zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Android系统HAL开发实例

    1、前言

     Android系统使用HAL这种设计模式,使得上层服务与底层硬件之间的耦合度降低,在文件:

    AOSP/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h

    中描述了HAL的编写规范,并且给出了标准接口,本文将通过一个简单的实例讲解HAL的编写。

    2、HAL编写规范

    在之前的文章中讲解了两个很重要的数据结构,struct hw_module_t和struct hw_device_t,在其中hw_module_t代表了整个HAL的实现、功能的封装,也是外部应用程序看到的唯一视角,而hw_device_t代表了一个实际的硬件设备,是设备的属性、设备操作的封装,接下来分析HAL的编写规范。

    (1)定义代表module的数据结构

    以LED HAL模块为例,首先需要定义一个表示LED模块的数据结构led_moduler_t,并且该数据结构遵循以下准则:

    (1.1)该结构体中的第一个成员必须是struct hw_module_t;

    (1.2)创建一个该数据结构体的变量,并以HAL_MODULE_INFO_SYM为变量名;

    (1.3)结构体hw_module_t中的tag成员固定赋值为HARDWARE_MODULE_TAG;

    (1.4)结构体hw_module_t中的module_api_version成员代表了HAL模块的API版本,当模块的接口发生改变时,开发人员必须更新该成员;

    (1.5)结构体hw_module_t中的id成员是该模块的标识符,其它程序通过该成员来寻找对应HAL得Stub。

    实现如下所示:

    #include <hardware/hardware.h>
    
    typedef struct led_module {
        struct hw_module_t common;
        ...
        ...
    } led_module_t;
    
    struct led_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {
        .common = {
            .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
            .module_api_version = LED_MODULE_API_VERSION_1_0,
            .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,
            .id = LED_HARDWARE_MODULE_ID,
            .name = "Defaule Led HAL",
            .author = "hly",
            .methods = &led_module_methods,
        },
        ...
        ...
    };

    (2)定义代表device的数据结构

    通过module并不能实际操作硬件设备,开发者需要将设备的相关属性以及操作封装在代表device的数据结构,该数据结构通常是一系列的函数指针,定义led_device_t结构体,该数据结构遵循以下规则:

    (2.1)第一个成员必须是struct hw_device_t;

    (2.2)结构体中的hw_device_t的tag成员必须被赋值为HARDWARE_DEVICE_TAG。

    实现如下所示:

    typedef struct led_device {
        struct hw_device_t common;
        int (*get_led_state)(struct led_device *dev, char **state);
        int (*set_led_state)(struct led_device *dev, char *state);
        ...
        ...
    } led_device_t;

    (3)实现open函数

    当其它的应用程序使用HAL模块的步骤通常是:

    首先通过hw_get_module()函数获得指定HAL模块的hw_module_t的引用,然后调用hw_module_t->methods->open函数或得hw_device_t的引用,最后,通过device下的函数指针来操作设备。

    open函数指针位于hw_module_methods_t结构体中,该函数的实现方法在不同的HAL模块中实现也较为类似,大体步骤为:

    (3.1)为led_device_t结构分配内存空间;

    (3.2)对hw_device_t类型的common成员进行赋值;

    (3.3)对封装的结构体中的函数指针进行赋值;

    (3.4)将分配空间的led_device_t的指针通过hw_device_t **device返回。

    实现如下所示:

    static int led_device_open(const struct hw_module_t *module, 
                               const char *id, struct hw_device_t **device)
    {
        struct led_device *dev;
        
        dev = malloc(sizeof(struct led_device));
        if (!dev) {
            ALOGE("Failed to malloc memory");
            return -ENOMEM;
        }
        memset(dev, 0, sizeof(led_device));
        
        dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
        dev->common.version = MODULE_API_VERSION_1_0;
        dev->common.module = (struct hw_module_t *)module;
        
        dev->get_led_state = get_led_state;
        dev->set_led_state = set_led_state;
        ...
        ...
        ...
        
        *device = (struct hw_device_t *)dev;
        return 0;
    }

    (4)实现device的具体操作接口

    每个HAL模块的实现都比较类似,对于device下的操作方法,则要按照具体的设备进行实现,每一类设备都是不尽相同的,需要掌握Linux应用层中文件操作、进程管理、信号处理、多线程编程和网络编程等相关技术。

    3、实例讲解

     实现一个ledctrl的HAL模块:

    首先在安卓源码下的hardware/libhardware/include/hardware目录下创建ledctrl.h文件,代码如下:

    #ifndef ANDROID_LEDCTRL_INTERFACE_H
    #define ANDROID_LEDCTRL_INTERFACE_H
    
    #include <hardware/hardware.h>
    
    __BEGIN_DECLS
    
    /* 定义模块ID */
    #define LEDCTRL_HARDWARE_MODULE_ID    "ledctrl"
    
    /* 硬件模块结构体 */
    struct ledctrl_module_t {
        struct hw_module_t common;
    };
    
    /* 硬件接口结构体 */
    struct ledctrl_device_t {
        struct hw_device_t common;
        
        int fd;
        int (*set_state)(struct ledctrl_device_t *dev, const char *state);
        int (*get_state)(struct ledctrl_device_t *dev, char **state);
    };
    
    __END_DECLS
    
    #endif

    然后在安卓源码的hardware/libhardware/modules目录下,新建ledctrl目录,并添加ledctrl.c文件,代码实现如下:

    #define LOG_TAG "ledctrl_hw_default"
    
    #include <stdlib.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    #include <malloc.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    
    #include <cutils/log.h>
    
    #include <hardware/hardware.h>
    #include <hardware/ledctrl.h>
    
    #define DEVICE_NAME "/sys/class/leds/led-red/brightness"
    #define MODULE_NAME "ledctrl"
    #define MODULE_AUTHOR "HLY"
    
    /* 设备访问接口 */
    static int ledctrl_set_state(struct ledctrl_device_t *dev, const char *state)
    {
        int ret = -EINVAL;
        
        if (0 == strcmp(state, "enable")) {
            ret = write(dev->fd, "1", 1);
            if (ret != 1) {
                ALOGE("ledctrl: failed to enable led device");
                goto exit;
            }
            ALOGI("ledctrl: successed to enable led device");
            ret = 0;
        } else if (0 == strcmp(state, "disable")) {
            ret = write(dev->fd, "0", 1);
            if (ret != 1) {
                ALOGE("ledctrl: failed to close led device");
                goto exit;
            }
            ALOGI("ledctrl: successed to disable led device");
            ret = 0;
        } else
            ALOGE("ledctrl: not define the led device state");
        
    exit:
        return ret;    
    }
    
    static int ledctrl_get_state(struct ledctrl_device_t *dev, char **state)
    {
        int ret,value;
        char *buf = malloc(sizeof(char) * 5);
        
        memset(buf, 0, sizeof(char) * 5);
        ret = read(dev->fd, buf, sizeof(int));
        if (ret < 0) {
            ALOGE("ledctrl: failed to read led device");
            goto exit;
        }
        
        value = atoi(buf);
        if (value == 0)
            *state = "disable";
        else
            *state = "enable";
        ALOGD("value = %d, led_state = %s", value, *state);
    
    exit:
        free(buf);
        return ret;
    }
    
    /* 设备的打开和关闭接口 */
    static int ledctrl_device_close(struct hw_device_t *device)
    {
        struct ledctrl_device_t *dev = (struct ledctrl_device_t *)device;
        
        if (dev) {
            close(dev->fd);
            free(dev);
        }
        
        return 0;
    }
    
    static int ledctrl_device_open(const struct hw_module_t *module,
                const char *id, struct hw_device_t **device)
    {
        int fd;
        struct ledctrl_device_t *dev;
        
        dev = malloc(sizeof(struct ledctrl_device_t));
        if (!dev) {
            ALOGE("ledctrl: failed to malloc memory");
            return -ENOMEM;
        }
        memset(dev, 0, sizeof(struct ledctrl_device_t));
        
        dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
        dev->common.version = 0;
        dev->common.module = (struct hw_module_t *)module;
        dev->common.close = ledctrl_device_close;
        
        fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);
        if (fd == -1) {
            ALOGE("ledctrl: failed to open device file");
            free(dev);
            return fd;
        }
        dev->fd = fd;
        dev->set_state = ledctrl_set_state;
        dev->get_state = ledctrl_get_state;
        
        *device = &dev->common;
        
        return 0;
    }
    
    /* 模块方法表 */
    static struct hw_module_methods_t ledctrl_module_methods = {
        .open = ledctrl_device_open,
    };
    
    /* 模块实例变量 */
    struct ledctrl_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
        .common = {
            .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
            .version_major = 1,
            .version_minor = 0,
            .id = LEDCTRL_HARDWARE_MODULE_ID,
            .name = MODULE_NAME,
            .author = MODULE_AUTHOR,
            .methods = &ledctrl_module_methods,
        },
    };

    主要是HAL模块的实现方法,sysfs中的brightness文件为leds-gpio设备的属性文件,通过对该属性文件的读写操作,能实现led类设备的点亮与熄灭,另外还需要实现编译的Android.mk文件,代码如下:

    # Android.mk for ledctrl hal module
    
    LOCAL_PATH := $(call my-dir)
    include $(CLEAR_VARS)
    LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw
    LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog libcutils
    LOCAL_SRC_FILES := ledctrl.c
    LOCAL_MODULE := ledctrl.default
    LOCAL_MODULE_TAGS := optional
    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

    将该ledctrl模块编译为动态库,因此,最后生成的文件应该是ledctrl.default.so。

    4、编译测试

     对上面编写的HAL模块进行编译测试:

    $ cd AOSP
    $ mmm hardware/libhardware/modules/ledctrl
    $ make snod

    将Android系统的system.img镜像重新打包后,使用fastboot命令烧写到system分区,并使用adb登入到终端,查看对应得动态库是否已经存在:

    # cd /system/lib/hw
    # ls

    如下:

    5、小结

    本篇文章主要对HAL库的编写规则进行了简单的描述,并简单介绍了一个简单的HAL例子实现过程。

  • 相关阅读:
    mysql 业务SQL语句使用记录
    expect脚本使用
    ActiveMQ消息队列集群搭建
    使用Helm部署dashboard(更换默认helm仓库)
    2008 R2中的无线连接 wireless
    多线程下的单例设计模式
    如何思索算法(一)
    提问的智慧 整理版
    如何思索算法(三)动态规划
    如何思索算法(二) 谈谈素数
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Cqlismy/p/11823592.html
Copyright © 2011-2022 走看看