自己动手写最简单的Android驱动---LED驱动的编写

原链接:http://blog.csdn.net/k_linux_man/article/details/7023824

转载注明出处,作者：K_Linux_Man

开发平台：farsight s5pc100-a

内核：linux2.6.29

环境搭配：有博文介绍

开发环境：Ubuntu 、Eclipse

首先强调一下要点：

1.编写android驱动时，首先先要完成linux驱动，因为android驱动其实是在linux驱动基础之上完成了HAL层（硬件抽象层），如果想要测试的话，自己也要编写java程序来测试你的驱动。

2.android的根文件系统是eclair_2.1版本。我会上传做好的根文件系统提供大家。这里要说的是，android底层内核还是linux的内核，只是进行了一些裁剪。做好的linux内核镜像，这个我也会上传给大家。android自己做了一套根文件系统，这才是android自己做的东西。android事实上只是做了一套根文件系统罢了。

假设linux驱动大家都已经做好了。我板子上有四个灯，通过ioctl控制四个灯，给定不同的参数，点亮不同的灯。

linux驱动代码因平台不同而有所不同，这就不黏代码了。

这是我测试linux驱动编写的驱动，代码如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/ioctl.h>
#defineLED_ON_IO('k',1)
#defineLED_OFF_IO('k',2)
intmain()
{
inti=0;
intdev_fd;
dev_fd=open("/dev/led",O_RDWR);
if(dev_fd==-1){
printf("Cann'topenfile/dev/led\n");
exit(1);
}
while(1)
{
ioctl(dev_fd,LED_ON,1);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_OFF,1);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_ON,2);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_OFF,2);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_ON,3);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_OFF,3);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_ON,4);
sleep(1);
ioctl(dev_fd,LED_OFF,4);
sleep(1);

}
return0;
}

下面开始把linux驱动封装成android驱动。

首先介绍一下android驱动用到的三个重要的结构体，

struct hw_module_t;

struct hw_device_t;

struct hw_module_methods_t;

android源码里面结构体的声明

typedefstructhw_module_t{

uint32_ttag;

uint16_tversion_major;

uint16_tversion_minor;

constchar*id;

constchar*name;

constchar*author;

consthw_module_methods_t*methods;

void*dso;

uint32_treserved[32-7];

}hw_module_t;

typedefstructhw_device_t{

uint32_ttag;

uint32_tversion;

structhw_module_t*module;

uint32_treserved[12];

int(*close)(structhw_device_t*device);

}hw_device_t;

typedefstructhw_module_methods_t{

int(*open)(conststructhw_module_t*module,constchar*id,

structhw_device_t**device);

}hw_module_methods_t;

我们经常会用到这三个结构体。

android驱动目录结构:

led

|--- hal

||----jni

||----- Android.mk

| |----com_farsgiht_server_ledServer.cpp

||----stub

||---- include

|||-----led.h

||-----module

||-----Android.mk

||-----led.c

|--- linux_drv

首先我们要编写一个stub（代理），代理的意思是，针对你所特有的设备，你找一个代理人就可以帮你完成，它是操作linux驱动的第一层。

编写头文件，名字led.h

代码如下;

#include<hardware/hardware.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<cutils/log.h>
#include<cutils/atomic.h>


#defineLED_HARDWARE_MODULE_ID"led"


structled_module_t{
structhw_module_tcommon;
};

structled_control_device_t{
structhw_device_tcommon;

int(*set_on)(structled_control_device_t*dev,intarg);
int(*set_off)(structled_control_device_t*dev,intarg);
};


structled_control_context_t{
structled_control_device_tdevice;
};

struct hw_module_t sturct hw_device_t 这两个结构体不能直接使用，所以进行了一下封装（继承）。

led_module_t 继承 hw_module_t

led_control_device_t 继承 hw_device_t

led_control_context_t 继承 led_control_device_t

在led_control_device_t 结构体有函数指针的声明，因为后面代码中会给这些函数指针赋值

编写led.c

代码如下：

#defineLOG_TAG"LedStub"
#include<hardware/hardware.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<cutils/log.h>
#include<cutils/atomic.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include"../include/led.h"


