转载注明出处,作者:K_Linux_Man, 薛凯 山东中医药大学,给文章内容引入个人毕业设计。
开发平台:farsight s5pc100-a
内核:linux2.6.29
环境搭配:有博文介绍
开发环境:Ubuntu 、Eclipse
首先强调一下要点:
1.编写android驱动时,首先先要完成linux驱动,因为android驱动其实是在linux驱动基础之上完成了HAL层(硬件抽象层),如果想要测试的话,自己也要编写java程序来测试你的驱动。
2.android的根文件系统是eclair_2.1版本。我会上传做好的根文件系统提供大家。这里要说的是,android底层内核还是linux的内核,只是进行了一些裁剪。做好的linux内核镜像,这个我也会上传给大家。android自己做了一套根文件系统,这才是android自己做的东西。android事实上只是做了一套根文件系统罢了。
假设linux驱动大家都已经做好了。我板子上有四个灯,通过ioctl控制四个灯,给定不同的参数,点亮不同的灯。
linux驱动代码因平台不同而有所不同,这就不黏代码了。
这是我测试linux驱动编写的驱动,代码如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/ioctl.h> #define LED_ON _IO ('k',1) #define LED_OFF _IO ('k',2) int main() { int i = 0; int dev_fd; dev_fd = open("/dev/led",O_RDWR); if ( dev_fd == -1 ) { printf("Cann't open file /dev/led\n"); exit(1); } while(1) { ioctl(dev_fd,LED_ON,1); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_OFF,1); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_ON,2); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_OFF,2); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_ON,3); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_OFF,3); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_ON,4); sleep(1); ioctl(dev_fd,LED_OFF,4); sleep(1); } return 0; }
下面开始把linux驱动封装成android驱动。
首先介绍一下android驱动用到的三个重要的结构体,
struct hw_module_t;
struct hw_device_t;
struct hw_module_methods_t;
android源码里面结构体的声明
typedef struct hw_module_t { uint 32_t tag; uint16_t version_major; uint16_t version_minor; const char *id; const char *name; const char *author; const hw_module_methods_t *methods; void* dso; uint32_t reserved[32-7]; } hw_module_t;
typedef struct hw_device_t { uint32_t tag; uint32_t version; struct hw_module_t* module; uint32_t reserved[12]; int (*close) (struct hw_device_t *device); }hw_device_t;
typedef struct hw_module_methods_t { int (*open) (const struct hw_module_t *module, const char *id, struct hw_device_t **device); } hw_module_methods_t;
我们经常会用到这三个结构体。
android驱动目录结构:
led
|--- hal
| |----jni
| |----- Android.mk
| |----com_farsgiht_server_ledServer.cpp
| |----stub
| |---- include
| | |-----led.h
| |-----module
| |-----Android.mk
| |-----led.c
|--- linux_drv
首先我们要编写一个stub(代理),代理的意思是,针对你所特有的设备,你找一个代理人就可以帮你完成,它是操作linux驱动的第一层。
编写头文件,名字led.h
代码如下;
#include <hardware/hardware.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <cutils/log.h> #include <cutils/atomic.h> #define LED_HARDWARE_MODULE_ID "led" struct led_module_t { struct hw_module_t common; }; struct led_control_device_t { struct hw_device_t common; int (*set_on) (struct led_control_device_t *dev, int arg); int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int arg); }; struct led_control_context_t { struct led_control_device_t device; };
struct hw_module_t sturct hw_device_t 这两个结构体不能直接使用,所以进行了一下封装(继承)。
led_module_t 继承 hw_module_t
led_control_device_t 继承 hw_device_t
led_control_context_t 继承 led_control_device_t
在led_control_device_t 结构体有函数指针的声明,因为后面代码中会给这些函数指针赋值
编写led.c
代码如下:
