考研已经过去了，android驱动的学习也断了半年多了，现在重新捡起来学习，回顾一下Android驱动的大体框架。
Android系统的核心是java，其有一个David虚拟机。Android-app操作硬件也相当于是java操作硬件。
在Linux系统上操作硬件是通过open read write等来实现，也就是操作C库。如果java能直接调用C库中的函数，也就解决了app操作硬件的问题。
下面的文章是java调用C/C++库的方法。
链接：JAVA程序通过JNI调用C/C++库
1.方法1——jni调用底层驱动
在android框架中写入c/c++直接调用底层linux驱动，并向上提供jni接口给应用程序：
优点：简单易行；
缺点：主要在于驱动程序，由于在linux中需要遵循GPL协议，需要开源，而许多厂商的一些代码不希望开源。
而且像屏幕等设备可能需要多个app同时操作，这样的话将会导致各种各样的问题。
2.方法2——增加硬件抽象层
将驱动程序一分为二，一部分开源在内核中，一部分不开源在android框架中：
二、举例led android驱动：
从这里我们将看到整个应用框架层到底层驱动的走向。首先，无论是哪种方法，我们都需要实现一个linux驱动以供上层访问led资源。
同样也是通过jni来加载C库，从而通过调用open等来实现对硬件的操作。Android为了实现多个APP能操作同一个硬件，硬件不由app来直接操作，而是有SystemServer来操作。app需要把请求通过serviceManager发给SystemServer，由SystemServer最终完成对硬件的操作。
这里我们反过来思考一个app操作硬件的过程：
1、app需要申请服务和获得服务getservice。
而这个服务是有接口完成的。所以第一步我们需要建立一个aidl文件，来生成接口类。
frameworks/base/core/java/android/os/ILedService.aidl
同时修改 frameworks/base/Android.mk， 加入新建的aidl文件。
现在以实现一个利用app来通过串口对外发送数据的案例；
1. 首先创建文件 frameworks/base/core/java/android/os/IMySerialService.aidl
package android.os;
/** {@hide} */
interface IMySerialService
{
int serialOpen( String filename, int flags );
int serialSetOpt( int fd,int nSpeed,int nBits,char nEvent,int nStop );
String serialRead( int fd, int len );
int serialWrite( int fd, String txData );
void serialClose( int fd );
}
同时需要修改Android.mk文件添加我们的aidl文件
2、自动生成ILedService.java
mmm frameworks/base/
编译自动生成
out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates/src/core/java/android/os/ILedService.java
ILedService.java文件获得了，现在就需要新建与之对应的java文件，实现java下的对硬件操作的函数。
2.运行：mmm frameworks/base/ 进行编译，将会生成 out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates/src/core/java/android/os/IMySerialService.java 文件。
下一步就是要实现 ISerialService.java 中被自动创建的接口函数了
3、创建 LedService.java 实现接口函数
创建完LedService.java后将其放到frameworks/base/services/core/java/com/android/server/中，其上层Android.mk会自动包含此java文件。
3. 新建文件 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SerialService.java
package com.android.server;
import android.os.IMySerialService;
import android.util.Slog;
public class MySerialService extends IMySerialService.Stub {
private static final String TAG = "MySerialService";
public native static int nativeSerialOpen(String filename, int flags ) ;
public native static int nativeSerialSetOpt(int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop) ;
public native static java.lang.String nativeSerialRead(int fd, int len ) ;
public native static int nativeSerialWrite( int fd, java.lang.String txData ) ;
public native static void nativeSerialClose(int fd );
public int serialOpen(java.lang.String filename, int flags) throws android.os.RemoteException {
return nativeSerialOpen(filename,flags);
}
public int serialSetOpt(int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop) throws android.os.RemoteException {
return nativeSerialSetOpt( fd, nSpeed, nBits, nEvent, nStop );
}
public java.lang.String serialRead(int fd, int len) throws android.os.RemoteException {
return nativeSerialRead( fd, len );
}
public int serialWrite(int fd, java.lang.String txData) throws android.os.RemoteException {
return nativeSerialWrite( fd, txData);
}
public void serialClose(int fd) throws android.os.RemoteException {
nativeSerialClose(fd);
}
}
public int serialOpen(java.lang.String filename, int flags) throws android.os.RemoteException
这些函数的定义在自动生成的IMySerialService.java的最下面，直接拷贝过来实现即可。
4、将服务注册到Service Manager当中
修改frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
这样的话，app就能获得服务，从而实现对SystemServer的通信，从而实现对硬件的操作。现在就是需要对SystemServer进行修改了。
SystemServer对硬件的操作也是jni，所以其也需要加载C/C++库。在Android系统中已经把所有对硬件操作的jni文件打包为一个.so库，所以我们需要做的是在so库中添加我们对硬件的支持。
4. 将下面的代码加入到 SystemServer.java 中，这样的话就把服务加入到了ServiceManager
Slog.i(TAG, "Serial Service");
ServiceManager.addService("serial", new SerialService());
5、实现com_android_server_LedService.cpp 供 LedService.java使用
将jni文件放到frameworks/base/services/core/jni/目录中。还要注册native接口，在frameworks/base/services/core/jni/onload.cpp中修改。
并修改Android.mk文件，加入com_android_server_LedService.cpp的编译。
同时还要修改onload.cpp，添加 register_android_server_MySerialService(env); 和 函数声明。
#define LOG_TAG "MySerialService"
#include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"
#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"
#include <utils/misc.h>
#include <utils/Log.h>
#include <stdio.h>
namespace android
{
#if 1
static jstring charTojstring(JNIEnv* env, const char* pat) {
//定义java String类 strClass
jclass strClass = (env)->FindClass("Ljava/lang/String;");
//获取String(byte[],String)的构造器,用于将本地byte[]数组转换为一个新String
