Android HAL技术详解
本人喜欢用代码+伪代码的方式写笔记。文中的花括号可能是方便记录而已。
如：
hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t**)&module)
{
问:怎么获得模块信息的?
答:hardware\libhardware\Hardware.c
...........
}
原创分析， 转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/langlang/
作者email: dayhappyhappy@163.com
第一部分：HAL层
hardware\led\include\Led.h
定义常见数据结构
struct led_module_t {
struct hw_module_t common;
};
struct led_control_device_t {
struct hw_device_t common; /*表示硬件设备*/
/* 属性 */
int fd;
/* 提供出来的方法 */
int (*set_on)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
};
nstruct led_control_context_t {
struct led_control_device_t device;
};
hardware\led\led\Led.cpp 分析
static int led_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name,
struct hw_device_t** device)
{
struct led_control_device_t *dev;
/* 分配设备 */
dev = (struct led_control_device_t *)malloc(sizeof(*dev));
memset(dev, 0, sizeof(*dev));
dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
dev->common.version = 0;
dev->common.module = (struct hw_module_t*)module; /*设置是属于哪个模块 */
dev->common.close = led_device_close;
dev->set_on = led_on{
/*自定义方法*/
int led_off(struct led_control_device_t *dev, int32_t led)
{
ioctl(g_fd, 0, led); //led on
}
}
dev->set_off = led_off; /*自定义方法*/
*device = &dev->common;
/*
/dev/leds0 内核驱动的device_create创建的
假如打开设备时候发生:Hello Stub: failed to open /dev/leds0 -- Permission denied.
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 leds0
*/
g_fd = open("/dev/leds0", 0);
return 0;
}
/*模块方法表*/
static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {
open: led_device_open
};
/*
模块信息
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。
*/
extern "C" ① const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
common: {
tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
version_major: 1,
version_minor: 0,
id: LED_HARDWARE_MODULE_ID,
name: "Sample LED Stub",
author: "The Forlinx Open Source Project",
methods: &led_module_methods, /*设置方法 */
}
/* supporting APIs go here */
};
① extern "C" :C++编写的代码片段可能被使用在其它语言编写的代码中。不同语言编写的代码互相调用是困难的。
为了使它们遵守统一规则，可以使用extern指定一个编译和连接规约。extern "C"指令中的C，表示的一种编译和连接规约，
而不是一种语言。C表示符合C语言的编译和连接规约的任何语言。
第二层： JNI 层次编写
frameworks\base\services\forlinx_led_jni\LedService.cpp
struct led_control_device_t *sLedDevice = NULL;//硬件设备的公告属性和方法
//方法描述
gMethods[] = {
{ "_init","()Z",(void *)forlinx_init {
jboolean forlinx_init(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
led_module_t* module;
hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t**)&module)
{
问:怎么获得模块信息的?
答:hardware\libhardware\Hardware.c
hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)
{
char prop[PATH_MAX];
char path[PATH_MAX];
for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++)
{
property_get(variant_keys[i], prop, NULL)
{
问: variant_keys的数据是什么？
答: static const char *variant_keys[] = {
"ro.hardware",
"ro.product.board",
"ro.board.platform",
"ro.arch"
};
问:ro.hardware代表的值是什么？
答: system\core\init\init.c
set_init_properties_action(int nargs, char **args)
property_set("ro.hardware", hardware)
get_hardware_name(char *hardware, unsigned int *revision)
{
//该函数在int main(int argc, char **argv)中被调用
fd = open("/proc/cpuinfo", O_RDONLY);
hw = strstr(data, "\nHardware");
while (*x && !isspace(*x)) {
hardware[n++] = tolower(*x);
x++;
if (n == 31) break;
}
}
}
snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",HAL_LIBRARY_PATH1, id, prop);
{
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"
}
}
status = load(id, path, module); /* 调用load函数打开动态链接库 */
}
led_control_open(&module->common, &sLedDevice)
{
led_control_open(const struct hw_module_t* module,struct led_control_device_t** device) {
return module->methods->open(module,LED_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);
}
}
}
}
}},
{ "_set_on", "(I)Z", (void *)forlinx_setOn
{