#define LOG_TAG "LedStub" #include <hardware/hardware.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <cutils/log.h> #include <cutils/atomic.h> #include <sys/ioctl.h> #include "../include/led.h" #define LED_ON _IO ('k',1) #define LED_OFF _IO ('k',2) int fd; static int led_set_on(struct led_control_device_t *dev, int arg) { LOGI("led_set_on"); ioctl(fd, LED_ON, arg); return 0; } static int led_set_off(struct led_control_device_t *dev, int arg) { LOGI("led_set_off"); ioctl(fd, LED_OFF, arg); return 0; } static int led_device_close(struct hw_device_t *device) { struct led_control_context_t *context = (struct led_control_context_t *)device; if(context) free(context); close(fd); return 0; } static int led_device_open(const struct hw_module_t *module, const char *name, struct hw_device_t **device) { struct led_control_context_t *context; LOGD("led_device_open"); context = (struct led_control_context_t *)malloc(sizeof(*context)); memset(context, 0, sizeof(*context)); context->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG; context->device.common.version = 0; context->device.common.module= module; context->device.common.close = led_device_close; context->device.set_on = led_set_on; context->device.set_off = led_set_off; *device = (struct hw_device_t *)&(context->device); if((fd = open("/dev/led",O_RDWR)) == -1) { LOGI("ERROR: open"); }else { LOGI("open led device ok\n"); } return 0; } static struct hw_module_methods_t led_module_methods = { open:led_device_open }; const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { common:{ tag: HARDWARE_MODULE_TAG, version_major:1, version_minor:0, id:LED_HARDWARE_MODULE_ID, name:"led_stub", author:"K_Linux_Man", methods: &led_module_methods, }, };
首先先看 struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM。这个结构体的名字必须是这个名字,否则系统无法找到led_module_t这个结构体。
然后对led_module_t 里的成员hw_module_t结构体赋值。最关键的为id和methods两个成员的赋值,id必须要赋值,因为后面有个函数要找到hw_module_t就是通过id号去找的。 methods被赋值之后,上层的jni才能去调用。
接着看methods 结构体里的成员就一个,open函数指针,对这个函数指针进行了赋值,赋了led_device_open函数,这个函数实现的主要就是分配led_control_context_t结构体空间,并对成员进行赋值。注意hw_device_t 里的成员module、close必须赋值。
函数指针赋值:
context->device.set_on = led_set_on;
context->device.set_off = led_set_off;
下面这句话的用意是,传进来的device指针赋予新的值,只要调用这个函数,传进来的二级指针所指向的一级指针就有值了(二级指针改变了一级指针的指向,你可以看我写的 int*p 和 int **p 博文)。
*device = (struct hw_device_t *)&(context->device);
接着就是打开设备文件,得到fd
led_set_on();里面调用ioctl;
led_set_off();里面调用ioctl;
接下来写jni了。。com_farsight_server_ledServer.cpp文件
文件代码:
#define LOG_TAG "ledService" #include "utils/Log.h" #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <assert.h> #include <jni.h> #include "../stub/include/led.h" static led_control_device_t *sLedDevice = NULL; static jint led_set_on(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg) { if(sLedDevice) { LOGI("led_set_on"); sLedDevice->set_on(sLedDevice, (int)arg); }else { LOGI("sLedDevice is NULL"); }; return 0; } static jint led_set_off(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg) { if(sLedDevice) { LOGI("led_set_off"); sLedDevice->set_off(sLedDevice, (int)arg); }else { LOGI("sLedDevice is null"); } return 0; } static inline int led_control_open(const struct hw_module_t *module, struct led_control_device_t **device) { LOGI("led_control_open"); return module->methods->open(module, LED_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t **)device); } static jint led_init(JNIEnv *env, jclass clazz) { led_module_t const *module; LOGI("led_init"); if(hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t **)&module) == 0) { LOGI("get Module OK"); if (led_control_open(&module->common, &sLedDevice) != 0) { LOGI("led_init