android驱动学习---led实验

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驱动： 
内核：android-kernel 2.6.36  （必须对应你的板子上内核，不然会出现insmod错误) 
目的：通过android应用层用户空间访问内核空间驱动程序。 
实验：Button控件，点亮和熄灭LED。 
注明：android应用层访问驱动，一般有2种方法来访问到硬件驱动程序。 
这里讲解个人看法，各位别介意。 
1： 应用层 ---> framwork层JNI ---> 驱动c 
2:  应用层 ---> framwork层JNI ---> 硬件抽象层HAL ----> 驱动c 

2种方法，各有各的好处，第1种，方便与驱动调试实验，只要编译好ko文件和libxxx.so文件，放入小机就可以立即调试了。 
第2种JNI方法有些改变和增加了HAl，对驱动有了封装，简单来讲，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。不要误会android把驱动分成两半了，其实android只是在驱动的调用接口上在增加一层对应接口功能来让framwork层JNI来调用。比如，驱动有read接口，HAl层就是封装read接口，做一个 hal_read接口，里面调用read接口，然后把hal_read接口给JNI调用。 
明白了吗？这方面有人讲得非常好，请点击此： 

http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988 
好处就是对对厂家来说能把商业秘密隐藏起来，我们做驱动实验的话，操作会极其复杂，不过对理解android整个系统都是极其用用的，因为它从下到上涉及到了android系统的硬件驱动层，硬件抽象层，运行时库和应用程序框架层等等。 

这里目前只将第1种方法的实现：在此之前，请大家了解下JNI的编程方法，JNI是一种为JAVA和C、C++之间能互相访问所提供的编程接口。推荐此教材(见附件)： 

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驱动： 

#include <linux/module.h>               /* For module specific items */
#include <linux/moduleparam.h>          /* For new moduleparam's */
#include <linux/types.h>                /* For standard types (like size_t) */
#include <linux/errno.h>                /* For the -ENODEV/... values */
#include <linux/kernel.h>               /* For printk/panic/... */
#include <linux/fs.h>                   /* For file operations */^M
#include <linux/ioport.h>               /* For io-port access */
#include <linux/platform_device.h>      /* For platform_driver framework */
#include <linux/init.h>                 /* For __init/__exit/... */
#include <linux/uaccess.h>              /* For copy_to_user/put_user/... */
#include <linux/io.h>                   /* For inb/outb/... */
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>               /*kamlloc */
//#include <asm-generic/ioctl.h>

 //ioctl 命令码建议规范化。
#define CMD_FLAG  'i'
#define LED_ON          _IOR(CMD_FLAG,0x00000000,__u32)
#define LED_OFF     _IOR(CMD_FLAG,0x00000001,__u32)

static int  major =0;
static struct class *led_class;
struct cdev_led {
    struct cdev cdev;
}; //建议用2.6的注册方法，2.4的已经离我们越来越远了。
struct cdev_led *led_dev;

static int led_ioctl(struct file* filp,unsigned int cmd,unsigned long argv)
{
    printk(KERN_INFO "entry kernel.... \n");

    switch(cmd)
    {
        case LED_ON:
        {
            gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),0);  //LED1 亮  gpkdat[4]
            printk(KERN_INFO "led on \n");
            break;
        }
        case LED_OFF:
        {
            gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),1);  //LED1 灭   gpkdat[4]
            printk(KERN_INFO "led off \n");
            break;
        }
        default:
            return -EINVAL;
    }
    return 0;
}


//open
static int led_open(struct inode* i_node,struct file* filp)
{
    printk(KERN_INFO "open init.... \n");
    int err;
    err = gpio_request(S3C64XX_GPK(4),"led1");  //请求gpkcon0[4]控制权。
    if(err<0)
    {
        printk(KERN_INFO "gpio request faile \n");
        return err;
    }
    gpio_direction_output(S3C64XX_GPK(4),1); // 设置gpkcon0[4] 为输出模式

    return 0;
}

//close
static void led_close(struct inode* i_node,struct file* filp)
{
printk(KERN_INFO "close init \n");
    gpio_free(S3C64XX_GPK(4)); //释放
    return ;
}

