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Android平台下驱动的开发及测试框架概述（二）

2019-07-13 05:47发布

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Android系统为驱动程序增加硬件抽象层
     上一篇文章中简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序和测试驱动的方法。传统的嵌入式linux中，驱动一般全部包括在linux内核。但是对于Android系统来讲，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。为什么安卓要怎么做？从商业的角度来看，把对硬件的支持逻辑都放在内核空间，可能会损害厂家的利益。我们知道，Linux内核源代码版权遵循GNULicense，而Android源代码版权遵循Apache License，前者在发布产品时，必须公布源代码，而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层，那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码，而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了，在手机市场竞争激烈的今天，这对厂家来说，损害是非常大的。因此，Android才会想到把对硬件的支持分成硬件抽象层和内核驱动层，内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑，例如读写硬件寄存器的通道，至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑，都放在硬件抽象层中去了，这样就可以把商业秘密隐藏起来了。也正是由于这个分层的原因，Android被踢出了Linux内核主线代码树中。大家想想，Android放在内核空间的驱动程序对硬件的支持是不完整的，把Linux内核移植到别的机器上去时，由于缺乏硬件抽象层的支持，硬件就完全不能用了，这也是为什么说Android是开放系统而不是开源系统的原因。               下面，我们将实现HAL层，通过设备文件/dev/freg来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动模块。 Hal层代码结构： Alps/hardware/libhardware        ----include             ---hardware                 ---freg.h        ----modules            ---freg              ---freg.cpp              ---Android.mk 下面先分析freg.h文件： #ifndef ANDROID_FREG_INTERFACE_H #define ANDROID_FREG_INTERFACE_H #include __BEGIN_DECLS /** * The id of this module */ #define FREG_HARDWARE_MODULE_ID "freg" /** * The id of this device */ #define FREG_HARDWARE_DEVICE_ID "freg" struct freg_module_t { struct hw_module_t common; }; struct freg_device_t { struct hw_device_t common; int fd; int (*set_val)(struct freg_device_t* dev, int val); int (*get_val)(struct freg_device_t* dev, int* val); }; __END_DECLS #endif          这里需按照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/freg"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。 接下看freg.cpp文件： #define LOG_TAG "FregHALStub" #include #include #include #include #include #include #define DEVICE_NAME "/dev/freg" #define MODULE_NAME "Freg" #define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com" static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device); static int freg_device_close(struct hw_device_t* device); static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val); static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val); static struct hw_module_methods_t freg_module_methods = { open: freg_device_open }; struct freg_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { common: { tag: HARDWARE_MODULE_TAG, version_major: 1, version_minor: 0, id: FREG_HARDWARE_MODULE_ID, name: MODULE_NAME, author: MODULE_AUTHOR, methods: &freg_module_methods, } }; static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device) { if(!strcmp(id, FREG_HARDWARE_DEVICE_ID)) { struct freg_device_t* dev; dev = (struct freg_device_t*)malloc(sizeof(struct freg_device_t)); if(!dev) { LOGE("Failed to alloc space for freg_device_t."); return -EFAULT; } memset(dev, 0, sizeof(struct freg_device_t)); dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG; dev->common.version = 0; dev->common.module = (hw_module_t*)module; dev->common.close = freg_device_close; dev->set_val = freg_set_val; dev->get_val = freg_get_val; if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) { LOGE("Failed to open device file /dev/freg -- %s.", strerror(errno)); free(dev); return -EFAULT; } *device = &(dev->common); LOGI("Open device file /dev/freg successfully."); return 0; } return -EFAULT; } static int freg_device_close(struct hw_device_t* device) { struct freg_device_t* freg_device = (struct freg_device_t*)device; if(freg_device) { close(freg_device->fd); free(freg_device); } return 0; } static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val) { if(!dev) { LOGE("Null dev pointer."); return -EFAULT; } LOGI("Set value %d to device file /dev/freg.", val); write(dev->fd, &val, sizeof(val)); return 0; } static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val) { if(!dev) { LOGE("Null dev pointer."); return -EFAULT; } if(!val) { LOGE("Null val pointer."); return -EFAULT; } read(dev->fd, val, sizeof(*val)); LOGI("Get value %d from device file /dev/freg.", *val); return 0; } 在看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 := freg.cpp LOCAL_MODULE := freg.default include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 注意LOCAL_MODULE的定义规则，freg后面跟有default，freg.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。
编译： ./mk mm hardware/libhardware/modules/freg/ 编译成功后会在out/target/product/${project}/system/lib/hw下生成freg.default.so. 打包 ./mk snod即可打包进system.img. 重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块freg.default。    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。 接下来介绍： Android平台下驱动的开发及测试框架概述（三） 为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口