Android系统中硬件访问服务框架（JNI HAL）及实例

在学习了硬件访问服务框架之后，以led为例，总结了Android app通过服务访问硬件的框架

实现：
1. JNI和HAL
  //用来注册JNI本地方法（jniRegisterNativeMethods）
  实现com_android_server_LedService.cpp

  //实现HAL本地方法调用c函数：open、close、ioctl 具体实现参考文章最后
  hal_led.c
  hal_led.h
2. 修改onload.cpp
  register_android_server_LedService(env); 调用各个硬件JNI中的注册本地方法的接口函数  进行本地方法的注册
  最终编译生成libandroid_servers.so
3. 修改SystemServer.java 创建一个LedService对象并add这个service
  System.loadLibrary(“android_servers”); //加载库，执行jniOnLoad方法
  LedService led = new LedService();
  ServiceManager.addService(“led”, led);
4. 创建LedService.java 去调用JNI提供的native方法
  这个LedService类要继承ILedService接口，实现接口中的方法。至此，一个LedService服务就创建成功了，但是最终要通过步骤3将这个服务添加到系统中通过service_manager这个进程来进行管理所有的服务。
5. 创建ILedService.java接口，供app使用
  这个接口通过编写一个对应的ILedService.aidl文件然后mmm编译在out目录下生成对应的ILedService.java接口， 参考IVibratorService.aidl文件。

编写HAL代码：
  JNI 向上提供本地函数，向下加载HAL文件并调用 HAL的函数
  HAL 负责访问驱动程序执行硬件操作

JNI加载HAL的实质是JNI如何使用dlopen来加载HAL的动态库
1. JNI如何使用HAL
  a. 使用hw_get_module获得hw_module_t结构体
  b. 调用module->methods->open(module, name, &device); // name – 设备的名字，一个so可能包含多个device
调用moudle的open函数获取一个hw_device_t结构体（设备结构体）。
(light_device_t*)device; //并且将设备结构体转换为自定义的结构体
2. HAL怎么写
  a. 要实现一个名字为HMI的hw_module_t结构体
  b. 要实现一个open函数，根据传入的name返回一个设备自定义结构体，这个结构体的第一成员是hw_device_t结构体。

对修改或者新加的文件处理：
led_hal.c
  hardware/libhardware/modules/led
  mk文件可以cp ../vibratory/Android.mk进行修改
led_hal.h
  hardware/libhardware/include/hardware
  com_android_service.led.cpp
  frameworks/base/services/core/jni

ILedLService.aidl
  frameworks/base/core/java/android/os/ILedService.aidl
  frameworks/base$ vi Android.mk进行修改
  生成.java需在当前目录下执行mmm命令

SystemServer.java
  frameworks/base/services/java/com/android/server

LedService.java
  frameworks/base/services/core/java/com/android/server
  修改frameworks/base/services/core/Android.mk

onload.cpp
  frameworks/base/services/core/jni
  修改frameworks/base/services/core/jni/Android.mk

mmm frameworks/base/services
mmm hardware/libhardware/modules/led
make snod
./gen-img.sh
从新烧写system.img

最后app如何使用：
1. as工程要包含什么？
  out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates/classes.jar
2. 怎么包含
  a. Creating a module library and adding it to module dependencies
  file->project structure->+ ->import .jar ->classer.jar
  file->project structure->app->dependencies ->+ module depends -> classer
  b. 编译报错：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
  修改build.gradle，添加

dexOptions {
    javaMaxHeapSize "4g"
}

  c. 编译报错： Too many field references Building Apps with Over 65K Methods
  修改build.gradle

android {
    defaultConfig {
        multiDexEnabled true

dependencies {
    compile 'com.android.support:multidex:1.0.1'

  修改AndroidManifest

<application
    android:name="android.support.multidex.MultiDexApplication"

关于他们之间的关系：

最后附上相关代码：
LedService.java

/*************************************************************************
    > File Name: LedService.java
    > Author: hanp 
    > Mail: [email protected] 
    > Created Time: 2017年07月26日 星期三 16时23分18秒
 ************************************************************************/
package com.android.server;

import android.os.ILedService;
import android.util.Slog;


/* 调用本地native方法，操作硬件 */
public class LedService extends ILedService.Stub
{
    private static final String TAG = "LedService";

    public LedService()
    {
        Slog.i(TAG, "public LedService()");
        native_ledOpen();
    }

    public void ledCtrl(int which, int status) throws android.os.RemoteException
    {
        Slog.i(TAG, "ledCtrl(int which = "+which+", int status = "+status+")");
        native_ledCtrl(which, status);
    }

    public static native void native_ledOpen();
    public static native void native_ledCtrl(int which, int status);
    public static native void native_ledClose();

