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[操作系统]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)


在Android硬件抽象层(HAL)概要介绍和学习计划一文中,我们简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序的方法。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。

      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*/ /*定义模块ID*/ #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"  /*硬件模块结构体*/ struct hello_module_t {   struct hw_module_t common; };  /*硬件接口结构体*/ struct hello_device_t {   struct hw_device_t common;   int fd;   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); };  __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;

 

--*/

   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*/ 
//硬件模块方法列表的定义,这里只定义了一个open函数static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = { open: hello_device_open }; /*模块实例变量*/ struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { //HAL_MODULE_INFO_SYM: 上层调用时的入口(相当于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, //解释看上 } };

      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:

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));
    /*--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; 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 时,模块打开失败 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:
 
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,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