s5p4418 Android 4.4.2 驱动层 HAL层 服务层 应用层 开发流程记录（一 硬件驱动层）
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本文章是记录Android开发中驱动层、HAL层、应用层之间的关系，以及其开发方法，本文将会以实现LED的控制为例来进行记录。
一是可以给以后自己做开发做参考，二是希望可以帮助正在学习的朋友参考。
一般的app不需要我们去关注hal和驱动，但在设计一个硬件系统时，原生的Android并未提供合适的服务，所以我们才需要去了解这个流程。由于也是刚入门，很多还不太懂，朋友们有什么疑问可以留言。
首先需要了解，Android的app想要操作硬件，是什么样的一个流程。一般是这样的，app应用层、服务层、硬件抽象层、底层驱动。
我是从底层到上层来进行学习和测试的。也就是：底层->硬件抽象层->服务层->app。原因是，首先需要确定底层的驱动没有问题，而且底层驱动可以使用Linux的方法来进行测试，一步一步走到上层应用。
驱动代码我就直接贴上来，就不去详细解释里面的含义了，不懂的可以参考罗升阳的《Android系统源码情景分析》的第二章。
代码如下：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <mach/devices.h>
#include <mach/soc.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/pci.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#define DEVICE_NAME "real_led"
#define LED_DEVICE_NODE_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_FILE_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_PROC_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_CLASS_NAME DEVICE_NAME
static int led_gpios[] = {
(PAD_GPIO_C + 1),
};
#define LED_NUM ARRAY_SIZE(led_gpios)
/*主设备和从设备号变量*/
static int led_major = 0;
static int led_minor = 0;
static struct class* led_class = NULL;
/*访问设置属性方法*/
static ssize_t led_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf);
static ssize_t led_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count);
/*定义设备属性*/
static DEVICE_ATTR(val, S_IRUGO | S_IWUSR, led_val_show, led_val_store);
struct leds_dev
{
struct cdev dev;
int led_status;
};
struct leds_dev *led_dev=NULL;
/*打开设备方法*/
static int led_open(struct inode* inode, struct file* filp) {
struct leds_dev* dev;
/*将自定义设备结构体保存在文件指针的私有数据域中，以便访问设备时拿来用*/
dev = container_of(inode->i_cdev, struct leds_dev, dev);
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*设备文件释放时调用，空实现*/
static int led_release(struct inode* inode, struct file* filp) {
return 0;
}
/*读取设备的寄存器val的值*/
static ssize_t led_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
ssize_t err = 0;
struct leds_dev* dev = filp->private_data;
if(count < sizeof(dev->led_status)) {
goto out;
}
/*将寄存器val的值拷贝到用户提供的缓冲区*/
if(copy_to_user(buf, &(dev->led_status), sizeof(dev->led_status))) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = sizeof(dev->led_status);
out:
return err;
}
/*写设备的寄存器值val*/
static ssize_t led_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
struct leds_dev* dev = filp->private_data;
ssize_t err = 0;
int i;
if(count != sizeof(dev->led_status)) {
goto out;
}
/*将用户提供的缓冲区的值写到设备寄存器去*/
if(copy_from_user(&(dev->led_status), buf, count)) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
for(i=0;i<LED_NUM;i++){
if((0x01&(dev->led_status>>i))==1)
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 0);
else
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 1);
}
err = sizeof(dev->led_status);
out:
return err;
}
static int led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long num)
{
//由于开发板只有一个LED，所以这里做个判断，传入的num不等于0,返回错误
if(num != 0)
{
printk("RealARM S5P4418 board only have one led lights.Please check app input parameters.\n");
return -EINVAL;
}
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[num], cmd);
}
/**************************************************************************************/
/*设备文件操作方法表*/
static struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_release,
.read = led_read,
.write = led_write,
.unlocked_ioctl= led_ioctl,
};
/**************************************************************************************/
static ssize_t __led_get_val(struct leds_dev* dev, char* buf) {
int val = 0;
val = dev->led_status;
