在Ubunt11.04上为Android硬件抽象层增加接口模块访问硬件驱动程序

 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$
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：

#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
 
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
 
#include
 
 
__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 
      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
 
#include   
#include
 
#include   
#include
 
#include
 
 
#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：

      

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uevent.rc文件，往里面添加一行：
  
   /dev/hello 0666 root root

一般在编写好应用程序之后，都会出现这个问题，这是因为我们的硬件抽象层没有足够额权限来访问。而解决这个问题需要重新编译整个源代码。也就是在~Android$make
命令编译整个源代码（在编译的时候，最好不要使用make
clear命令清除原来的链接文件，这会很费时间，可能是一个早上，而不使用则10来分钟就可以了）。
      定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数：
      

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/moudles/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。一般不适用打包，应带使用重新make一次。上面有解析
      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。