android jni调用ioctl实现

系统源码版本：android5.1
ndk版本：android-ndk-r17
Android Studio版本: 3.2
硬件：核心板为64bit

需求：屏幕供应商提供升级程序cpp文件源码，操作/dev/i2c-1，调用ioctl读写数据。需要编写App，调用cpp源码相关接口，App目标平台为Android P，cpp源码与Android平台无关。由于cpp源码平台无关，因此可以采用android 5.1源码的头文件来支持jni so的编译。这样App运行到Android P上运行就不会出问题。
注意：如果cpp源码中引用了某些头文件中定义的宏，而Android P的定义与Android 5.1如果宏定义值不一致，这将会出现问题，因为宏定义在编译时就会进行替换。

方案一：NDK直接编译：

失败方案，cpp源码引用的头文件较少时可以使用。详细的编写过程，参见方案二。
1. Android.mk：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := libScreenUpdateJni
LOCAL_SRC_FILES := screen_update.cpp \
                   core.cpp \
                   update.cpp \
                   i2c.cpp
LOCAL_LDLIBS := -lm -llog
LOCAL_CFLAGS += -I/home/xxx/sourcecode/frameworks/native/include \
                -I/home/xxx/sourcecode/system/core/include
#include下添加其他的.h文件
#LOCAL_C_INCLUDES += 与LOCAL_CFLAGS += -I效果类似
LOCAL_C_INCLUDES += \
	$(LOCAL_PATH) \
	$(LOCAL_PATH)/include

#LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

2.Application.mk:

APP_MODULES := libScreenUpdateJni
APP_ABI := armeabi-v7a
APP_PLATFORM := android-21

3.build.gradle:

  defaultConfig {  
        ndk {
            abiFilters "armeabi-v7a"
        }
    }

    // ndk-build模式
    externalNativeBuild {
        ndkBuild {
            // Provides a relative path to your ndkBuild script.
            path file("src/main/jni/Android.mk")
        }
}

这种便捷方式编译失败，原因为system/core/include下的头文件与ndk中的头文件有冲突，导致某些struct变量定义冲突。解决这些冲突，需要从源码中提取出所有cpp源码include的头文件，由于源码引用的头文件非常多，因此这个工作比较繁琐，放弃此方案。
直接采用方案二。

方案二：
Jni so由源码base中编译出，导入Android Studio中load调用。

1.编写java文件：
ScreenUpdateImpl.java:

package com.neusoft.screenupdate;

public class ScreenUpdateImpl {
    public native int SynapticsRmi4Init();
    public native int SynapticsRmi4FwuUpdater(String PathFwImage,int ImageFwId);
    static {
        System.loadLibrary("ScreenUpdateJni");
    }
}

2.生成jni头文件：
在终端中生成jni头文件：

cd screenupdate/src/main/java/com/neusoft/screenupdate
javac ScreenUpdateImpl.java  //这将生成对应的ScreenUpdateImpl.class
cd screenupdate/src/main
javah -d jni -classpath ./java com.neusoft.screenupdate.ScreenUpdateImp
//这将生成com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl.h

3.编写cpp文件
将com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl.h文件内容拷贝至screenupdate.cpp：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include 
#include 
#include "synaptics_tp_i2c.h"
#include "synaptics_rmi4_fw_update.h"


/* Header for class com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl */

#ifndef _Included_com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl
#define _Included_com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl
#ifdef __cplusplus
#define TAG "screenupdatejni" // 这个是自定义的LOG的标识  
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,TAG ,__VA_ARGS__) // 定义LOGD类型   
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,TAG ,__VA_ARGS__) // 定义LOGI类型  
extern "C" {
#endif

char* jstringToChar(JNIEnv* env, jstring jstr) {
    char* rtn = NULL;
    jclass clsstring = env->FindClass("java/lang/String");
    jstring strencode = env->NewStringUTF("utf-8");
    jmethodID mid = env->GetMethodID(clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B");
    jbyteArray barr = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(jstr, mid, strencode);
    jsize alen = env->GetArrayLength(barr);
    jbyte* ba = env->GetByteArrayElements(barr, JNI_FALSE);
    if (alen > 0) {
        rtn = (char*) malloc(alen + 1);
        memcpy(rtn, ba, alen);
        rtn[alen] = 0;
    }
    env->ReleaseByteArrayElements(barr, ba, 0);
    return rtn;
}


