自己动手写最简单的Android驱动---LED驱动的编写

Posted 2020-09-26 请给我倒杯茶

本文转载自：http://blog.csdn.net/k_linux_man/article/details/7023824

转载注明出处,作者：K_Linux_Man, 薛凯 山东中医药大学，给文章内容引入个人毕业设计。

 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：

 

[cpp] view plain copy

 

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <unistd.h>  
4. #include <fcntl.h>  
5. #include <string.h>  
6. #include <sys/types.h>  
7. #include <sys/stat.h>  
8. #include <sys/ioctl.h>  
9. #define LED_ON _IO (‘k‘,1)  
10. #define LED_OFF _IO (‘k‘,2)  
11. int main()  
12. {  
13.     int i = 0;  
14.     int dev_fd;  
15.     dev_fd = open("/dev/led",O_RDWR);  
16.     if ( dev_fd == -1 ) {  
17.         printf("Cann‘t open file /dev/led\n");  
18.         exit(1);  
19.     }  
20.     while(1)  
21.     {  
22.      ioctl(dev_fd,LED_ON,1);  
23.      sleep(1);  
24.      ioctl(dev_fd,LED_OFF,1);  
25.      sleep(1);  
26.      ioctl(dev_fd,LED_ON,2);  
27.      sleep(1);  
28.      ioctl(dev_fd,LED_OFF,2);  
29.      sleep(1);  
30.      ioctl(dev_fd,LED_ON,3);  
31.      sleep(1);  
32.      ioctl(dev_fd,LED_OFF,3);  
33.      sleep(1);  
34.      ioctl(dev_fd,LED_ON,4);  
35.      sleep(1);  
36.      ioctl(dev_fd,LED_OFF,4);  
37.      sleep(1);  
38.   
39.     }  
40.     return 0;  
41. }  

 

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

[cpp] view plain copy

 

1. typedef struct hw_module_t {  
2.   
3. uint 32_t   tag;  
4.   
5. uint16_t    version_major;  
6.   
7. uint16_t    version_minor;  
8.   
9. const char *id;  
10.   
11. const char *name;  
12.   
13. const char *author;  
14.   
15. const hw_module_methods_t  *methods;  
16.   
17. void* dso;  
18.   
19. uint32_t reserved[32-7];  
20.   
21. } hw_module_t;  

 

[cpp] view plain copy

 

1. typedef struct hw_device_t {  
2.   
3. uint32_t tag;  
4.   
5. uint32_t version;  
6.   
7. struct hw_module_t* module;  
8.   
9. uint32_t reserved[12];  
10.   
11. int (*close) (struct hw_device_t  *device);  
12.   
13. }hw_device_t;  

 

[cpp] view plain copy

 

1. typedef struct hw_module_methods_t {  
2.   
3.  int (*open) (const struct hw_module_t *module, const char *id,  
4.   
5.                       struct hw_device_t **device);  
6.   
7. } 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;

[cpp] view plain copy

 

1. #include <hardware/hardware.h>  
2. #include <fcntl.h>  
3. #include <errno.h>  
4. #include <cutils/log.h>  
5. #include <cutils/atomic.h>  
6.   
7.   
8. #define LED_HARDWARE_MODULE_ID "led"  
9.   
10.   
11. struct led_module_t {  
12.     struct hw_module_t common;  
13. };  
14.   
15. struct led_control_device_t {  
16.     struct hw_device_t common;  
17.   
18.     int (*set_on) (struct led_control_device_t *dev, int arg);  
19.     int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int arg);  
20. };  
21.   
22.   
23. struct led_control_context_t {  
24.     struct led_control_device_t device;  
25. };  

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：

[cpp] view plain copy

 

1. #define LOG_TAG "LedStub"  
2. #include <hardware/hardware.h>  
3. #include <fcntl.h>  
4. #include <errno.h>  
5. #include <cutils/log.h>  
6. #include <cutils/atomic.h>  
7. #include <sys/ioctl.h>  
8. #include "../include/led.h"  
9.   
10.   
11. #define LED_ON  _IO (‘k‘,1)  
12. #define LED_OFF     _IO (‘k‘,2)  
13.   
14. int fd;  
15.   
16. static int led_set_on(struct led_control_device_t *dev, int arg)  
17. {  
18.     LOGI("led_set_on");  
19.     ioctl(fd, LED_ON, arg);  
20.     return 0;  
21. }  
22.   
23. static int led_set_off(struct led_control_device_t *dev, int arg)  
24. {  
25.     LOGI("led_set_off");  
26.     ioctl(fd, LED_OFF, arg);  
27.     return 0;  
28. }  
29.   
30. static int led_device_close(struct hw_device_t *device)  
31. {  
32.     struct led_control_context_t *context = (struct led_control_context_t *)device;  
33.     if(context) free(context);  
34.     close(fd);  
35.     return 0;  
36. }  
37.   
38.   
39. static int led_device_open(const struct hw_module_t *module, const char *name,   
40.     struct hw_device_t **device)  
41. {  
42.     struct led_control_context_t *context;  
43.     LOGD("led_device_open");  
44.     context = (struct led_control_context_t *)malloc(sizeof(*context));  
45.     memset(context, 0, sizeof(*context));  
46.   
47.     context->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
48.     context->device.common.version = 0;  
49.     context->device.common.module= module;  
50.     context->device.common.close = led_device_close;  
51.   
52.     context->device.set_on = led_set_on;  
53.     context->device.set_off = led_set_off;  
54.       
55.     *device = (struct hw_device_t *)&(context->device);  
56.   
57.     if((fd = open("/dev/led",O_RDWR)) == -1)  
58.     {  
59.         LOGI("ERROR: open");  
60.     }else {  
61.         LOGI("open led device ok\n");  
62.     }  
63.   
64.     return 0;  
65. }  
66.   
67. static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {  
68. open:led_device_open  
69. };  
70.   
71.   
72. const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
73. common:{  
74. tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
75.       version_major:1,  
76.       version_minor:0,  
77.       id:LED_HARDWARE_MODULE_ID,  
78.       name:"led_stub",  
79.       author:"K_Linux_Man",  
80.       methods: &led_module_methods,  
81.          },  
82. };  