#defineLED_ON_IO('k',1)
#defineLED_OFF_IO('k',2)

intfd;

staticintled_set_on(structled_control_device_t*dev,intarg)
{
LOGI("led_set_on");
ioctl(fd,LED_ON,arg);
return0;
}

staticintled_set_off(structled_control_device_t*dev,intarg)
{
LOGI("led_set_off");
ioctl(fd,LED_OFF,arg);
return0;
}

staticintled_device_close(structhw_device_t*device)
{
structled_control_context_t*context=(structled_control_context_t*)device;
if(context)free(context);
close(fd);
return0;
}


staticintled_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,
structhw_device_t**device)
{
structled_control_context_t*context;
LOGD("led_device_open");
context=(structled_control_context_t*)malloc(sizeof(*context));
memset(context,0,sizeof(*context));

context->device.common.tag=HARDWARE_DEVICE_TAG;
context->device.common.version=0;
context->device.common.module=module;
context->device.common.close=led_device_close;

context->device.set_on=led_set_on;
context->device.set_off=led_set_off;

*device=(structhw_device_t*)&(context->device);

if((fd=open("/dev/led",O_RDWR))==-1)
{
LOGI("ERROR:open");
}else{
LOGI("openleddeviceok\n");
}

return0;
}

staticstructhw_module_methods_tled_module_methods={
open:led_device_open
};


conststructled_module_tHAL_MODULE_INFO_SYM={
common:{
tag:HARDWARE_MODULE_TAG,
version_major:1,
version_minor:0,
id:LED_HARDWARE_MODULE_ID,
name:"led_stub",
author:"K_Linux_Man",
methods:&led_module_methods,
},
};

首先先看 struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM。这个结构体的名字必须是这个名字，否则系统无法找到led_module_t这个结构体。

然后对led_module_t 里的成员hw_module_t结构体赋值。最关键的为id和methods两个成员的赋值，id必须要赋值，因为后面有个函数要找到hw_module_t就是通过id号去找的。 methods被赋值之后，上层的jni才能去调用。

接着看methods 结构体里的成员就一个，open函数指针，对这个函数指针进行了赋值，赋了led_device_open函数，这个函数实现的主要就是分配led_control_context_t结构体空间，并对成员进行赋值。注意hw_device_t 里的成员module、close必须赋值。

函数指针赋值：

context->device.set_on = led_set_on;

context->device.set_off = led_set_off;

下面这句话的用意是，传进来的device指针赋予新的值，只要调用这个函数，传进来的二级指针所指向的一级指针就有值了（二级指针改变了一级指针的指向，你可以看我写的 int*p 和 int **p 博文）。

*device = (struct hw_device_t *)&(context->device);

接着就是打开设备文件,得到fd

led_set_on();里面调用ioctl;

led_set_off();里面调用ioctl;

接下来写jni了。。com_farsight_server_ledServer.cpp文件

文件代码：

#defineLOG_TAG"ledService"

#include"utils/Log.h"
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<jni.h>
#include"../stub/include/led.h"


staticled_control_device_t*sLedDevice=NULL;


staticjintled_set_on(JNIEnv*env,jobjectthiz,jintarg)
{
if(sLedDevice){
LOGI("led_set_on");
sLedDevice->set_on(sLedDevice,(int)arg);
}else{
LOGI("sLedDeviceisNULL");
};
return0;
}

staticjintled_set_off(JNIEnv*env,jobjectthiz,jintarg)
{
if(sLedDevice){
LOGI("led_set_off");
sLedDevice->set_off(sLedDevice,(int)arg);
}else{
LOGI("sLedDeviceisnull");
}
return0;
}



staticinlineintled_control_open(conststructhw_module_t*module,
structled_control_device_t**device)
{
LOGI("led_control_open");
returnmodule->methods->open(module,LED_HARDWARE_MODULE_ID,
(structhw_device_t**)device);
}


staticjintled_init(JNIEnv*env,jclassclazz)
{
led_module_tconst*module;
LOGI("led_init");

if(hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID,(consthw_module_t**)&module)==0){
LOGI("getModuleOK");
if(led_control_open(&module->common,&sLedDevice)!=0){
LOGI("led_initerror");
return-1;
}
}
LOGI("led_initsuccess");
return0;