return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n", val);
}
/*把缓冲区buf的值写到设备寄存器val中去，内部使用*/
static ssize_t __led_set_val(struct leds_dev* dev, const char* buf, size_t count) {
int val = 0;
int i;
/*将字符串转换成数字*/
val = simple_strtol(buf, NULL, 10);
for(i=0;i<LED_NUM;i++){
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], val);
}
dev->led_status = val;
return count;
}
/*读取设备属性val*/
static ssize_t led_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf) {
struct leds_dev* hdev = (struct leds_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return __led_get_val(hdev, buf);
}
/*写设备属性val*/
static ssize_t led_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count) {
struct leds_dev* hdev = (struct leds_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return __led_set_val(hdev, buf, count);
}
/**************************************************************************************/
/*读取设备寄存器val的值，保存在page缓冲区中*/
static ssize_t led_proc_read(char* page, char** start, off_t off, int count, int* eof, void* data) {
if(off > 0) {
*eof = 1;
return 0;
}
return __led_get_val(led_dev, page);
}
/*把缓冲区的值buff保存到设备寄存器val中去*/
static ssize_t led_proc_write(struct file* filp, const char __user *buff, unsigned long len, void* data) {
int err = 0;
char* page = NULL;
if(len > PAGE_SIZE) {
printk(KERN_ALERT"The buff is too large: %lu./n", len);
return -EFAULT;
}
page = (char*)__get_free_page(GFP_KERNEL);
if(!page) {
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc page./n");
return -ENOMEM;
}
/*先把用户提供的缓冲区值拷贝到内核缓冲区中去*/
if(copy_from_user(page, buff, len)) {
printk(KERN_ALERT"Failed to copy buff from user./n");
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = __led_set_val(led_dev, page, len);
out:
free_page((unsigned long)page);
return err;
}
/*创建/proc/led文件*/
static void led_create_proc(void) {
struct proc_dir_entry* entry;
entry = create_proc_entry(DEVICE_NAME, 0, NULL);
if(entry) {
// entry->owner = THIS_MODULE;
entry->read_proc = led_proc_read;
entry->write_proc = led_proc_write;
}
}
/*删除/proc/led文件*/
static void led_remove_proc(void) {
remove_proc_entry(DEVICE_NAME, NULL);
}
/**************************************************************************************/
static int __led_setup_dev(struct leds_dev* dev) {
int err;
dev_t devno = MKDEV(led_major, led_minor);
memset(dev, 0, sizeof(struct leds_dev));
cdev_init(&(led_dev->dev), &led_fops);
dev->dev.owner = THIS_MODULE;
dev->dev.ops = &led_fops;
/*注册字符设备*/
err = cdev_add(&(dev->dev),devno, 1);
if(err) {
return err;
}
return 0;
}
static int __init real4418_led_dev_init(void) {
int ret;
int i;
unsigned int val;
int err = -1;
dev_t dev = 0;
struct device* temp = NULL;
for (i = 0; i < LED_NUM; i++) {
ret = gpio_request(led_gpios[i], "LED");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DEVICE_NAME,
led_gpios[i], ret);
goto fail;
}
nxp_soc_gpio_set_io_func(led_gpios[i], 1);
nxp_soc_gpio_set_io_dir(led_gpios[i], 1);
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 0);
}
/*动态分配主设备和从设备号*/
err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, DEVICE_NAME);
if(err < 0) {
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc char dev region./n");
goto fail;
}
led_major = MAJOR(dev);
led_minor = MINOR(dev);
/*分配led设备结构体变量*/
led_dev = kmalloc(sizeof(struct leds_dev), GFP_KERNEL);
if(!led_dev) {
err = -ENOMEM;
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc led_dev./n");
goto unregister;
}
/*初始化设备*/
err = __led_setup_dev(led_dev);
if(err) {
printk(KERN_ALERT"Failed to setup dev: %d./n", err);
goto cleanup;
}
/*在/sys/class/目录下创建设备类别目录led*/