/*
 * Class:     com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl
 * Method:    SynapticsRmi4Init
 * Signature: ()I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl_SynapticsRmi4Init
        (JNIEnv * env, jobject object){
    return 0;
}
/*
 * Class:     com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl
 * Method:    SynapticsRmi4FwuUpdater
 * Signature: (Ljava/lang/String;I)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_neusoft_screenupdate_ScreenUpdateImpl_SynapticsRmi4FwuUpdater
        (JNIEnv * env, jobject object, jstring path, jint id){
    LOGD("SynapticsRmi4FwuUpdater jni called");
   
    return 0;
}


#ifdef __cplusplus
}
#endif

4.Android.mk:

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := libScreenUpdateJni
LOCAL_SRC_FILES := screen_update.cpp \
                   core.cpp \
                   update.cpp \
                   i2c.cpp
LOCAL_LDLIBS := -llog
#下面注释掉，因为源码base的编译环境中已经有这些include path。
#LOCAL_CFLAGS += -I/home/zjs/ecarxframework/frameworks/native/include \
                -I/home/zjs/ecarxframework/system/core/include
LOCAL_C_INCLUDES += \
        $(LOCAL_PATH) \
        $(LOCAL_PATH)/include

#LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

5.Android Studio配置
第4步中会生成/system/lib/libScreenUpdateJni.so
/system/lib64/libScreenUpdateJni.so
在App src的同级目录建立libs文件夹，建立arm64-v8a及armeabi文件夹，分别拷贝64bit及32bit的对应so至对应的文件夹。
Build.gradle：

 //默认为jniLibs文件夹，其他路径需要指定。
    sourceSets.main{
        jniLibs.srcDirs = ['libs']
    }

MainActivity.java:

package com.neusoft.screenupdate;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.HandlerThread;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;

public class MainActivity extends Activity {

    private static final String TAG = "screenupdate";
    private ScreenUpdateImpl mScreenUpdate;
    private String mImagePath = "screen_update.img";
    private static final int SCREEN_UPDATE = 1;

    HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("screenupdate");
    Handler mHandler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mScreenUpdate = new ScreenUpdateImpl();
        //mScreenUpdate.SynapticsRmi4Init();
        Button updateBtn = (Button) findViewById(R.id.screenupdate);
        handlerThread.start();
        mHandler = new Handler(handlerThread.getLooper()){
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
                switch (msg.what) {
                    case SCREEN_UPDATE:
                        int ret = mScreenUpdate.SynapticsRmi4FwuUpdater(mImagePath,0);
                        Log.d(TAG, "SynapticsRmi4FwuUpdater ret:" + ret);
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
        };
        updateBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                mHandler.sendEmptyMessage(SCREEN_UPDATE);
            }
        });
    }
}

升级过程耗时，需要handlerthread支持。
App添加shareduserid，platform签名，保证system权限。
至此已经完成调用。

6.调试问题
权限：
/dev/i2c-1设备文件owner为root，权限600，system权限的app也无法操作。
open时的errno为-13，权限拒绝。
正常需要写有root权限的service端，客户端跨进程调用ioctl才可以。
chmod 777 /dev/i2c-1暂且解决

ioctl失败：
第一次生成app时测试，在权限设置777后，open能够成功，但是ioctl失败，原因为那次app只是使用了32bit的so，而核心板及板载系统均为64bit。正常的情况下，对Ioctl的调用，会走unlock_ioctl，但在32位系统64位的内核上面会走compat_ioctl接口，很可能是这个原因导致ioctl失败。
通过showmap pid查看App进程调用的so，发现确实是32bit so的问题。将arm64的so添加重新生成App，此时showmap可以看到调用的so的dex都是arm64的。此时调用成功。