在ubuntu上为android系统编写Linux驱动程序【转】
本文转载自:http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6568411
在智能手机时代,每个品牌的手机都有自己的个性特点。正是依靠这种与众不同的个性来吸引用户,营造品牌凝聚力和用户忠城度,典型的代表非iphone莫属了。据统计,截止2011年5月,AppStore的应用软件数量达381062个,位居第一,而Android Market的应用软件数量达294738,紧随AppStore后面,并有望在8月份越过AppStore。随着Android系统逐步扩大市场占有率,终端设备的多样性亟需更多的移动开发人员的参与。据业内统计,Android研发人才缺口至少30万。目前,对Android人才需求一类是偏向硬件驱动的Android人才需求,一类是偏向软件应用的Android人才需求。总的来说,对有志于从事Android硬件驱动的开发工程师来说,现在是一个大展拳脚的机会。那么,就让我们一起来看看如何为Android系统编写内核驱动程序吧。
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这里,我们不会为真实的硬件设备编写内核驱动程序。为了方便描述为Android系统编写内核驱动程序的过程,我们使用一个虚拟的硬件设备,这个设备只有一个4字节的寄存器,它可读可写。想起我们第一次学习程序语言时,都喜欢用“Hello, World”作为例子,这里,我们就把这个虚拟的设备命名为“hello”,而这个内核驱动程序也命名为hello驱动程序。其实,Android内核驱动程序和一般Linux内核驱动程序的编写方法是一样的,都是以Linux模块的形式实现的,具体可参考前面Android学习启动篇一文中提到的Linux Device Drivers一书。不过,这里我们还是从Android系统的角度来描述Android内核驱动程序的编写和编译过程。
一. 参照前面两篇文章在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码和在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新内核源代码(Linux Kernel)准备好Android内核驱动程序开发环境。
二. 进入到kernel/common/drivers目录,新建hello目录:
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd kernel/common/drivers
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/kernel/common/drivers$ mkdir hello
三. 在hello目录中增加hello.h文件:
- #ifndef _HELLO_ANDROID_H_
- #define _HELLO_ANDROID_H_
- #include <linux/cdev.h>
- #include <linux/semaphore.h>
- #define HELLO_DEVICE_NODE_NAME "hello"
- #define HELLO_DEVICE_FILE_NAME "hello"
- #define HELLO_DEVICE_PROC_NAME "hello"
- #define HELLO_DEVICE_CLASS_NAME "hello"
- struct hello_android_dev {
- int val;
- struct semaphore sem;
- struct cdev dev;
- };
- #endif
这个头文件定义了一些字符串常量宏,在后面我们要用到。此外,还定义了一个字符设备结构体hello_android_dev,这个就是我们虚拟的硬件设备了,val成员变量就代表设备里面的寄存器,它的类型为int,sem成员变量是一个信号量,是用同步访问寄存器val的,dev成员变量是一个内嵌的字符设备,这个Linux驱动程序自定义字符设备结构体的标准方法。
四.在hello目录中增加hello.c文件,这是驱动程序的实现部分。驱动程序的功能主要是向上层提供访问设备的寄存器的值,包括读和写。这里,提供了三种访问设备寄存器的方法,一是通过proc文件系统来访问,二是通过传统的设备文件的方法来访问,三是通过devfs文件系统来访问。下面分段描述该驱动程序的实现。
首先是包含必要的头文件和定义三种访问设备的方法:
- #include <linux/init.h>
- #include <linux/module.h>
- #include <linux/types.h>
- #include <linux/fs.h>
- #include <linux/proc_fs.h>
- #include <linux/device.h>
- #include <asm/uaccess.h>
- #include "hello.h"
- /*主设备和从设备号变量*/
- static int hello_major = 0;
- static int hello_minor = 0;
- /*设备类别和设备变量*/
- static struct class* hello_class = NULL;
- static struct hello_android_dev* hello_dev = NULL;
- /*传统的设备文件操作方法*/
- static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp);
- static int hello_release(struct inode* inode, struct file* filp);
- static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos);
- static ssize_t hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos);
- /*设备文件操作方法表*/
- static struct file_operations hello_fops = {
- .owner = THIS_MODULE,
- .open = hello_open,
- .release = hello_release,
- .read = hello_read,
- .write = hello_write,
- };
- /*访问设置属性方法*/
- static ssize_t hello_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf);
- static ssize_t hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count);
- /*定义设备属性*/
- static DEVICE_ATTR(val, S_IRUGO | S_IWUSR, hello_val_show, hello_val_store);
定义传统的设备文件访问方法,主要是定义hello_open、hello_release、hello_read和hello_write这四个打开、释放、读和写设备文件的方法:
- /*打开设备方法*/
- static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp) {
- struct hello_android_dev* dev;
- /*将自定义设备结构体保存在文件指针的私有数据域中,以便访问设备时拿来用*/
- dev = container_of(inode->i_cdev, struct hello_android_dev, dev);
- filp->private_data = dev;