led_class = class_create(THIS_MODULE, LED_DEVICE_CLASS_NAME);
if(IS_ERR(led_class)) {
err = PTR_ERR(led_class);
printk(KERN_ALERT"Failed to create led class./n");
goto destroy_cdev;
}
/*在/dev/目录和/sys/class/led目录下分别创建设备文件led*/
temp = device_create(led_class, NULL, dev, "%s", LED_DEVICE_FILE_NAME);
if(IS_ERR(temp)) {
err = PTR_ERR(temp);
printk(KERN_ALERT"Failed to create led device.");
goto destroy_class;
}
/*在/sys/class/led/led目录下创建属性文件val*/
err = device_create_file(temp, &dev_attr_val);
if(err < 0) {
printk(KERN_ALERT"Failed to create attribute val.");
goto destroy_device;
}
dev_set_drvdata(temp, led_dev);
led_create_proc();
printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
return ret;
destroy_device:
device_destroy(led_class, dev);
destroy_class:
class_destroy(led_class);
destroy_cdev:
cdev_del(&(led_dev->dev));
cleanup:
kfree(led_dev);
unregister:
unregister_chrdev_region(MKDEV(led_major, led_minor), 1);
fail:
for (; i >=0; i--)
gpio_free(led_gpios[i]);
return err;
}
static void __exit real4418_led_dev_exit(void) {
int i;
dev_t devno = MKDEV(led_major, led_minor);
for (i = 0; i < LED_NUM; i++) {
gpio_free(led_gpios[i]);
}
/*删除/proc/led文件*/
led_remove_proc();
/*销毁设备类别和设备*/
if(led_class) {
device_destroy(led_class, MKDEV(led_major, led_minor));
class_destroy(led_class);
}
/*删除字符设备和释放设备内存*/
if(led_dev) {
cdev_del(&(led_dev->dev));
kfree(led_dev);
}
/*释放设备号*/
unregister_chrdev_region(devno, 1);
printk(KERN_ALERT"Destroy led device./n");
}
module_init(real4418_led_dev_init);
module_exit(real4418_led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("sean <[email protected]>");
kconfig添加配置选项：
config LEDS_REALARM tristate "LED Support for RealARM S5P4418" help This option enables support for on-chip LED drivers found on RealARM S5P4418.
Makefile添加下面的代码：
obj-$(CONFIG_LEDS_REALARM) += real4418_leds.o使用make ARCH=arm xconfig命令进行内核配置。如下图所示：
编译内核，下载到开发板启动。
下面是测试上面代码的方法：
需要测试三个部分，传统设备文件接口系统、devfs文件系统接口、proc文件系统接口，这三种接口均可实现对LED的硬件操作，Android部分的hal层使用的是read和write方式。
传统的接口系统需要写Linux应用程序来进行测试，我这里就不再详细写了，可以参考《Android系统源码情景分析》里面的写法，就是使用open、read、write、unlocked_ioctl这些函数。下面是使用ioctl来进行测试的，read、write按照read、write的用法就行了。
/*
==============================================
Name : led_test.c
Author : sean
Date : 16/3/2015
Description : s5p4418 led driver test
==============================================
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include<sys/ioctl.h>
int main(int argc, char**argv)
{
int turn, index, fd;
if(strcmp(argv[1], "on") == 0)
{
turn = 1;
}
else if(strcmp(argv[1], "off") ==0)
{
turn = 0;
}
else
{
printf("Usage: led_test on|off1|2|3|4\n");
exit(1);
}
//打开LED设备
fd = open("/dev/real_led", 0);
if(fd < 0)
{
printf("Open Led DeviceFaild!\n");
exit(1);
}
printf("Open Led Device success!\n");
//IO控制
ioctl(fd, turn, 1);
//关闭LED设备
close(fd);
return 0;
}
devfs文件接口系统的测试：
启动板子，进入到控制台，进入到/sys/class/real_led/real_led/目录，如果可以进入，那么说明我们led的devfs文件系统注册成功了，反之。
使用下面所示的方法进行测试：
root@realarm:/sys/class/real_led/real_led # cat val 0 root@realarm:/sys/class/real_led/real_led # echo '1' > val root@realarm:/sys/class/real_led/real_led # cat val 1 root@realarm:/sys/class/real_led/real_led # echo '0' > val root@realarm:/sys/class/real_led/real_led # cat val 0 root@realarm:/sys/class/real_led/real_led #当向val写入1时，观察LED是否被点亮了，反之。我这里测试是没有问题的。
proc文件系统的测试：
进入到/proc目录，首先使用ls real_led检查是否有real_led这个文件，然后使用echo '1' > real_led和echo '0' > real_led来测试led。
如下：
root@realarm:/proc # ls real_led real_led root@realarm:/proc # echo '1' > real_led root@realarm:/proc # echo '0' > real_led root@realarm:/proc #我这里测试也是没有问题。
这三种方式测试都没问题了，那么驱动程序是没有什么问题了，下一部分是硬件抽象层的说明。