/* file operations */
struct file_operations fops={
    .owner  = THIS_MODULE,
    .open   = led_open,
    .unlocked_ioctl = led_ioctl, // 特别注意从2.6.36以后ioctl已经移除，内核里面用unlocked_ioctl和compat_ioctl. 应用层不变，仍是ioctl调用。
    .release= led_close,
};

static int __init led_init(void)
{
printk(KERN_INFO "init .... \n");
    dev_t dev_no;
    int result,err;
    err = alloc_chrdev_region(&dev_no,0,1,"my_led"); //动态申请设备号
    if(err<0)
    {
        printk(KERN_INFO "ERROR\n");
        return err;
    }
    major = MAJOR(dev_no);
    led_dev = kmalloc(sizeof(struct cdev_led),GFP_KERNEL);
    if(!led_dev)
    {
        result = -ENOMEM;
        goto fail_malloc;
    }
    memset(led_dev,0,sizeof(led_dev));

    cdev_init(&led_dev->cdev,&fops); // 初始化cdev
    led_dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
    result = cdev_add(&led_dev->cdev,dev_no,1); //加载设备
    if(result <0)
    {   printk(KERN_INFO "error\n");
        goto fail_add;
    }
    led_class = class_create(THIS_MODULE,"myled");  //在sys/class下创建sysfs文件
    device_create(led_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"myled"); //动态创建设备文件  /dev/myled， 以后不用手动创建了
    return 0;
fail_add:
    kfree(led_dev);
fail_malloc:
    unregister_chrdev_region(dev_no,1);
    return result;

}

static void __exit led_exit(void)
{
    dev_t dev_no=MKDEV(major,0);

    unregister_chrdev_region(dev_no,1);
    cdev_del(&led_dev->cdev);
    kfree(led_dev);
    device_destroy(led_class,dev_no);
    class_destroy(led_class);
      printk(KERN_INFO "exit........ \n");
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_AUTHOR("koliy <[email protected]>");
MODULE_DESCRIPTION("ARM test led");
MODULE_LICENSE("GPL");

个人建议：编写驱动最好尽量使用定义好的gpio接口：如： 
gpio_direction_output(S3C64XX_GPK(4),1) 
gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),1); 
方面让人一看就明白。对于程序的规范有很大的帮助。 

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Makefile: 

KERN_DIR = /android/linux-2.6.36-android
all:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` clean

obj-m   += android_led.o

: make  -C  ：进入指定的内核目录，使用内核里面的Makefile文件 这里须指定好你的内核存放路径。 
M=`pwd`  modules : 表示编译当前目录为模块  此处不是单引号，是键盘上数值1键左边的按键，请注意了。 
    Obj-m +=android_led.o   : 要编译的模块名称。此文件由内核里的Makefile生成，改好文件名相同就行。 
编译：(你的驱动目录路径下)# make 
生成xxx,ko 模块文件。 
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应用层：android 控件 
这方面，请安装好 eclipse  和android -sdk。不了解，请网上查找资料。 

public class LedControl extends Activity implements OnClickListener {
    private Button led1_on;
    private Button led1_off;
    public int led_on = 1;
    public int led_off = 2;
    public int fd =0;

    static {
        try{
            Log.i("JNI","try to load libled.so");
            System.loadLibrary("led");
    //加载本地库,也就是JNI生成的libxxx.so文件，下面再说。
        }catch (UnsatisfiedLinkError ule){
            Log.e("JNI","WARNING: Could not load libled.so");
        }
    }
    //JNI 接口，为JAVA能跟C 交互。Java 怎么使用这些接口，请了解下资料。这点很重要，这里只是简单的方法。
    public static native int openled();
    public static native void closeled();
    public static native int ioctl(int led_num,int on_off);

    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        fd =this.openled(); // 调用JNI 接口来打开/dev/myled 设备 ，注意前面要加个对象。
        if(fd<0)
        {
            setTitle("open device faile!");
            finish();
        }else{
            setTitle("open device success!");
        }
        findById();
        setOnClickListener();
    }

    private void findById(){
        led1_on = (Button)findViewById(R.id.bt_led1);
        led1_off=(Button)findViewById(R.id.bt_led2);
    }
    private void setOnClickListener(){
        led1_on.setOnClickListener(this);
        led1_off.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        // TODO Auto-generated method stub
        switch(v.getId()){

            case R.id.bt_led1: {
                this.ioctl(1,led_on); // led1  on
                break;
            }
            case R.id.bt_led2:{
                this.ioctl(1,led_off);  // led1 off
                break;
            }
        }

    }

    protected void onDestroy(){
        super.onDestroy();
        this.closeled();
    }

    }

布局：
 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    >
<TextView
    android:id="@+id/position"
    android:layout_centerInParent="true"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textSize="25sp"
    android:text=" led "
    />
<Button
    android:id="@+id/bt_led1"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textSize="18sp"
    android:text="LED1 on"
    android:layout_toLeftOf="@+id/position"
    android:layout_centerHorizontal="true"
    android:layout_alignTop="@+id/position"
    />
<Button
    android:id="@+id/bt_led2"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textSize="18sp"
    android:text="LED1 off"
    android:layout_toRightOf="@+id/position"
    android:layout_alignTop="@+id/position"
    />
</RelativeLayout>

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这些都是简单的，下面讲解下JNI： 
JNI：在工程文件目录下，新建 jni目录，里面新建led.c 文件，里面编写JNI方法。 

