在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序
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$ cdhardware/libhardware/include/hardware
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h
hello.h文件的内容如下：
#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#include <hardware/hardware.h>
__BEGIN_DECLS
/*定义模块ID*/
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"
/*硬件模块结构体*/
struct hello_module_t {
struct hw_module_t common;
};
/*硬件接口结构体*/
struct hello_device_t {
struct hw_device_t common;
int fd;
int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);
int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);
};
__END_DECLS
#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：
#define LOG_TAG "HelloStub" #include <hardware/hardware.h> #include <hardware/hello.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <cutils/log.h> #include <cutils/atomic.h> #define DEVICE_NAME "/dev/hello" #define MODULE_NAME "Hello" #define MODULE_AUTHOR "[email protected]" /*设备打开和关闭接口*/ static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device); static int hello_device_close(struct hw_device_t* device); /*设备访问接口*/ static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val); static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val); /*模块方法表*/ static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = { open: hello_device_open }; /*模块实例变量*/ struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { common: { tag: HARDWARE_MODULE_TAG, version_major: 1, version_minor: 0, id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, name: MODULE_NAME, author: MODULE_AUTHOR, methods: &hello_module_methods, } };
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：
static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {
struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));
if(!dev) {
LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
return -EFAULT;
}
memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));
dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
dev->common.version = 0;
dev->common.module = (hw_module_t*)module;
dev->common.close = hello_device_close;
dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;
if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {
LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);
return -EFAULT;
}
*device = &(dev->common);
LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");
return 0;
}
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：
static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {
struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;
if(hello_device) {
close(hello_device->fd);
free(hello_device);
}
return 0;
}
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {
LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);
write(dev->fd, &val, sizeof(val));
return 0;
}
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {
if(!val) {
LOGE("Hello Stub: error val pointer");
return -EFAULT;
}
read(dev->fd, val, sizeof(*val));
LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);
return 0;
}