Android平台下驱动的开发及测试框架概述（二）

Android系统为驱动程序增加硬件抽象层

     上一篇文章中简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序和测试驱动的方法。传统的嵌入式linux中，驱动一般全部包括在linux内核。但是对于Android系统来讲，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。为什么安卓要怎么做？从商业的角度来看，把对硬件的支持逻辑都放在内核空间，可能会损害厂家的利益。我们知道，Linux内核源代码版权遵循GNULicense，而Android源代码版权遵循Apache
License，前者在发布产品时，必须公布源代码，而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层，那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码，而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了，在手机市场竞争激烈的今天，这对厂家来说，损害是非常大的。因此，Android才会想到把对硬件的支持分成硬件抽象层和内核驱动层，内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑，例如读写硬件寄存器的通道，至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑，都放在硬件抽象层中去了，这样就可以把商业秘密隐藏起来了。也正是由于这个分层的原因，Android被踢出了Linux内核主线代码树中。大家想想，Android放在内核空间的驱动程序对硬件的支持是不完整的，把Linux内核移植到别的机器上去时，由于缺乏硬件抽象层的支持，硬件就完全不能用了，这也是为什么说Android是开放系统而不是开源系统的原因。     

         下面，我们将实现HAL层，通过设备文件/dev/freg来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动模块。

Hal层代码结构：

Alps/hardware/libhardware

       ----include

            ---hardware

                ---freg.h

       ----modules

           ---freg

             ---freg.cpp

             ---Android.mk

下面先分析freg.h文件：

#ifndef ANDROID_FREG_INTERFACE_H
#define ANDROID_FREG_INTERFACE_H

#include <hardware/hardware.h>

__BEGIN_DECLS

/**
* The id of this module
*/
#define FREG_HARDWARE_MODULE_ID "freg"

/**
* The id of this device
*/
#define FREG_HARDWARE_DEVICE_ID "freg"

struct freg_module_t {
struct hw_module_t common;
};

struct freg_device_t {
struct hw_device_t common;
int fd;
int (*set_val)(struct freg_device_t* dev, int val);
int (*get_val)(struct freg_device_t* dev, int* val);
};

__END_DECLS

#endif

         这里需按照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/freg"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。

接下看freg.cpp文件：

#define LOG_TAG "FregHALStub"

#include <hardware/hardware.h>
#include <hardware/freg.h>

#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#include <cutils/log.h>
#include <cutils/atomic.h>

#define DEVICE_NAME "/dev/freg"
#define MODULE_NAME "Freg"
#define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com"

static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device);
static int freg_device_close(struct hw_device_t* device);
static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val);
static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val);

static struct hw_module_methods_t freg_module_methods = {
open: freg_device_open
};

struct freg_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
common: {
tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
version_major: 1,
version_minor: 0,
id: FREG_HARDWARE_MODULE_ID,
name: MODULE_NAME,
author: MODULE_AUTHOR,
methods: &freg_module_methods,
}
};

static int freg_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device) {
if(!strcmp(id, FREG_HARDWARE_DEVICE_ID)) {
struct freg_device_t* dev;

dev = (struct freg_device_t*)malloc(sizeof(struct freg_device_t));
if(!dev) {
LOGE("Failed to alloc space for freg_device_t.");
return -EFAULT;
}

memset(dev, 0, sizeof(struct freg_device_t));

dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
dev->common.version = 0;
dev->common.module = (hw_module_t*)module;
dev->common.close = freg_device_close;
dev->set_val = freg_set_val;
dev->get_val = freg_get_val;

if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {
LOGE("Failed to open device file /dev/freg -- %s.", strerror(errno));
free(dev);
return -EFAULT;
}

*device = &(dev->common);

LOGI("Open device file /dev/freg successfully.");

return 0;
}

return -EFAULT;
}

static int freg_device_close(struct hw_device_t* device) {
struct freg_device_t* freg_device = (struct freg_device_t*)device;
if(freg_device) {
close(freg_device->fd);
free(freg_device);
}

return 0;
}

static int freg_set_val(struct freg_device_t* dev, int val) {
if(!dev) {
LOGE("Null dev pointer.");
return -EFAULT;
}

LOGI("Set value %d to device file /dev/freg.", val);
write(dev->fd, &val, sizeof(val));

return 0;
}

static int freg_get_val(struct freg_device_t* dev, int* val) {
if(!dev) {
LOGE("Null dev pointer.");
return -EFAULT;
}

if(!val) {
LOGE("Null val pointer.");
return -EFAULT;
}

read(dev->fd, val, sizeof(*val));

LOGI("Get value %d from device file /dev/freg.", *val);

return 0;
}

在看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 := freg.cpp
LOCAL_MODULE := freg.default
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

注意LOCAL_MODULE的定义规则，freg后面跟有default，freg.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。

编译：

./mk mm hardware/libhardware/modules/freg/

编译成功后会在out/target/product/${project}/system/lib/hw下生成freg.default.so.

打包

./mk snod即可打包进system.img.

重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块freg.default。

   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。

接下来介绍：

Android平台下驱动的开发及测试框架概述（三）

为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口