(三) 在Ubuntu上爲Android增加硬件抽象層（HAL）模塊訪問Linux內核驅動程序

 在Android硬件抽象層（HAL）概要介紹和學習計劃一文中，我們簡要介紹了在Android系統爲爲硬件編寫驅動程序的方法。簡單來說，硬件驅動程序一方面分佈在Linux內核中，另一方面分佈在用戶空間的硬件抽象層中。接着，在Ubuntu上爲Android系統編寫Linux內核驅動程序一文中舉例子說明了如何在Linux內核編寫驅動程序。在這一篇文章中，我們將繼續介紹Android系統硬件驅動程序的另一方面實現，即如何在硬件抽象層中增加硬件模塊來和內核驅動程序交互。在這篇文章中，我們還將學習到如何在Android系統創建設備文件時用類似Linux的udev規則修改設備文件模式的方法。

      一. 參照在Ubuntu上爲Android系統編寫Linux內核驅動程序一文所示，準備好示例內核驅動序。完成這個內核驅動程序後，便可以在Android系統中得到三個文件，分別是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我們將通過設備文件/dev/hello來連接硬件抽象層模塊和Linux內核驅動程序模塊。

      二. 進入到在hardware/libhardware/include/hardware目錄，新建hello.h文件：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd hardware/libhardware/include/hardware
      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h

      hello.h文件的內容如下：

#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H
#include <hardware/hardware.h>

__BEGIN_DECLS

/*定義模塊ID*/
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"

/*硬件模塊結構體*/
struct hello_module_t {
    struct hw_module_t common;
};

/*硬件接口結構體*/
struct hello_device_t {
    struct hw_device_t common;
    int fd;
    int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);
    int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);
};

__END_DECLS

#endif

這裏按照Android硬件抽象層規範的要求，分別定義模塊ID、模塊結構體以及硬件接口結構體。在硬件接口結構體中，fd表示設備文件描述符，對應我們將要處理的設備文件"/dev/hello"，set_val和get_val爲該HAL對上提供的函數接口。

      三. 進入到hardware/libhardware/modules目錄，新建hello目錄，並添加hello.c文件。 hello.c的內容較多，我們分段來看。

      首先是包含相關頭文件和定義相關結構：

#define LOG_TAG "HelloStub"

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

#define DEVICE_NAME "/dev/hello"
#define MODULE_NAME "Hello"
#define MODULE_AUTHOR "[email protected]"

/*設備打開和關閉接口*/
static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);
static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);

/*設備訪問接口*/
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);

/*模塊方法表*/
static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {
    open: hello_device_open
};

/*模塊實例變量*/
struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    common: {
        tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
        version_major: 1,
        version_minor: 0,
        id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,
        name: MODULE_NAME,
        author: MODULE_AUTHOR,
        methods: &hello_module_methods,
    }
};

   這裏，實例變量名必須爲HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必須爲HARDWARE_MODULE_TAG，這是Android硬件抽象層規範規定的。

      定義hello_device_open函數：

static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {
    struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));

    if(!dev) {
        LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");
        return -EFAULT;
    }

    memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));
    dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;
    dev->common.version = 0;
    dev->common.module = (hw_module_t*)module;
    dev->common.close = hello_device_close;
    dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;

    if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {
        LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);
        return -EFAULT;
    }

    *device = &(dev->common);
    LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");

    return 0;
}

DEVICE_NAME定義爲"/dev/hello"。由於設備文件是在內核驅動裏面通過device_create創建的，而device_create創建的設備文件默認只有root用戶可讀寫，而hello_device_open一般是由上層APP來調用的，這些APP一般不具有root權限，這時候就導致打開設備文件失敗：

      

Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.

      解決辦法是類似於Linux的udev規則，打開Android源代碼工程目錄下，進入到system/core/rootdir目錄，裏面有一個名爲ueventd.rc文件，往裏面添加一行：

      

/dev/hello 0666 root root

      定義hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val這三個函數：

static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {
    struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;

    if(hello_device) {
        close(hello_device->fd);
        free(hello_device);
    }

    return 0;
}

static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {
    LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);

    write(dev->fd, &val, sizeof(val));

    return 0;
}

static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {
    if(!val) {
        LOGE("Hello Stub: error val pointer");
        return -EFAULT;
    }

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

    LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);

    return 0;
}

     四. 繼續在hello目錄下新建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 := hello.c
      LOCAL_MODULE := hello.default
      include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

      注意，LOCAL_MODULE的定義規則，hello後面跟有default，hello.default能夠保證我們的模塊總能被硬象抽象層加載到。

      五. 編譯：

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm hardware/libhardware/modules/hello

      編譯成功後，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目錄下看到hello.default.so文件了。

      六. 把hello.default.so文件通過adb push 到開發板的系統文件的 /system/lib/文件裏面 就可以了

      雖然我們在Android系統爲我們自己的硬件增加了一個硬件抽象層模塊，但是現在Java應用程序還不能訪問到我們的硬件。我們還必須編寫JNI方法和在Android的Application Frameworks層增加API接口，才能讓上層Application訪問我們的硬件。在接下來的文章中，我們還將完成這一系統過程，使得我們能夠在Java應用程序中訪問我們自己定製的硬件。