sLedDevice->set_on(sLedDevice, led);//sLedDevice:硬件设备的公告属性和方法
}
},
{ "_set_off", "(I)Z", (void *)forlinx_setOff
{
sLedDevice->set_off(sLedDevice, led);
}
},
}
int register_forlinx_server_LedService(JNIEnv* env)
{
char* const kClassName ="forlinx_led_server/server/LedService";
/* look up the class */
jclass clazz = env->FindClass(kClassName);
/* 注册方法
java类: forlinx_led_server/server/LedService
方法描述: gMethods
*/
env->RegisterNatives(clazz, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])); //gMethods 方法描述数组
}
简单的Jni 例子都是映射模式，及对应的Jni 的c/c++ 实现需要，
被java的函数命名规则限制死，为了解决这类毛病，引入的JNI_OnLoad这类方法。
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
该方法在Jni so 被加载时调用。
当VM释放该组件时会呼叫JNI_OnUnload()函数
*/
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("GetEnv failed!");
return result;
}
register_forlinx_server_LedService(env);
{
char* const kClassName ="forlinx_led_server/server/LedService";
}
return JNI_VERSION_1_4;
}
第三层: Application Frameworks层增加硬件访问服务
1 接口文件指定
frameworks\base\Android.mk 指定接口文件
{
LOCAL_SRC_FILES += \
core/java/android/forlinx/ILedService.aidl \
}
2 接口定义 frameworks\base\core\java\android\forlinx\ILedService.aidl
package android.forlinx;
interface ILedService
{
boolean setOn(int led);
boolean setOff(int led);
}
3 实现类
第一种方法：直接调用service方法的实现过程
import android.forlinx.ILedService;
public final class LedService extends ILedService.Stub {
//先与构造函数执行
static
{
System.load("/system/lib/libforlinx_runtime.so"); //路径是怎么确定的？
}
public LedService() {
_init();
}
public boolean setOn(int led)
{
return _set_on(led);
}
public boolean setOff(int led) {
return _set_off(led);
}
private static native boolean _init();
private static native boolean _set_on(int led);
private static native boolean _set_off(int led);
}
第二种方法：经过Manager调用service
为什么要这样做？
LedManager代理者模式,LedSystemServer单例模式
(1):添加服务 packages\apps\forlinxled\src\com\led\LedSystemServer.java
import forlinx_led_server.server.LedService;
public class LedSystemServer extends Service {
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) { return null;}
public void onStart(Intent intent, int startId) {
if(ServiceManager.getService("led") == null) //单例模式
{
LedService ls = new LedService();
ServiceManager.addService("led", ls);
}
}
}
由Manager充当代理 代理模式
frameworks\base\core\java\android\forlinx\LedManager.java
public class LedManager
{
private static final String TAG = "LedManager";
private ILedService mLedService;
public LedManager() {
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("led"));
}
public boolean LedOn(int n) {
boolean result = false;
if (mLedService == null) //try
{
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("led"));
}
if(mLedService != null)
{
result = mLedService.setOn(n);
}
return result;
}
public boolean LedOff(int n) {
boolean result = false;
try {
if (mLedService == null) //try
{
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService("led"));
}
if(mLedService != null)
{
Log.i(TAG, "The LedManager object will set off");
result = mLedService.setOff(n);
}
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "RemoteException in LedManager.LedOff:", e);
}
return result;
}
}
4 测试程序 第一种方法：直接调用service方法的实现过程
import android.widget.TextView;
public class LedClient extends Activity {
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Call an API on the library.
LedService ls = new LedService();
ls.setOn(0);
ls.setOn(1);
ls.setOn(2);
ls.setOn(3);
TextView tv = new TextView(this);
tv.setText("All Leds On");
setContentView(tv);
}
}
第二种方法：经过Manager调用service。HAL、JNI两层和第一种方法一样。
public class LedTest extends Activity implements OnClickListener {
private LedManager mLedManager = null;
private Button btnLED1On;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
// Start LedService in a seperated process.
startService(new Intent("com.led.systemserver"));
// Get LedManager.
