by fanxiushu 2019-11-07 转载或引用请注明原始作者。
接上文，把上文中开发的驱动移植到android系统中来。
因为我身边没有Android系统的设备，很疑惑，目前确实没有。
因此只好在模拟器上打主意了， 我想模拟器跟真机其实差不多的，没道理模拟器能移植成功，而真机无法移植成功。
要移植驱动，需要重新编译Android系统的linux kernel源码，重新替换原来的kernel内核。
对真实机器来说，这叫刷机，而模拟器只需替换里边的某个文件，或者启动emulator模拟器指定 -kernel 参数。
因为linux内核是遵循GPL开源协议的，因此任何Android手机厂商，必须提供对应的linux内核源码，
因此不用担心无法获取对应手机的android系统的linux 内核源码来重新编译刷新。
首先，需要获取模拟器对应的 linux 内核源码，
可以使用git到https://android.googlesource.com下载，
但是android.googlesource.com中国境内无法访问，可以替换成 aosp.tuna.tsinghua.edu.cn 。
模拟器内核源码地址是 https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/goldfish.git , 取名叫goldfish，多怪异的名字。
里边有2.6, 3.4， 3.10， 3.18，4.4， 4.9， 4.14所有版本，可是我编译了全部版本，只找到4.4版本 能好用，
首先，2.6和3.4版本太老，在最新的模拟器中基本已经不再支持了，最低都是 3.10的内核版本，
3.10的我编译过ARM模式，可是把新编译的内核放到模拟器中，却是黑屏，3.10编译成ARM64，倒是可以编译成功而且能正常运行。
可是无法设置USB_ARCH_HAS_HCD，这个标志是内核支持USB主机端驱动，
要编译虚拟USB总线驱动，必须要开启 USB_ARCH_HAS_HCD支持。
无论怎么设置，最终编译成ARM64的时候，都会被自动重置 USB_ARCH_HAS_HCD的设置，没办法，只好放弃。
这时只有3.18以上的源码可以选择了，发现3.18也是同样的问题。于是只好从4.x以后版本打主意。
4.x以后的版本只能运行在Android8以上的模拟器中，而且模拟器只支持x86模式，不再支持arm了。
因此就只有编译成x86这一条路了。
以下是下载内核源码和编译器的过程：
准备一台linux系统，我使用的是CentOS7， 当然也可以使用utubun等其他系统，反正linux版本是够多的。
git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/goldfish.git ;下载内核，
然后使用git branch -a查看版本，使用git checkout 检出对应版本。如果不想下载全部版本，比如只想下载
android-goldfish-4.4-dev这个分支，使用如下命令：
git clone -b android-goldfish-4.4-dev --single-branch https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/goldfish.git
使用如下命令下载编译器
git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-eabi-4.6 ; （arm编译器）
git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/aarch64-linux-android-4.9 （arm64编译器）
本来是从上面的镜像网站中下载x86编译器，可是发现这个网站提供的x86编译器有问题，
搞的来编译的每个版本都不成功，开始还以为是哪里配置错误了。最后只好去其他网站下载了对应的x86编译器。
下载源码之后，进入对应的源码目录，假设编译成x86平台64位，编译器路径 /home/android/x86_64-linux-android-4.9，
编译器前缀是 x86_64-linux-android-, 如下调用
export PATH="/home/android/x86_64-linux-android-4.9/bin":$PATH
export CROSS_COMPILE=x86_64-linux-android-
export ARCH=x86_64
make x86_64_ranchu_defconfig
make -j8
就这么简单，只要不出问题，编译总是会成功的。
经常折腾嵌入式系统的编译裁剪的对这些流程应该会比较熟悉。
虽然看起来简单，可是一开始的时候，折腾的时间太长了，因为总是编译失败。
而且每次clone和checkout源码太慢了，浪费了太多时间。
网上的资料是很多，但都挺乱，而且基本都是挺老的资料。
为了把我们的虚拟USB 总线驱动加入到内核中，需要做些配置。
在调用完 make x86_64_ranchu_defconfig，会在内核源码目录下出现 .config，打开这个文件。
确保CONFIG_USB_ARCH_HAS_HCD 已经开启，