- return 0;
- }
- /*设备文件释放时调用,空实现*/
- static int hello_release(struct inode* inode, struct file* filp) {
- return 0;
- }
- /*读取设备的寄存器val的值*/
- static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
- ssize_t err = 0;
- struct hello_android_dev* dev = filp->private_data;
- /*同步访问*/
- if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
- return -ERESTARTSYS;
- }
- if(count < sizeof(dev->val)) {
- goto out;
- }
- /*将寄存器val的值拷贝到用户提供的缓冲区*/
- if(copy_to_user(buf, &(dev->val), sizeof(dev->val))) {
- err = -EFAULT;
- goto out;
- }
- err = sizeof(dev->val);
- out:
- up(&(dev->sem));
- return err;
- }
- /*写设备的寄存器值val*/
- static ssize_t hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
- struct hello_android_dev* dev = filp->private_data;
- ssize_t err = 0;
- /*同步访问*/
- if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
- return -ERESTARTSYS;
- }
- if(count != sizeof(dev->val)) {
- goto out;
- }
- /*将用户提供的缓冲区的值写到设备寄存器去*/
- if(copy_from_user(&(dev->val), buf, count)) {
- err = -EFAULT;
- goto out;
- }
- err = sizeof(dev->val);
- out:
- up(&(dev->sem));
- return err;
- }
定义通过devfs文件系统访问方法,这里把设备的寄存器val看成是设备的一个属性,通过读写这个属性来对设备进行访问,主要是实现hello_val_show和hello_val_store两个方法,同时定义了两个内部使用的访问val值的方法__hello_get_val和__hello_set_val:
- /*读取寄存器val的值到缓冲区buf中,内部使用*/
- static ssize_t __hello_get_val(struct hello_android_dev* dev, char* buf) {
- int val = 0;
- /*同步访问*/
- if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
- return -ERESTARTSYS;
- }
- val = dev->val;
- up(&(dev->sem));
- return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n", val);
- }
- /*把缓冲区buf的值写到设备寄存器val中去,内部使用*/
- static ssize_t __hello_set_val(struct hello_android_dev* dev, const char* buf, size_t count) {
- int val = 0;
- /*将字符串转换成数字*/
- val = simple_strtol(buf, NULL, 10);
- /*同步访问*/
- if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
- return -ERESTARTSYS;
- }
- dev->val = val;
- up(&(dev->sem));
- return count;
- }
- /*读取设备属性val*/
- static ssize_t hello_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf) {
- struct hello_android_dev* hdev = (struct hello_android_dev*)dev_get_drvdata(dev);
- return __hello_get_val(hdev, buf);
- }
- /*写设备属性val*/
- static ssize_t hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count) {
- struct hello_android_dev* hdev = (struct hello_android_dev*)dev_get_drvdata(dev);
- return __hello_set_val(hdev, buf, count);
- }
定义通过proc文件系统访问方法,主要实现了hello_proc_read和hello_proc_write两个方法,同时定义了在proc文件系统创建和删除文件的方法hello_create_proc和hello_remove_proc:
- /*读取设备寄存器val的值,保存在page缓冲区中*/
- static ssize_t hello_proc_read(char* page, char** start, off_t off, int count, int* eof, void* data) {
- if(off > 0) {
- *eof = 1;
- return 0;
- }
- return __hello_get_val(hello_dev, page);
- }
- /*把缓冲区的值buff保存到设备寄存器val中去*/
- static ssize_t hello_proc_write(struct file* filp, const char __user *buff, unsigned long len, void* data) {
- int err = 0;
- char* page = NULL;
- if(len > PAGE_SIZE) {
- printk(KERN_ALERT"The buff is too large: %lu.\n", len);
- return -EFAULT;
- }
- page = (char*)__get_free_page(GFP_KERNEL);
- if(!page) {
- printk(KERN_ALERT"Failed to alloc page.\n");
- return -ENOMEM;
- }
- /*先把用户提供的缓冲区值拷贝到内核缓冲区中去*/
- if(copy_from_user(page, buff, len)) {
- printk(KERN_ALERT"Failed to copy buff from user.\n");
- err = -EFAULT;
- goto out;
- }
- err = __hello_set_val(hello_dev, page, len);
- out:
- free_page((unsigned long)page);
- return err;
- }
- /*创建/proc/hello文件*/
- static void hello_create_proc(void) {