error"); return -1; } } LOGI("led_init success"); return 0; } static const JNINativeMethod gMethods[] = { {"_init", "()Z", (void *)led_init}, {"_set_on", "(I)I", (void *)led_set_on}, {"_set_off", "(I)I", (void *)led_set_off}, }; static int registerMethods(JNIEnv *env) { static const char * const kClassName = "com/farsight/server/ledService"; jclass clazz; clazz = env->FindClass(kClassName); if(clazz == NULL) { LOGE("Can't find class %s\n", kClassName); return -1; } if(env->RegisterNatives(clazz, gMethods, sizeof(gMethods)/sizeof(gMethods[0])) != JNI_OK) { LOGE("failed registering methods for %s\n", kClassName); return -1; } return 0; } jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) { JNIEnv *env = NULL; jint result = -1; LOGI("JNI_onLoad"); if(vm->GetEnv((void **)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) { LOGE("ERROR: jni_onload()\n"); goto fail; } assert(env != NULL); if(registerMethods(env) != 0) { LOGE("ERROR: registerMethod()\n"); goto fail; } result = JNI_VERSION_1_4; fail: return result; }
在jni里首先加载jni库文件的时候先要调用JNI_OnLoad函数,通过系统函数GetEnv让env指针获得有效的值。然后接着调用registerMethods函数,这个函数是自己定义一个函数。
static const char * const kClassName = "com/farsight/server/ledService"; 类名与Eclipse下开发对应的包一致。不过点换成了下划线。
然后找到对应的类,接着就是向系统注册Native函数(Native Interface即本地接口函数),函数列表gMethods里 _init是上层framework去加载库时候调用的,当上层调用_init时,与之对应调用的函数就是led_init, ()Z的意思是函数led_init参数为空,返回为空。这里其实就是做了一个函数的映射,上层用的java函数,在这里与之对应成c 函数。
同理,其余的_set_on _set_off就不必赘述。
在调用led_init()函数时,系统是如何找到与之对应的stub的呢(也就是如何找到hw_module_t结构体的呢)?主要的函数就是hw_get_module这个函数是通过第一个参数ID号,找到系统里已经存在的与之对应id号的stub(即led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM 结构体变量),第二个参数就传进去的二级指针,让module获取有效的值,
接着调用 led_control_open,这个函数是内联函数,函数里面接着调用了HAL_MODULE_INFO_SYM 里的methods,methods里就一个成员open,其实呢就是调用了led.c(stub)的led_device_open函数,sLedDevice指针是一个全局变量,经过这个函数的调用,sLedDevice就获得了hw_deive_t的地址(sLedDevice指向了hw_device_t)。
本来一个指针没有值,但是通过传进去二级指针,就能让原来为空的指针获得有效的值,你可以参考我写的博文 int*p和 int **p,对你们理解二级指针改变一级指针指向有帮助。既然在jni层能够获得stub里的hw_module_t 和 hw_device_t,那么去调用stub里的函数也就不是问题了。
接下来就是去实现framework层了,framew层里的service去调用jni的。framework层里的service是在eclipse下开发的。
文件名:ledService.java
代码:
package com.farsight.server; import android.util.Log; public class ledService { static { Log.i("ledService", "Load Native service LIB"); System.loadLibrary("led_runtime"); } public ledService() { Log.i ( "Java Service" , "do init Native Call" ); _init (); } public boolean set_on(int arg) { if(0 == _set_on(arg)) { return true; }else { return false; } } public boolean set_off(int arg) { if(0 == _set_off(arg)) { return true; }else { return false; } } private static native boolean _init(); private static native int _set_on(int arg); private static native int _set_off(int arg); }
private static native boolean _init();
private static native int _set_on(int arg);
private static native int _set_off(int arg);
这里的三个函数,就是在jni里声明的native interface接口函数。
当声明一个ledService 的对象时,static里的函数库会加载,默认的路径就是去加载/system/lib下与之对应的库,强调一点就是,led_runtime省去了前面的lib和后缀.so。
这样,我们去调用jni的时候就能成功,否则会失败。
其余的就是在应用程序里声明一个ledService对象,然后调用对象里的set_on 和 set_off 就可以了。可以自己写一个应用程序去测试一下。
下面是我的一个项目的截图:
因为设计到M0开发板,所以会有温湿度以及RFID卡的截图。
源码下载地址:http://download.csdn.net/detail/k_linux_man/3865567
Android根文件系统、内核zIamge下载;http://download.csdn.net/detail/k_linux_man/3865826