同时因为我们这里是需要模拟 USB摄像头，因此需要支持UVC的，因此确保
CONFIG_MEDIA_SUPPORT 和 CONFIG_MEDIA_USB_SUPPORT 开启，
否则因为没有UVC驱动，模拟的USB摄像头也没法被android系统识别。
然后就是把我们的驱动目录（假设目录名是usb_host）加入到 内核源码的 drivers目录的usb子目录中，
在usb_host里边添加Kconfig和Makefile， 在usb_host所在的usb目录中修改 Kconfig，添加
source "drivers/usb/usb_host/Kconfig"
修改usb目录中的Makefile ，添加
obj-$(CONFIG_XXX) += usb_host/
CONFIG_XXX对应中usb_host目录内的Makefile配置。
这些配置方式，其实可以借鉴drivers目录中其他驱动的配置参数，所以这里也不再过多介绍。
这些配置完成之后，make -j8， 编译完成，这样就把我们的虚拟USB总线驱动集成到内核中去了。
然后运行Android模拟器，把内核替换成自己编译的，会发现内核版本变化了，我们的驱动也在里边正常运行了。
接下来是应用层程序的编译，因为我们的驱动是把URB请求转发到应用层来处理，然后在应用层模拟USB摄像头数据再返回给驱动。
因此需要实现应用层程序。
首先需要从google官网下载NDK，
当然可以先直接下载 Android Studio开发环境，然后里边的Android模拟器，NDK等等，都可以自动下载。
如果要单独下载，可以如下：
wget https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r20-linux-x86_64.zip
下载的是 NDK r20的版本，
下载之后，配置好环境，就可以直接使用clang++编译代码了。
本来这里编译的代码，
应该以 so 动态库提供，并且提供 JNI 接口给上层java程序调用，
这样android的应用层开发者就可以调用java接口来操作我们的驱动了。
但是这里为了简单，就直接编译成可执行程序，使用adb登录到shell来执行。
本来以为这样就大功告成了，如下图以打印系统日志方式启动模拟器，
系统打印的日志表示已经找到了我们的虚拟USB设备，并且正确识别出了UVC摄像头。
但是Android系统却不能识别，Android上面的App程序也不能识别。
一开始的想法是只要内核正确识别出了UVC摄像头，Android应用层就能正确识别摄像头，而且还以为能代替前置或后置摄像头，
能被Android中自带的camera程序识别到。
仔细研究后发现，这基本是两回事，
前置和后置摄像头，与我们的USB 摄像头，内部处理方式都不同。
前置和后置摄像头，是Android提供一套标准的HAL层接口，各个厂商根据接口实现对应摄像头驱动，
然后Android在内部处理一系列数据交互，最后在java应用层提供一套 Camera API给app程序使用。
而USB摄像头，则是标准的在USB通讯上实现的UVC协议，Android并没有在java应用层提供对应的UVC接口。
通常需要我们自己实现，github上有个实现类似功能的开源库：
https://github.com/saki4510t/UVCCamera
而且这里还有一个问题，USB分为主机端（host）和设备端（device），Android系统默认是处于usb设备端的状态，
而我们开发的USB虚拟总线驱动是运行在主机端，因此必须让Android系统转换到USB主机端状态，否则还是无法正确识别UVC摄像头。
具体做法就是创建一个 android.hardware.usb.host.xml 文件，内容如下：
<permissions>
<feature name="android.hardware.usb.host"/>
</permissions>
然后把它复制到 /system/etc/permissions 目录下，重启Android系统，
经过这么一通折腾，这个虚拟USB摄像头才能被正常使用。
本来以为能用虚拟USB摄像头这种办法来替换Android系统中的默认摄像头，结果是愿望落空。
看来要替换Android中默认摄像头的视频，使用hook可能是最好的，
一种办法在掌握了摄像头部分HAL接口协议的之后，实现另一个驱动接口来代替它，从而HOOK住里边的视频数据。
或者干脆直接HOOK Android上层的Camera API接口， 因为Android系统的所有java app都是通过app_process启动的。
因此直接改写app_process程序，就能几乎HOOK住所有APP的行为，有个框架xPosed就是实现这样的功能的。
这个比起windows中的HOOK轻松得多，因为就只有一个非常单一的入口，就能HOOK所有APP进程。
而windows中的HOOK是非常零散的，往往要东一块西一块的查漏补缺。
目前并不清楚这个USB虚拟摄像头能在Android系统中有什么用处，既然是实现了，就当做来玩玩。
下图的app是从网上下载的，能识别UVC摄像头的app。图中已经在运行的USB摄像头，就跟上一篇文章摄像头效果一样。