-8已經顯示了Android4支援的建立目標的編譯模式。讀者可以到第4章查看該圖。

include $(BUILD_EXECUTABLE)

       BUILD_EXECUTABLE表示建立可執行檔檔案。可執行檔路徑是<Android原始碼目錄>/ out/target/product/generic/system/bin/test_word_count。如果想編譯成動態庫（.so）檔案，可 以使用include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)。動態庫的路徑是<Android原始碼目錄>/ out/target/product/generic/system/lib/test_word_count.so。如果想編譯成靜態庫（.a）文 件，可以使用include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)。靜態庫的路徑是<Android原始碼目錄>/ out/target/product/generic/obj/STATIC_LIBRARIES/test_word_count_intermediates/test_word_count.

      為了將test_word_count.c檔案編譯成可在Android模擬器上啟動並執行可執行程式，可以將word_count目錄複寫 到<Android原始碼目錄>的某個子目錄，也可以在<Android原始碼目錄>目錄中為word_count目錄建立一個 符號連結。為了方便，我們採用如下命令為word_count目錄在<Android原始碼目錄>/development目錄建立一個符號 連結（假設Android原始碼的目錄是/sources/android/android4/development/word_count）。

# ln -s  /root/drivers/ch06/word_count /sources/android/android4/development/word_count

現在進入/sources/android/android4目錄，執行下面的命令初始化編譯命令。

# source ./build/envsetup.sh

可以使用下面兩種方法編譯test_word_count.c。

1.     進入/sources/android/android4/development/word_count目錄，並執行如下的命令。

# mm

2.     在/sources/android/android4目錄下執行如下的命令。

# mmm  development/word_count

     成功編譯後可以在<Android原始碼目錄>/out/target/product/generic/system/bin目錄中找到 test_word_count檔案。在隨書光碟片和類比環境中已經帶了編譯好的test_word_count程式（包括Emulator版本和 Ubuntu Linux版本），可執行程式一般不需要考慮Linux核心的版本，用交叉編譯器編譯的支援ARM處理器的程式即可以在Android模擬器上運行，也可 以在S3C6410開發板或其他有root許可權的手機中運行。

Emulator版本的路徑

隨書光碟片：<光碟片根目錄>/sources/ch06/word_count/emulator/test_word_count

類比環境：/root/drivers/ch06/word_count/emulator/test_word_count

 

Ubuntu Linux版本的路徑

隨書光碟片：<光碟片根目錄>/sources/ch06/word_count/ubuntu/test_word_count

類比環境：/root/drivers/ch06/word_count/ubuntu/test_word_count

現在執行下面的命令將test_word_count檔案上傳到Android模擬器。

# adb push  ./emulator/test_word_count /data/local

然後進入Android模擬器的終端，並執行下面的命令測試word_count驅動（需要先使用chmod命令設定test_word_count的可執行許可權）。

# chmod 777 /data/local/test_word_count

# /data/local/test_word_count

# /data/local/test_word_count  'a bb ccc ddd eee'

執行上面的命令後，如果輸出的單詞個數是5,表示程式測試成功。

使用Android NDK和Java測試Linux驅動

本文節選至《Android深度探索（卷1）：HAL與驅動開發》， 接下來幾篇文章將詳細闡述如何開發ARM架構的Linux驅動，並分別利用android程式、NDK、可執行檔測試Linux驅動。可在ubuntu Linux、Android模擬器和S3C6410開發板（可以選購OK6410-A開發板，需要刷Android）