在Android硬件抽象层（HAL）概要介绍和学习计划一文中，我们简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序的方法。简单来说，硬件驱动程序一方面分布在Linux内核中，另一方面分布在用户空间的硬件抽象层中。接着，在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文中举例子说明了如何在Linux内核编写驱动程序。在这一篇文章中，我们将继续介绍Android系统硬件驱动程序的另一方面实现，即如何在硬件抽象层中增加硬件模块来和内核驱动程序交互。在这篇文章中，我们还将学习到如何在Android系统创建设备文件时用类似Linux的udev规则修改设备文件模式的方法。
一. 参照在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文所示，准备好示例内核驱动序。完成这个内核驱动程序后，便可以在Android系统中得到三个文件，分别是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我们将通过设备文件/dev/hello来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动程序模块。
二. 进入到在hardware/libhardware/include/hardware目录，新建hello.h文件：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cdhardware/libhardware/include/hardware
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h
hello.h文件的内容如下：
- #ifndefANDROID_HELLO_INTERFACE_H
- #defineANDROID_HELLO_INTERFACE_H
- #include<hardware/hardware.h>
- __BEGIN_DECLS
- #defineHELLO_HARDWARE_MODULE_ID"hello"
- structhello_module_t{
- structhw_module_tcommon;
- };
- structhello_device_t{
- structhw_device_tcommon;
- intfd;
- int(*set_val)(structhello_device_t*dev,intval);
- int(*get_val)(structhello_device_t*dev,int*val);
- };
- __END_DECLS
- #endif
这里按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义模块ID、模块结构体以及硬件接口结构体。在硬件接口结构体中，fd表示设备文件描述符，对应我们将要处理的设备文件"/dev/hello"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。
三. 进入到hardware/libhardware/modules目录，新建hello目录，并添加hello.c文件。 hello.c的内容较多，我们分段来看。
首先是包含相关头文件和定义相关结构：
- #defineLOG_TAG"HelloStub"
- #include<hardware/hardware.h>
- #include<hardware/hello.h>
- #include<fcntl.h>
- #include<errno.h>
- #include<cutils/log.h>
- #include<cutils/atomic.h>
- #defineDEVICE_NAME"/dev/hello"
- #defineMODULE_NAME"Hello"
- #defineMODULE_AUTHOR"shyluo@gmail.com"
- staticinthello_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,structhw_device_t**device);
- staticinthello_device_close(structhw_device_t*device);
- staticinthello_set_val(structhello_device_t*dev,intval);
- staticinthello_get_val(structhello_device_t*dev,int*val);
- staticstructhw_module_methods_thello_module_methods={
- open:hello_device_open
- };
- structhello_module_tHAL_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,
- }
- };
这里，实例变量名必须为HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必须为HARDWARE_MODULE_TAG，这是Android硬件抽象层规范规定的。
定义hello_device_open函数：
- staticinthello_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,structhw_device_t**device){
- structhello_device_t*dev;dev=(structhello_device_t*)malloc(sizeof(structhello_device_t));
- if(!dev){
- LOGE("HelloStub:failedtoallocspace");
- return-EFAULT;
- }
- memset(dev,0,sizeof(structhello_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("HelloStub:failedtoopen/dev/hello--%s.",strerror(errno));free(dev);
- return-EFAULT;
- }
- *device=&(dev->common);
- LOGI("HelloStub:open/dev/hellosuccessfully.");
- return0;
- }
DEVICE_NAME定义为"/dev/hello"。由于设备文件是在内核驱动里面通过device_create创建的，而device_create创建的设备文件默认只有root用户可读写，而hello_device_open一般是由上层APP来调用的，这些APP一般不具有root权限，这时候就导致打开设备文件失败：
Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
解决办法是类似于Linux的udev规则，打开Android源代码工程目录下，进入到system/core/rootdir目录，里面有一个名为ueventd.rc文件，往里面添加一行：
/dev/hello 0666 root root
定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数：
- staticinthello_device_close(structhw_device_t*device){
- structhello_device_t*hello_device=(structhello_device_t*)device;
- if(hello_device){
- close(hello_device->fd);
- free(hello_device);
- }
- return0;
- }
- staticinthello_set_val(structhello_device_t*dev,intval){
- LOGI("HelloStub:setvalue%dtodevice.",val);
- write(dev->fd,&val,sizeof(val));
- return0;
- }
- staticinthello_get_val(structhello_device_t*dev,int*val){
- if(!val){
- LOGE("HelloStub:errorvalpointer");
- return-EFAULT;
- }
- read(dev->fd,val,sizeof(*val));
- LOGI("HelloStub:getvalue%dfromdevice",*val);
- return0;
- }
四. 继续在hello目录下新建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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
注意，LOCAL_MODULE的定义规则，hello后面跟有default，hello.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。
五. 编译：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$mmm hardware/libhardware/modules/hello
编译成功后，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目录下看到hello.default.so文件了。
六. 重新打包Android系统镜像system.img：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块hello.default了。
虽然我们在Android系统为我们自己的硬件增加了一个硬件抽象层模块，但是现在Java应用程序还不能访问到我们的硬件。我们还必须编写JNI方法和在Android的Application Frameworks层增加API接口，才能让上层Application访问我们的硬件。在接下来的文章中，我们还将完成这一系统过程，使得我们能够在Java应用程序中访问我们自己定制的硬件。