if (mLedManager == null)
{
mLedManager = new LedManager();
}
btnLED1On = (Button)findViewById(R.id.btnLED1On);
btnLED1On.setOnClickListener(this);
}
public void onClick(View v) {
switch (v.getId()) {
case R.id.btnLED1On:
if (mLedManager != null)
{
mLedManager.LedOn(0);
}
break;
default:
break;
}
}
}
hardware\led\include\Led.h
定义常见数据结构
struct led_module_t {
struct hw_module_t common;
};
struct led_control_device_t {
struct hw_device_t common; /*表示硬件设备*/
/* 属性 */
int fd;
/* 提供出来的方法 */
int (*set_on)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
};
nstruct led_control_context_t {
struct led_control_device_t device;
};
hardware\led\led\Led.cpp 分析
static int led_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name,
struct hw_device_t** device)
{
struct led_control_device_t *dev;
/* 分配设备 */
dev = (struct led_control_device_t *)malloc(sizeof(*dev));
memset(dev, 0, sizeof(*dev));
dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
dev->common.version = 0;
dev->common.module = (struct hw_module_t*)module; /*设置是属于哪个模块 */
dev->common.close = led_device_close;
dev->set_on = led_on{
/*自定义方法*/
int led_off(struct led_control_device_t *dev, int32_t led)
{
ioctl(g_fd, 0, led); //led on
}
}
dev->set_off = led_off; /*自定义方法*/
*device = &dev->common;
/*
/dev/leds0 内核驱动的device_create创建的
假如打开设备时候发生:Hello Stub: failed to open /dev/leds0 -- Permission denied.
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 leds0
*/
g_fd = open("/dev/leds0", 0);
return 0;
}
/*模块方法表*/
static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {
open: led_device_open
};
/*
模块信息
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。
*/
extern "C" ① const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
common: {
tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
version_major: 1,
version_minor: 0,
id: LED_HARDWARE_MODULE_ID,
name: "Sample LED Stub",
author: "The Forlinx Open Source Project",
methods: &led_module_methods, /*设置方法 */
}
/* supporting APIs go here */
};
① extern "C" :C++编写的代码片段可能被使用在其它语言编写的代码中。不同语言编写的代码互相调用是困难的。
为了使它们遵守统一规则，可以使用extern指定一个编译和连接规约。extern "C"指令中的C，表示的一种编译和连接规约，
而不是一种语言。C表示符合C语言的编译和连接规约的任何语言。
第二层： JNI 层次编写
frameworks\base\services\forlinx_led_jni\LedService.cpp
struct led_control_device_t *sLedDevice = NULL;//硬件设备的公告属性和方法
//方法描述
gMethods[] = {
{ "_init","()Z",(void *)forlinx_init {
jboolean forlinx_init(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
led_module_t* module;
hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t**)&module)
{
问:怎么获得模块信息的?
答:hardware\libhardware\Hardware.c
hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)
{
char prop[PATH_MAX];
char path[PATH_MAX];
for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++)
{
property_get(variant_keys[i], prop, NULL)
{
问: variant_keys的数据是什么？
答: static const char *variant_keys[] = {
"ro.hardware",
"ro.product.board",
"ro.board.platform",
"ro.arch"
};
问:ro.hardware代表的值是什么？
答: system\core\init\init.c
set_init_properties_action(int nargs, char **args)
property_set("ro.hardware", hardware)
get_hardware_name(char *hardware, unsigned int *revision)
{
//该函数在int main(int argc, char **argv)中被调用
fd = open("/proc/cpuinfo", O_RDONLY);
hw = strstr(data, "\nHardware");
while (*x && !isspace(*x)) {
hardware[n++] = tolower(*x);
x++;
if (n == 31) break;
}
}
}
snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",HAL_LIBRARY_PATH1, id, prop);
{
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"
}
}
status = load(id, path, module); /* 调用load函数打开动态链接库 */
}
led_control_open(&module->common, &sLedDevice)
{
led_control_open(const struct hw_module_t* module,struct led_control_device_t** device) {
return module->methods->open(module,LED_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);
}
}
}
}
}},
{ "_set_on", "(I)Z", (void *)forlinx_setOn
{
sLedDevice->set_on(sLedDevice, led);//sLedDevice:硬件设备的公告属性和方法
}
},
{ "_set_off", "(I)Z", (void *)forlinx_setOff
{
sLedDevice->set_off(sLedDevice, led);
}
},
}