}


staticconstJNINativeMethodgMethods[]={
{"_init","()Z",(void*)led_init},
{"_set_on","(I)I",(void*)led_set_on},
{"_set_off","(I)I",(void*)led_set_off},
};

staticintregisterMethods(JNIEnv*env){
staticconstchar*constkClassName=
"com/farsight/server/ledService";
jclassclazz;
clazz=env->FindClass(kClassName);
if(clazz==NULL){
LOGE("Can'tfindclass%s\n",kClassName);
return-1;
}

if(env->RegisterNatives(clazz,gMethods,
sizeof(gMethods)/sizeof(gMethods[0]))!=JNI_OK)
{
LOGE("failedregisteringmethodsfor%s\n",kClassName);
return-1;
}

return0;
}


jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){
JNIEnv*env=NULL;
jintresult=-1;
LOGI("JNI_onLoad");

if(vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){
LOGE("ERROR:jni_onload()\n");
gotofail;
}

assert(env!=NULL);
if(registerMethods(env)!=0){
LOGE("ERROR:registerMethod()\n");
gotofail;
}

result=JNI_VERSION_1_4;

fail:
returnresult;
}

在jni里首先加载jni库文件的时候先要调用JNI_OnLoad函数，通过系统函数GetEnv让env指针获得有效的值。然后接着调用registerMethods函数，这个函数是自己定义一个函数。

static const char * const kClassName = "com/farsight/server/ledService"; 类名与Eclipse下开发对应的包一致。不过点换成了下划线。

然后找到对应的类，接着就是向系统注册Native函数（Native Interface即本地接口函数），函数列表gMethods里 _init是上层framework去加载库时候调用的，当上层调用_init时，与之对应调用的函数就是led_init, ()Z的意思是函数led_init参数为空，返回为空。这里其实就是做了一个函数的映射，上层用的java函数，在这里与之对应成c 函数。

同理，其余的_set_on _set_off就不必赘述。

在调用led_init()函数时，系统是如何找到与之对应的stub的呢（也就是如何找到hw_module_t结构体的呢）？主要的函数就是hw_get_module这个函数是通过第一个参数ID号，找到系统里已经存在的与之对应id号的stub（即led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM 结构体变量），第二个参数就传进去的二级指针，让module获取有效的值，

接着调用 led_control_open,这个函数是内联函数，函数里面接着调用了HAL_MODULE_INFO_SYM 里的methods，methods里就一个成员open，其实呢就是调用了led.c（stub）的led_device_open函数，sLedDevice指针是一个全局变量，经过这个函数的调用，sLedDevice就获得了hw_deive_t的地址（sLedDevice指向了hw_device_t）。

本来一个指针没有值，但是通过传进去二级指针，就能让原来为空的指针获得有效的值，你可以参考我写的博文 int*p和 int **p，对你们理解二级指针改变一级指针指向有帮助。既然在jni层能够获得stub里的hw_module_t 和 hw_device_t，那么去调用stub里的函数也就不是问题了。

接下来就是去实现framework层了，framew层里的service去调用jni的。framework层里的service是在eclipse下开发的。

文件名：ledService.java

代码：

packagecom.farsight.server;

importandroid.util.Log;

publicclassledService{
static{
Log.i("ledService","LoadNativeserviceLIB");
System.loadLibrary("led_runtime");
}
publicledService(){
Log.i("JavaService","doinitNativeCall");
_init();
}
publicbooleanset_on(intarg){
if(0==_set_on(arg)){
returntrue;
}else{
returnfalse;
}
}

publicbooleanset_off(intarg){
if(0==_set_off(arg)){
returntrue;
}else{
returnfalse;
}
}

privatestaticnativeboolean_init();
privatestaticnativeint_set_on(intarg);
privatestaticnativeint_set_off(intarg);
}

private static native boolean _init();

private static native int _set_on(int arg);

private static native int _set_off(int arg);

这里的三个函数，就是在jni里声明的native interface接口函数。

当声明一个ledService的对象时，static里的函数库会加载，默认的路径就是去加载/system/lib下与之对应的库，强调一点就是，led_runtime省去了前面的lib和后缀.so。

这样，我们去调用jni的时候就能成功，否则会失败。

其余的就是在应用程序里声明一个ledService对象，然后调用对象里的set_on 和 set_off 就可以了。可以自己写一个应用程序去测试一下。

下面是我的一个项目的截图：

因为设计到M0开发板，所以会有温湿度以及RFID卡的截图。

源码下载地址：http://download.csdn.net/detail/k_linux_man/3865567

Android根文件系统、内核zIamge下载;http://download.csdn.net/detail/k_linux_man/3865826