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】

本文转载自：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：

 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：

 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：

 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：

 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。