- struct proc_dir_entry* entry;
- entry = create_proc_entry(HELLO_DEVICE_PROC_NAME, 0, NULL);
- if(entry) {
- entry->owner = THIS_MODULE;
- entry->read_proc = hello_proc_read;
- entry->write_proc = hello_proc_write;
- }
- }
- /*删除/proc/hello文件*/
- static void hello_remove_proc(void) {
- remove_proc_entry(HELLO_DEVICE_PROC_NAME, NULL);
- }
最后,定义模块加载和卸载方法,这里只要是执行设备注册和初始化操作:
- /*初始化设备*/
- static int __hello_setup_dev(struct hello_android_dev* dev) {
- int err;
- dev_t devno = MKDEV(hello_major, hello_minor);
- memset(dev, 0, sizeof(struct hello_android_dev));
- cdev_init(&(dev->dev), &hello_fops);
- dev->dev.owner = THIS_MODULE;
- dev->dev.ops = &hello_fops;
- /*注册字符设备*/
- err = cdev_add(&(dev->dev),devno, 1);
- if(err) {
- return err;
- }
- /*初始化信号量和寄存器val的值*/
- init_MUTEX(&(dev->sem));
- dev->val = 0;
- return 0;
- }
- /*模块加载方法*/
- static int __init hello_init(void){
- int err = -1;
- dev_t dev = 0;
- struct device* temp = NULL;
- printk(KERN_ALERT"Initializing hello device.\n");
- /*动态分配主设备和从设备号*/
- err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, HELLO_DEVICE_NODE_NAME);
- if(err < 0) {
- printk(KERN_ALERT"Failed to alloc char dev region.\n");
- goto fail;
- }
- hello_major = MAJOR(dev);
- hello_minor = MINOR(dev);
- /*分配helo设备结构体变量*/
- hello_dev = kmalloc(sizeof(struct hello_android_dev), GFP_KERNEL);
- if(!hello_dev) {
- err = -ENOMEM;
- printk(KERN_ALERT"Failed to alloc hello_dev.\n");
- goto unregister;
- }
- /*初始化设备*/
- err = __hello_setup_dev(hello_dev);
- if(err) {
- printk(KERN_ALERT"Failed to setup dev: %d.\n", err);
- goto cleanup;
- }
- /*在/sys/class/目录下创建设备类别目录hello*/
- hello_class = class_create(THIS_MODULE, HELLO_DEVICE_CLASS_NAME);
- if(IS_ERR(hello_class)) {
- err = PTR_ERR(hello_class);
- printk(KERN_ALERT"Failed to create hello class.\n");
- goto destroy_cdev;
- }
- /*在/dev/目录和/sys/class/hello目录下分别创建设备文件hello*/
- temp = device_create(hello_class, NULL, dev, "%s", HELLO_DEVICE_FILE_NAME);
- if(IS_ERR(temp)) {
- err = PTR_ERR(temp);
- printk(KERN_ALERT"Failed to create hello device.");
- goto destroy_class;
- }
- /*在/sys/class/hello/hello目录下创建属性文件val*/
- err = device_create_file(temp, &dev_attr_val);
- if(err < 0) {
- printk(KERN_ALERT"Failed to create attribute val.");
- goto destroy_device;
- }
- dev_set_drvdata(temp, hello_dev);
- /*创建/proc/hello文件*/
- hello_create_proc();
- printk(KERN_ALERT"Succedded to initialize hello device.\n");
- return 0;
- destroy_device:
- device_destroy(hello_class, dev);
- destroy_class:
- class_destroy(hello_class);
- destroy_cdev:
- cdev_del(&(hello_dev->dev));
- cleanup:
- kfree(hello_dev);
- unregister:
- unregister_chrdev_region(MKDEV(hello_major, hello_minor), 1);
- fail:
- return err;
- }
- /*模块卸载方法*/
- static void __exit hello_exit(void) {
- dev_t devno = MKDEV(hello_major, hello_minor);
- printk(KERN_ALERT"Destroy hello device.\n");
- /*删除/proc/hello文件*/
- hello_remove_proc();
- /*销毁设备类别和设备*/
- if(hello_class) {
- device_destroy(hello_class, MKDEV(hello_major, hello_minor));
- class_destroy(hello_class);
- }
- /*删除字符设备和释放设备内存*/
- if(hello_dev) {
- cdev_del(&(hello_dev->dev));
- kfree(hello_dev);
- }
- /*释放设备号*/
- unregister_chrdev_region(devno, 1);
- }
- MODULE_LICENSE("GPL");
- MODULE_DESCRIPTION("First Android Driver");
- module_init(hello_init);
- module_exit(hello_exit);
五.在hello目录中新增Kconfig和Makefile两个文件,其中Kconfig是在编译前执行配置命令make menuconfig时用到的,而Makefile是执行编译命令make是用到的:
Kconfig文件的内容
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