int register_forlinx_server_LedService(JNIEnv* env)
{
char* const kClassName ="forlinx_led_server/server/LedService";
/* look up the class */
jclass clazz = env->FindClass(kClassName);
/* 注册方法
java类: forlinx_led_server/server/LedService
方法描述: gMethods
*/
env->RegisterNatives(clazz, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])); //gMethods 方法描述数组
}
简单的Jni 例子都是映射模式，及对应的Jni 的c/c++ 实现需要，
被java的函数命名规则限制死，为了解决这类毛病，引入的JNI_OnLoad这类方法。
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
该方法在Jni so 被加载时调用。
当VM释放该组件时会呼叫JNI_OnUnload()函数
*/
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("GetEnv failed!");
return result;
}
register_forlinx_server_LedService(env);
{
char* const kClassName ="forlinx_led_server/server/LedService";
}
return JNI_VERSION_1_4;
}
第三层: Application Frameworks层增加硬件访问服务
1 接口文件指定
frameworks\base\Android.mk 指定接口文件
{
LOCAL_SRC_FILES += \
core/java/android/forlinx/ILedService.aidl \
}
2 接口定义 frameworks\base\core\java\android\forlinx\ILedService.aidl
package android.forlinx;
interface ILedService
{
boolean setOn(int led);
boolean setOff(int led);
}
3 实现类
第一种方法：直接调用service方法的实现过程
import android.forlinx.ILedService;
public final class LedService extends ILedService.Stub {
//先与构造函数执行
static
{
System.load("/system/lib/libforlinx_runtime.so"); //路径是怎么确定的？
}
public LedService() {
_init();
}
public boolean setOn(int led)
{
return _set_on(led);
}
public boolean setOff(int led) {
return _set_off(led);
}
private static native boolean _init();
private static native boolean _set_on(int led);
private static native boolean _set_off(int led);
}
第二种方法：经过Manager调用service
为什么要这样做？
LedManager代理者模式,LedSystemServer单例模式
(1):添加服务 packages\apps\forlinxled\src\com\led\LedSystemServer.java
import forlinx_led_server.server.LedService;
public class LedSystemServer extends Service {
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) { return null;}
public void onStart(Intent intent, int startId) {
if(ServiceManager.getService("led") == null) //单例模式
{
LedService ls = new LedService();
ServiceManager.addService("led", ls);
}
}
}
由Manager充当代理 代理模式
frameworks\base\core\java\android\forlinx\LedManager.java
public class LedManager
{
private static final String TAG = "LedManager";
private ILedService mLedService;
public LedManager() {
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("led"));
}
public boolean LedOn(int n) {
boolean result = false;
if (mLedService == null) //try
{
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("led"));
}
if(mLedService != null)
{
result = mLedService.setOn(n);
}
return result;
}
public boolean LedOff(int n) {
boolean result = false;
try {
if (mLedService == null) //try
{
mLedService = ILedService.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService("led"));
}
if(mLedService != null)
{
Log.i(TAG, "The LedManager object will set off");
result = mLedService.setOff(n);
}
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "RemoteException in LedManager.LedOff:", e);
}
return result;
}
}
4 测试程序 第一种方法：直接调用service方法的实现过程
import android.widget.TextView;
public class LedClient extends Activity {
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Call an API on the library.
LedService ls = new LedService();
ls.setOn(0);
ls.setOn(1);
ls.setOn(2);
ls.setOn(3);
TextView tv = new TextView(this);
tv.setText("All Leds On");
setContentView(tv);
}
}
第二种方法：经过Manager调用service。HAL、JNI两层和第一种方法一样。
public class LedTest extends Activity implements OnClickListener {
private LedManager mLedManager = null;
private Button btnLED1On;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
// Start LedService in a seperated process.
startService(new Intent("com.led.systemserver"));
// Get LedManager.
if (mLedManager == null)
{
mLedManager = new LedManager();
}
btnLED1On = (Button)findViewById(R.id.btnLED1On);
btnLED1On.setOnClickListener(this);
}
public void onClick(View v) {
switch (v.getId()) {
case R.id.btnLED1On:
if (mLedManager != null)
{
mLedManager.LedOn(0);
}
break;
default:
break;
}
}
}
