Android 驱动之旅： 第三章 硬件抽象层(HAL)增加接口模块访问硬件驱动程序

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。

 

step1: 进入到在hardware/libhardware/include/hardware 目录，新建hello.h 文件

hello.h

#ifndef Android_HELLO_INTERFACE_H
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#include <hardware/hardware.h>

__BEGIN_DECLS

#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello_hal"

struct hello_module_t {
    struct hw_module_t common;
};

struct hello_device_t {
    struct hw_device_t common;
    int fd;
    int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);
    int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);
};

__END_DECLS


#endif

 

step2:  进入到hardware/libhardware/modules 目录，新建hello 目录，并添加hello.c 文件。

hello.c

#include <hardware/hardware.h>
#include <hardware/hello.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <cutils/log.h>
#include <cutils/atomic.h>
#include <android/log.h>

#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,"hello_stub",__VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,"hello_stub",__VA_ARGS__)

#define LOG_TAG "HelloStub"

#define DEVICE_NAME "/dev/hello"
#define MODULE_NAME "Hello"
#define MODULE_AUTHOR "y041039@gmail.com"

/*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*/
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 = {
 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,
}
};
/* 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 */


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));
    
      if(!dev) 
      {
        LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
        return -EFAULT;
      }
    
      memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));
      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) {
        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.");
     
      return 0;
}

/*

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
uevent.rc 文件，往里面添加一行：
/dev/hello 0666 root root

*/


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;
}

step3: 继续在hello 目录下新建Android.mk 文件：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_LDLIBS := -llog

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。

 

step4: 编译hello.default.so

cd hardware/libhardware/moudles/hello

mm

编译成功后，就可以在out/target/product/maguro/system/lib/hw 目录下看到hello.default.so 文件了。

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。