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  • 在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序 .转载

    原文地址：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6573809

     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：

          

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H   
    2. #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H   
    3. #include <hardware/hardware.h>   
    4.   
    5. __BEGIN_DECLS  
    6.   
    7. /*定义模块ID*/  
    8. #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"   
    9.   
    10. /*硬件模块结构体*/  
    11. struct hello_module_t {  
    12.     struct hw_module_t common;  
    13. };  
    14.   
    15. /*硬件接口结构体*/  
    16. struct hello_device_t {  
    17.     struct hw_device_t common;  
    18.     int fd;  
    19.     int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);  
    20.     int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);  
    21. };  
    22.   
    23. __END_DECLS  
    24.   
    25. #endif  

          这里按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义模块ID、模块结构体以及硬件接口结构体。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：

          

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #define LOG_TAG "HelloStub"   
    2.   
    3. #include <hardware/hardware.h>   
    4. #include <hardware/hello.h>   
    5. #include <fcntl.h>   
    6. #include <errno.h>   
    7. #include <cutils/log.h>   
    8. #include <cutils/atomic.h>   
    9.   
    10. #define DEVICE_NAME "/dev/hello"   
    11. #define MODULE_NAME "Hello"   
    12. #define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com"   
    13.   
    14. /*设备打开和关闭接口*/  
    15. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);  
    16. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);  
    17.   
    18. /*设备访问接口*/  
    19. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);  
    20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);  
    21.   
    22. /*模块方法表*/  
    23. static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {  
    24.     open: hello_device_open  
    25. };  
    26.   
    27. /*模块实例变量*/  
    28. struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
    29.     common: {  
    30.         tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
    31.         version_major: 1,  
    32.         version_minor: 0,  
    33.         id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,  
    34.         name: MODULE_NAME,  
    35.         author: MODULE_AUTHOR,  
    36.         methods: &hello_module_methods,  
    37.     }  
    38. };  

          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：

          

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {  
    2.     struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));  
    3.       
    4.     if(!dev) {  
    5.         LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");  
    6.         return -EFAULT;  
    7.     }  
    8.   
    9.     memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  
    10.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
    11.     dev->common.version = 0;  
    12.     dev->common.module = (hw_module_t*)module;  
    13.     dev->common.close = hello_device_close;  
    14.     dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;  
    15.   
    16.     if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {  
    17.         LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);  
    18.         return -EFAULT;  
    19.     }  
    20.   
    21.     *device = &(dev->common);  
    22.     LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");  
    23.   
    24.     return 0;  
    25. }  

          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：
          
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {  
    2.     struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;  
    3.   
    4.     if(hello_device) {  
    5.         close(hello_device->fd);  
    6.         free(hello_device);  
    7.     }  
    8.       
    9.     return 0;  
    10. }  
    11.   
    12. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {  
    13.     LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);  
    14.   
    15.     write(dev->fd, &val, sizeof(val));  
    16.   
    17.     return 0;  
    18. }  
    19.   
    20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {  
    21.     if(!val) {  
    22.         LOGE("Hello Stub: error val pointer");  
    23.         return -EFAULT;  
    24.     }  
    25.   
    26.     read(dev->fd, val, sizeof(*val));  
    27.   
    28.     LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);  
    29.   
    30.     return 0;  
    31. }  
          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。
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