在Android硬件抽象层（HAL）概要介绍和学习计划一文中，我们简要介绍了在Android系统为为硬件编写驱动程序的方法。简单来说，硬件驱动程序一方面分布在Linux内核中，另一方面分布在用户空间的硬件抽象层中。接着，在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文中举例子说明了如何在Linux内核编写驱动程序。在这一篇文章中，我们将继续介绍Android系统硬件驱动程序的另一方面实现，即如何在硬件抽象层中增加硬件模块来和内核驱动程序交互。在这篇文章中，我们还将学习到如何在Android系统创建设备文件时用类似Linux的udev规则修改设备文件模式的方法。
一. 参照在Ubuntu上为Android系统编写Linux内核驱动程序一文所示，准备好示例内核驱动序。完成这个内核驱动程序后，便可以在Android系统中得到三个文件，分别是/dev/hello、/sys/class/hello/hello/val和/proc/hello。在本文中，我们将通过设备文件/dev/hello来连接硬件抽象层模块和Linux内核驱动程序模块。
二. 进入到在hardware/libhardware/include/hardware目录，新建hello.h文件：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cdhardware/libhardware/include/hardware
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/hardware/libhardware/include/hardware$ vi hello.h
hello.h文件的内容如下：
- #ifndefANDROID_HELLO_INTERFACE_H
- #defineANDROID_HELLO_INTERFACE_H
- #include<hardware/hardware.h>
- __BEGIN_DECLS
- #defineHELLO_HARDWARE_MODULE_ID"hello"
- structhello_module_t{
- structhw_module_tcommon;
- };
- structhello_device_t{
- structhw_device_tcommon;
- intfd;
- int(*set_val)(structhello_device_t*dev,intval);
- int(*get_val)(structhello_device_t*dev,int*val);
- };
- __END_DECLS
- #endif
这里按照Android硬件抽象层规范的要求，分别定义模块ID、模块结构体以及硬件接口结构体。在硬件接口结构体中，fd表示设备文件描述符，对应我们将要处理的设备文件"/dev/hello"，set_val和get_val为该HAL对上提供的函数接口。
三. 进入到hardware/libhardware/modules目录，新建hello目录，并添加hello.c文件。 hello.c的内容较多，我们分段来看。
首先是包含相关头文件和定义相关结构：
- #defineLOG_TAG"HelloStub"
- #include<hardware/hardware.h>
- #include<hardware/hello.h>
- #include<fcntl.h>
- #include<errno.h>
- #include<cutils/log.h>
- #include<cutils/atomic.h>
- #defineDEVICE_NAME"/dev/hello"
- #defineMODULE_NAME"Hello"
- #defineMODULE_AUTHOR"shyluo@gmail.com"
- staticinthello_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,structhw_device_t**device);
- staticinthello_device_close(structhw_device_t*device);
- staticinthello_set_val(structhello_device_t*dev,intval);
- staticinthello_get_val(structhello_device_t*dev,int*val);
- staticstructhw_module_methods_thello_module_methods={
- open:hello_device_open
- };
- structhello_module_tHAL_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,
- }
- };
这里，实例变量名必须为HAL_MODULE_INFO_SYM，tag也必须为HARDWARE_MODULE_TAG，这是Android硬件抽象层规范规定的。
定义hello_device_open函数：
- staticinthello_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,structhw_device_t**device){
- structhello_device_t*dev;dev=(structhello_device_t*)malloc(sizeof(structhello_device_t));
- if(!dev){
- LOGE("HelloStub:failedtoallocspace");
- return-EFAULT;
- }
- memset(dev,0,sizeof(structhello_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("HelloStub:failedtoopen/dev/hello--%s.",strerror(errno));free(dev);
- return-EFAULT;
- }
- *device=&(dev->common);
- LOGI("HelloStub:open/dev/hellosuccessfully.");
- return0;
- }
DEVICE_NAME定义为"/dev/hello"。由于设备文件是在内核驱动里面通过device_create创建的，而device_create创建的设备文件默认只有root用户可读写，而hello_device_open一般是由上层APP来调用的，这些APP一般不具有root权限，这时候就导致打开设备文件失败：
Hello Stub: failed to open /dev/hello -- Permission denied.
解决办法是类似于Linux的udev规则，打开Android源代码工程目录下，进入到system/core/rootdir目录，里面有一个名为ueventd.rc文件，往里面添加一行：
/dev/hello 0666 root root
定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数：
- staticinthello_device_close(structhw_device_t*device){
- structhello_device_t*hello_device=(structhello_device_t*)device;
- if(hello_device){
- close(hello_device->fd);
- free(hello_device);
- }
- return0;
- }
- staticinthello_set_val(structhello_device_t*dev,intval){
- LOGI("HelloStub:setvalue%dtodevice.",val);
- write(dev->fd,&val,sizeof(val));
- return0;
- }
- staticinthello_get_val(structhello_device_t*dev,int*val){
- if(!val){
- LOGE("HelloStub:errorvalpointer");
- return-EFAULT;
- }
- read(dev->fd,val,sizeof(*val));
- LOGI("HelloStub:getvalue%dfromdevice",*val);
- return0;
- }
四. 继续在hello目录下新建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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
注意，LOCAL_MODULE的定义规则，hello后面跟有default，hello.default能够保证我们的模块总能被硬象抽象层加载到。
五. 编译：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$mmm hardware/libhardware/modules/hello
编译成功后，就可以在out/target/product/generic/system/lib/hw目录下看到hello.default.so文件了。
六. 重新打包Android系统镜像system.img：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
重新打包后，system.img就包含我们定义的硬件抽象层模块hello.default了。
虽然我们在Android系统为我们自己的硬件增加了一个硬件抽象层模块，但是现在Java应用程序还不能访问到我们的硬件。我们还必须编写JNI方法和在Android的Application Frameworks层增加API接口，才能让上层Application访问我们的硬件。在接下来的文章中，我们还将完成这一系统过程，使得我们能够在Java应用程序中访问我们自己定制的硬件。
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