}

SystemService.java

/* 向servicemanger添加一个service */
Slog.i(TAG, "Led Service");
LedService led = new LedService();
ServiceManager.addService("led", led);

com_android_service_LedService

/*************************************************************************
  > File Name: com_android_server_LedService.cpp
  > Author: hanp
  > Mail: [email protected] 
  > Created Time: 2017年07月26日 星期三 16时53分51秒
 ************************************************************************/

#include
#include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"
#include 
#include 
#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"

#include 
#include 
#include 

#define    LOG_TAG    "LedService"

namespace android
{

static led_device_t * led_dev;

JNIEXPORT void JNICALL ledOpen(JNIEnv * env, jclass cls)
{
    jint err;
    hw_device_t * device;
    hw_module_t * module;


    ALOGI("JNI native method led_open ...");

    /* 1. get modules hw_get_module */
    /* 2. call module->methods->open method get a hw_device_t structure */
    /* 3. call led_open */
    err = hw_get_module("led", (hw_module_t const**)&module);
    if (err == 0) {
        err = module->methods->open(module, NULL, &device);
        if (err == 0) {
            led_dev = (led_device_t*)device;
            led_dev->led_open(led_dev);
        }
        else {
            ALOGI("JNI native get module err ...");
        }
    }

    return;
}

JNIEXPORT void JNICALL ledClose(JNIEnv * env, jclass cls)
{
    ALOGI("JNI native method led_close ...");
}


/* status 0 -- off   1 -- on */
JNIEXPORT void JNICALL ledCtrl(JNIEnv * env, jclass cls, jint which, jint status)
{
    ALOGI("JNI native method led_ctrl ...");

    led_dev->led_ctrl(led_dev, which, status);

    return;
}

const JNINativeMethod methods[] = {
    {"native_ledOpen",  "()V", (void *)ledOpen},
    {"native_ledClose", "()V", (void *)ledClose},
    {"native_ledCtrl",  "(II)V", (void *)ledCtrl},
};

int register_android_server_LedService(JNIEnv *env)
{
    ALOGI("JNI native method register_android_server_LedService ...");
    /* 将本地method注册到LEDService这个服务中*/
    return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/LedService", methods, NELEM(methods));
}

};

hal_led.c

/*************************************************************************
    > File Name: led_hal.c
    > Author: hanp
    > Mail: [email protected] 
    > Created Time: 2017年07月31日 星期一 15时00分30秒
 ************************************************************************/

#include
#include 
#include 

#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "led.h"

#define  LOG_TAG   "LedHal"

/* 1. 定义一个名字为HMI的hw_device_t类型的结构体 */

/* 2. 实现一个open函数，并根据传入的name返回一个自定义的设备结构体 （led_device_t） */

/* 3. 根据传入name的定义一个自定义的设备结构体 -- led_device_t, 这个结构体的第一个成员是hw_device_t结构体 */

static int fd;

static void led_open(led_device_t * dev)
{
    fd = open("/dev/led", O_RDWR);
    ALOGI("hal method led_open ...");
    if (fd < 0)
    {
        ALOGI("hal method led_open open /dev/led err ...");
        return ;    
    }

}

static int led_close(struct hw_device_t * dev)
{
    ALOGI("hal method led_close ...");
    close(fd);

    return 0;
}

static void led_ctrl(led_device_t * dev, int which, int status)
{
    ALOGI("hal method led_ctrl ...");
    switch (status)
    {
    case 1:
        ioctl(fd, LED_ON, which);
        break;
    case 0:
        ioctl(fd, LED_OFF, which);
        break;
    default:
        ALOGI("hal method led_ctrl invaled argument ...");
        break;
    }
}

static led_device_t led_device = {
    .common = {
        .tag   = HARDWARE_DEVICE_TAG,
        .close = led_close,
    },

    .led_open = led_open,
    .led_ctrl = led_ctrl,
};


static int led_device_open(const hw_module_t* module, const char* id, hw_device_t** device)
{
    *device = &led_device;      //通过参数，传回led_device_t结构体

    return 0;
}

static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {
    .open = led_device_open,
};

struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {   //#define    HAL_MODULE_INFO_SYM   HMI
    .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
    .id = "led",
    .methods = &led_module_methods,
};