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。

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      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$ cd hardware/libhardware/include/hardware

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h

      hello.h文件的内容如下：

      

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1. #ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
2. #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
3. #include <hardware/hardware.h>  
4.   
5. __BEGIN_DECLS  
6.   
7. /*定义模块ID*/  
8. #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"  
9.   
10. /*硬件模块结构体*/  
11. struct hello_module_t {  
12.     struct hw_module_t common;  
13. };  
14.   
15. /*硬件接口结构体*/  
16. struct hello_device_t {  
17.     struct hw_device_t common;  
18.     int fd;  
19.     int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);  
20.     int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);  
21. };  
22.   
23. __END_DECLS  
24.   
25. #endif  

#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：

      

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1. #define LOG_TAG "HelloStub"  
2.   
3. #include <hardware/hardware.h>  
4. #include <hardware/hello.h>  
5. #include <fcntl.h>  
6. #include <errno.h>  
7. #include <cutils/log.h>  
8. #include <cutils/atomic.h>  
9.   
10. #define DEVICE_NAME "/dev/hello"  
11. #define MODULE_NAME "Hello"  
12. #define MODULE_AUTHOR "[e-mail]"  
13.   
14. /*设备打开和关闭接口*/  
15. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);  
16. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);  
17.   
18. /*设备访问接口*/  
19. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);  
20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);  
21.   
22. /*模块方法表*/  
23. static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {  
24.     open: hello_device_open  
25. };  
26.   
27. /*模块实例变量*/  
28. struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
29.     common: {  
30.         tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
31.         version_major: 1,  
32.         version_minor: 0,  
33.         id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,  
34.         name: MODULE_NAME,  
35.         author: MODULE_AUTHOR,  
36.         methods: &hello_module_methods,  
37.     }  
38. };  

#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 "[e-mail]"

/*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：

      

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1. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {  
2.     struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));  
3.       
4.     if(!dev) {  
5.         LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");  
6.         return -EFAULT;  
7.     }  
8.   
9.     memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  
10.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
11.     dev->common.version = 0;  
12.     dev->common.module = (hw_module_t*)module;  
13.     dev->common.close = hello_device_close;  
14.     dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;  
15.   
16.     if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {  
17.         LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);  
18.         return -EFAULT;  
19.     }  
20.   
21.     *device = &(dev->common);  
22.     LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");  
23.   
24.     return 0;  
25. }  

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：

      Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.       解决办法是类似于Linux的udev规则，打开Android源代码工程目录下，进入到system/core/rootdir目录，里面有一个名为ueventd.rc文件，往里面添加一行：       /dev/hello 0666 root root       定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数：       [cpp] view plain copyprint?

1. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {  
2.     struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;  
3.   
4.     if(hello_device) {  
5.         close(hello_device->fd);  
6.         free(hello_device);  
7.     }  
8.       
9.     return 0;  
10. }  
11.   
12. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {  
13.     LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);  
14.   
15.     write(dev->fd, &val, sizeof(val));  
16.   
17.     return 0;  
18. }  
19.   
20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {  
21.     if(!val) {  
22.         LOGE("Hello Stub: error val pointer");  
23.         return -EFAULT;  
24.     }  
25.   
26.     read(dev->fd, val, sizeof(*val));  
27.   
28.     LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);  
29.   
30.     return 0;  
31. }  

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;
}

      四. 继续在hello目录下新建Android.mk文件：       LOCAL_PATH := $(call my-dir)       include $(CLEAR_VARS)      LOCAL_MODULE_TAGS := optional      LOCAL_PRELINK_MODULE := false      LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw      LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog      LOCAL_SRC_FILES := hello.c      LOCAL_MODULE := hello.default      include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)      注意，LOCAL_MODULE的定义规则，hello后面跟有default，hello.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。      五. 编译：      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/modules/hello      编译成功后，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目录下看到hello.default.so文件了。      六. 重新打包Android系统镜像system.img：      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod      重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块hello.default了。      虽然我们在Android系统为我们自己的硬件增加了一个硬件抽象层模块，但是现在Java应用程序还不能访问到我们的硬件。我们还必须编写JNI方法和在Android的Application Frameworks层增加API接口，才能让上层Application访问我们的硬件。在接下来的文章中，我们还将完成这一系统过程，使得我们能够在Java应用程序中访问我们自己定制的硬件。 老罗的新浪微博：http://weibo.com/shengyangluo，欢迎关注！