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include<jni.h>  // 一定要包含此文件
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include "android/log.h"
//驱动里的命令码.
#define CMD_FLAG 'i'
#define LED_ON      _IOR(CMD_FLAG,0x00000000,__u32)
#define LED_OFF     _IOR(CMD_FLAG,0x00000001,__u32)

#define DEVICE_NAME "/dev/myled"
int fd ;

static const char *TAG="led";
#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,  TAG, fmt, ##args)
#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)
#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)

/* * Class:     Linuxc
* Method:    openled
* Signature: ()I
*/
 JNIEXPORT Jint JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_openled(JNIEnv* env, jclass mc)
{
    fd = open(DEVICE_NAME,O_RDWR);
    if(fd<0)
    {
        LOGI("don't open dev");
        return -1;
    }
    else
        LOGI("open success");
    return fd;
}
/* * Class:     Linuxc
* Method:    clsoeled
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_closeled(JNIEnv* env, jclass mc)
{
    LOGI("dev close");
    close(fd);
}


JNIEXPORT jint JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_ioctl
(JNIEnv* env,jclass mc, jint a, jint b)
{       int tmp = b;
    if(tmp==1){

        //int err= write(fd,&tmp,sizeof(tmp));
        LOGI("led on");
        ioctl(fd,LED_ON,NULL);
    }
    else{
//int err= write(fd,&tmp,sizeof(tmp));
    LOGI("led1 off");
    ioctl(fd,LED_OFF,NULL);
    }
    return 0;
}

Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_ioctl : 

tw_com_mini6410_led_LedControl: 包名+ 类名： 
在这里特别说明下,JNI的格式规范要注意的地方： 
1.函数声明的格式： 
  因JNI会把 '_' 转换成' . ' 所以在类名和函数接口中不要出现' _ ',以免应用层调用不到JNI接口,这方面对初学者来说极其重要，所以用eclipse生成的android类文件，最好改下类名。不了解对实验的热情打击比较重。 
2.JNI函数分本地方法和静态方法。 
  本地方法： 
        public native int jni();  // 不带static 声明. 
  对应的 JNI 函数中参数的定义有改动： 
        Java_xx_xx_LedControl_jni(JNIEnv*env, jobject obj) 
  静态方法： 
         public static native int jni();  // 带static 声明. 
  对应的 JNI 函数中参数的定义有改动： 
        Java_xx_xx_LedControl_jni(JNIEnv*env, jclass cls) 

注意 jobject 和jclass的变动。 

请一定要去了解下JNI。 
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编译： 
     网上有别的方法javah -jni来编译生成此 JNI接口的头文件，可以根据头文件声明好的接口来完善。 
     不过，本人怎么编译都无法生成，没办法，只要手打了，还要JNI格式都很规律。 
由于不用命令来生成LIbxxx.so文件。所以必须要用到NDK工具。请网上下载。 
在你的Ndk 目录下创建一个JNI文件目录。 

把整个应用工程文件，放入JNI下。 
进入 (ndk目录路径)/JNI/(应用工程文件)/jni/  
新建  Android.mk 文件 

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

TARGET_PLATFORM := android-3
LOCAL_MODULE    := led   //模块名  libled.so
LOCAL_SRC_FILES := led.c   //要编译的文件。
LOCAL_LDLIBS    := -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

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----- 
回到 (ndk目录路径)/JNI/(应用工程文件)/  路径下 
输入命令 ： ../../ndk-build 

会生成 libs 和obj 2个文件。 Libled.so文件放在 libs /armeabi/ 下 

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实验： 
     好了所有的需要的文件已经完成，现在开始实验了。再此之前，请确认自己的 
开发板里的android里加入好了busybox工具。因需要insmod rmmod 等命令。 
没有的话，请网上查找教材。 
Adb shell 
#Mkdir  mydev 
#exit 
Adb push  d:\android_led.ko    /mydev 
Adb shell 
#cd mydev 
#chmod 777 android_led.ko 
#insmod android_led.ko 
#lsmod  //查看是否加载上了。卸载命令 rmmod  android_led  不要加.ko 
# cat /proc/devices   //也可以查看设备号和设备名。 
#ls -l /dev/myled     //同样。 
此时myled 权限需要修改。 
#chmod 777 /dev/myled 

---------- 
Libled.so:  JNI所生成的so文件 
Adb push d:\libled.so /system/lib/hw/ 一定要放在这里，应用层才能加载上 
#chmod 766 /system/lib/hw/libled.so 
-------------- 
好了，用eclipse把应用apk安装到开发板上，启动开看效果。或者用Sd开也可以。 
这里说下，可能会出现的问题，当应用调用JNI接口时，会提示找不到native的接口。 
仔细检查，方法格式多对，就是掉用不到，可以重新编写下JNI接口，和换接口名。对于这种问题，实在是让人调试到崩溃。复杂点的话，最好在jni方法里面指定好class。 
这方面最好了解下JNI资料。 
在开始时总会遇到很多问题，请多使用网络。