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：

[cpp] view plain copy

 

1. #define LOG_TAG "ledService"  
2.   
3. #include "utils/Log.h"  
4. #include <stdlib.h>  
5. #include <string.h>  
6. #include <unistd.h>  
7. #include <assert.h>  
8. #include <jni.h>  
9. #include "../stub/include/led.h"  
10.   
11.   
12. static led_control_device_t *sLedDevice = NULL;  
13.   
14.   
15. static jint led_set_on(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg)   
16. {  
17.     if(sLedDevice) {  
18.         LOGI("led_set_on");  
19.         sLedDevice->set_on(sLedDevice, (int)arg);  
20.     }else {  
21.         LOGI("sLedDevice is NULL");  
22.     };  
23.     return 0;  
24. }  
25.   
26. static jint led_set_off(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg)  
27. {  
28.     if(sLedDevice) {  
29.         LOGI("led_set_off");  
30.         sLedDevice->set_off(sLedDevice, (int)arg);  
31.     }else {  
32.         LOGI("sLedDevice is null");  
33.     }  
34.     return 0;  
35. }  
36.   
37.   
38.   
39. static inline int led_control_open(const struct hw_module_t *module,  
40.     struct led_control_device_t **device)  
41. {  
42.     LOGI("led_control_open");  
43.     return module->methods->open(module, LED_HARDWARE_MODULE_ID,  
44.         (struct hw_device_t **)device);  
45. }  
46.   
47.   
48. static jint led_init(JNIEnv *env, jclass clazz)  
49. {  
50.     led_module_t const *module;  
51.     LOGI("led_init");  
52.   
53.     if(hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t **)&module) == 0) {  
54.         LOGI("get Module OK");  
55.         if (led_control_open(&module->common, &sLedDevice) != 0) {  
56.             LOGI("led_init error");  
57.             return -1;  
58.         }  
59.     }  
60.         LOGI("led_init success");  
61.         return 0;  
62.           
63. }  
64.   
65.   
66. static const JNINativeMethod gMethods[] = {  
67.     {"_init",           "()Z",          (void *)led_init},  
68.     {"_set_on",         "(I)I",         (void *)led_set_on},  
69.     {"_set_off",        "(I)I",         (void *)led_set_off},  
70. };  
71.   
72. static int registerMethods(JNIEnv *env) {  
73.     static const char * const kClassName =   
74.         "com/farsight/server/ledService";  
75.     jclass clazz;  
76.     clazz = env->FindClass(kClassName);  
77.     if(clazz == NULL) {  
78.         LOGE("Can‘t find class %s\n", kClassName);  
79.         return -1;  
80.     }  
81.   
82.     if(env->RegisterNatives(clazz, gMethods,   
83.             sizeof(gMethods)/sizeof(gMethods[0])) !=  JNI_OK)   
84.     {  
85.         LOGE("failed registering methods for %s\n", kClassName);  
86.         return -1;  
87.     }  
88.   
89.     return 0;  
90. }  
91.   
92.   
93. jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {  
94.     JNIEnv *env = NULL;  
95.     jint result = -1;  
96.     LOGI("JNI_onLoad");  
97.   
98.     if(vm->GetEnv((void **)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {  
99.         LOGE("ERROR: jni_onload()\n");  
100.         goto fail;  
101.     }  
102.   
103.     assert(env != NULL);  
104.     if(registerMethods(env) != 0) {  
105.         LOGE("ERROR: registerMethod()\n");  
106.         goto fail;  
107.     }  
108.   
109.     result = JNI_VERSION_1_4;  
110.   
111. fail:  
112.     return result;  
113. }  

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：

[cpp] view plain copy

 

1. package com.farsight.server;  
2.   
3. import android.util.Log;  
4.   
5. public class ledService {  
6.     static {  
7.         Log.i("ledService", "Load Native service LIB");  
8.         System.loadLibrary("led_runtime");  
9.     }  
10.     public ledService() {  
11.         Log.i ( "Java Service" , "do init Native Call" );  
12.         _init ();  
13.     }  
14.     public boolean set_on(int arg) {  
15.         if(0 == _set_on(arg)) {  
16.             return true;  
17.         }else {  
18.             return false;  
19.         }  
20.     }  
21.       
22.     public boolean set_off(int arg) {  
23.         if(0 == _set_off(arg)) {  
24.             return true;  
25.         }else {  
26.             return false;  
27.         }  
28.     }  
29.       
30.     private static native boolean _init();  
31.     private static native int _set_on(int arg);  
32.     private static native int _set_off(int arg);   
33. }  

 

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