自己动手写最简单的Android驱动---LED驱动的编写【转】

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：

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. return 0;
40. }

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

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

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

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

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

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：

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. #define LED_ON  _IO ('k',1)
10. #define LED_OFF     _IO ('k',2)
11. int fd;
12. static int led_set_on(struct led_control_device_t *dev, int arg)
13. {
14. LOGI("led_set_on");
15. ioctl(fd, LED_ON, arg);
16. return 0;
17. }
18. static int led_set_off(struct led_control_device_t *dev, int arg)
19. {
20. LOGI("led_set_off");
21. ioctl(fd, LED_OFF, arg);
22. return 0;
23. }
24. static int led_device_close(struct hw_device_t *device)
25. {
26. struct led_control_context_t *context = (struct led_control_context_t *)device;
27. if(context) free(context);
28. close(fd);
29. return 0;
30. }
31. static int led_device_open(const struct hw_module_t *module, const char *name,
32. struct hw_device_t **device)
33. {
34. struct led_control_context_t *context;
35. LOGD("led_device_open");
36. context = (struct led_control_context_t *)malloc(sizeof(*context));
37. memset(context, 0, sizeof(*context));
38. context->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
39. context->device.common.version = 0;
40. context->device.common.module= module;
41. context->device.common.close = led_device_close;
42. context->device.set_on = led_set_on;
43. context->device.set_off = led_set_off;
44. *device = (struct hw_device_t *)&(context->device);
45. if((fd = open("/dev/led",O_RDWR)) == -1)
46. {
47. LOGI("ERROR: open");
48. }else {
49. LOGI("open led device ok\n");
50. }
51. return 0;
52. }
53. static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {
54. open:led_device_open
55. };
56. const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
57. common:{
58. tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
59. version_major:1,
60. version_minor:0,
61. id:LED_HARDWARE_MODULE_ID,
62. name:"led_stub",
63. author:"K_Linux_Man",
64. methods: &led_module_methods,
65. },
66. };

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：

1. #define LOG_TAG "ledService"
2. #include "utils/Log.h"
3. #include <stdlib.h>
4. #include <string.h>
5. #include <unistd.h>
6. #include <assert.h>
7. #include <jni.h>
8. #include "../stub/include/led.h"
9. static led_control_device_t *sLedDevice = NULL;
10. static jint led_set_on(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg)
11. {
12. if(sLedDevice) {
13. LOGI("led_set_on");
14. sLedDevice->set_on(sLedDevice, (int)arg);
15. }else {
16. LOGI("sLedDevice is NULL");
17. };
18. return 0;
19. }
20. static jint led_set_off(JNIEnv *env, jobject thiz, jint arg)
21. {
22. if(sLedDevice) {
23. LOGI("led_set_off");
24. sLedDevice->set_off(sLedDevice, (int)arg);
25. }else {
26. LOGI("sLedDevice is null");
27. }
28. return 0;
29. }
30. static inline int led_control_open(const struct hw_module_t *module,
31. struct led_control_device_t **device)
32. {
33. LOGI("led_control_open");
34. return module->methods->open(module, LED_HARDWARE_MODULE_ID,
35. (struct hw_device_t **)device);
36. }
37. static jint led_init(JNIEnv *env, jclass clazz)
38. {
39. led_module_t const *module;
40. LOGI("led_init");
41. if(hw_get_module(LED_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t **)&module) == 0) {
42. LOGI("get Module OK");
43. if (led_control_open(&module->common, &sLedDevice) != 0) {
44. LOGI("led_init error");
45. return -1;
46. }
47. }
48. LOGI("led_init success");
49. return 0;
50. }
51. static const JNINativeMethod gMethods[] = {
52. {"_init",           "()Z",          (void *)led_init},
53. {"_set_on",         "(I)I",         (void *)led_set_on},
54. {"_set_off",        "(I)I",         (void *)led_set_off},
55. };
56. static int registerMethods(JNIEnv *env) {
57. static const char * const kClassName =
58. "com/farsight/server/ledService";
59. jclass clazz;
60. clazz = env->FindClass(kClassName);
61. if(clazz == NULL) {
62. LOGE("Can't find class %s\n", kClassName);
63. return -1;
64. }
65. if(env->RegisterNatives(clazz, gMethods,
66. sizeof(gMethods)/sizeof(gMethods[0])) !=  JNI_OK)
67. {
68. LOGE("failed registering methods for %s\n", kClassName);
69. return -1;
70. }
71. return 0;
72. }
73. jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
74. JNIEnv *env = NULL;
75. jint result = -1;
76. LOGI("JNI_onLoad");
77. if(vm->GetEnv((void **)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
78. LOGE("ERROR: jni_onload()\n");
79. goto fail;
80. }
81. assert(env != NULL);
82. if(registerMethods(env) != 0) {
83. LOGE("ERROR: registerMethod()\n");
84. goto fail;
85. }
86. result = JNI_VERSION_1_4;
87. fail:
88. return result;
89. }

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：

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

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