jmethodID ctorID = (env)->GetMethodID(strClass, "<init>", "([BLjava/lang/String;)V");
//建立byte数组
jbyteArray bytes = (env)->NewByteArray(strlen(pat));
//将char* 转换为byte数组
(env)->SetByteArrayRegion(bytes, 0, strlen(pat), (jbyte*) pat);
// 设置String, 保存语言类型,用于byte数组转换至String时的参数
jstring encoding = (env)->NewStringUTF("GB2312");
//将byte数组转换为java String,并输出
return (jstring) (env)->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding);
}
char* jstringToChar(JNIEnv* env, jstring jstr) {
char* rtn = NULL;
jclass clsstring = env->FindClass("java/lang/String");
jstring strencode = env->NewStringUTF("GB2312");
jmethodID mid = env->GetMethodID(clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B");
jbyteArray barr = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(jstr, mid, strencode);
jsize alen = env->GetArrayLength(barr);
jbyte* ba = env->GetByteArrayElements(barr, JNI_FALSE);
if (alen > 0) {
rtn = (char*) malloc(alen + 1);
memcpy(rtn, ba, alen);
rtn[alen] = 0;
}
env->ReleaseByteArrayElements(barr, ba, 0);
return rtn;
}
#endif
jint jniSerialOpen( JNIEnv *env, jobject clazz, jstring filename, jint flags )
{
char *arrChars = jstringToChar(env, filename );
ALOGI("jniSerialOpen:%s,%d\n",arrChars,flags);
return flags+1;
}
jint jniSerialSetOpt( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jint nSpeed, jint nBits, char nEvent, jint nStop)
{
ALOGI("jniSerialSetOpt:%d,%c\n",fd,nEvent);
return fd+1;
}
jstring jniSerialRead( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jint len )
{
char arrTx[] = "This is a chars";
ALOGI("jniSerialRead:%d,%c\n",fd,len);
/* CStr2Jstring */
return charTojstring(env, arrTx);
}
jint jniSerialWrite( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jstring txData )
{
char *arrChars = jstringToChar(env, txData );
ALOGI("jniSerialWrite:%d,%s\n",fd,arrChars);
return 0;
}
void jniSerialClose( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd )
{
ALOGI("jniSerialClose:%d\n",fd);
}
static JNINativeMethod method_table[] = {
{ "nativeSerialOpen", "(Ljava/lang/String;I)I", (void*)jniSerialOpen },
{ "nativeSerialSetOpt", "(IIICI)I", (void*)jniSerialSetOpt },
{ "nativeSerialRead", "(II)Ljava/lang/String;", (void*)jniSerialRead },
{ "nativeSerialWrite", "(ILjava/lang/String;)I", (void*)jniSerialWrite },
{ "nativeSerialClose", "(I)V", (void*)jniSerialClose },
};
int register_android_server_MySerialService(JNIEnv *env)
{
return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/MySerialService",
method_table, NELEM(method_table));
}
};
这里其实已经差不多实现了对硬件的操作，因为我们实现了对cpp文件的调用并打包进系统，cpp文件就能直接加载C库，调用open等函数实现对硬件的操作。
但是这样的话有一个问题，就是如果驱动有点儿问题，我们就需要修改com_android_server_LedService.cpp，并重新编译系统、烧写系统。这样的话不是很方便。我们可以再引入硬件抽象层（HAL），这样更有利于搭建整个系统。
注意：编译的时候使用：
mmm frameworks/base/services/ mmm frameworks/base/ make snod
只执行 mmm frameworks/base/ 将不会 frameworks/base/services/ 下修改的文件进行编译。 这个要注意。
JNI 向上提供本地函数，向下加载HAL文件并调用HAL的函数
HAL负责访问驱动程序执行硬件操作（dlopen）。
这里编译系统，运行app 即可打印出信息（logcat | grep "MySerialSerice"）
APP代码： 需要添加jar包。在 out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates/classes.jar
package com.lmissw.serialdevicetest;
import android.os.RemoteException;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.os.IMySerialService;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import static android.os.ServiceManager.getService;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
Button iButton=null;
private IMySerialService iSerialService = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
iButton = findViewById(R.id.button);
iButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
public void onClick(View v) {
iSerialService = IMySerialService.Stub.asInterface(getService("myserial"));
try {
int fd = iSerialService.serialOpen("/dev/s3c2410_serial2",0);
iSerialService.serialSetOpt(2,3,4,‘t‘,6);
Log.i("serialTest","App serialSetOpt"+fd);
} catch (RemoteException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
6、实现Hal层程序
JNI 向上提供本地函数，向下加载HAL文件并调用HAL的函数。
HAL负责访问驱动程序并执行硬件操作。而HAL层代码被编程一个.so动态库。
所以JNI加载HAL就是加载动态库，而在linux系统中加载动态库使用的是dlopen。
在Android系统中，不直接使用dlopen，是因为Android对dlopen做了一层封装，使用的是hw_get_module("模块名");
而hw_get_module最终还是调用dlopen，那么就需用从模块名拿到文件名了。
模块名 >> 文件名
在模块名转化为名时，使用的是hw_module_by_class(模块名，NULL)，在其中将name=“模块名”；
然后使用property_get 获得属性值（价值对），先查询ro.hardware.模块名、ro.hardware、ro.product.board、ro.board.platform、ro.arch。上面的每个属性都对应一个subname。
然后使用hw_module_exists 在 HAL_LIBRARY_PATH 环境变量、/vendor/lib/hw、/system/lib/hw 三个文件夹中 判断 "name"."subname".so 文件是否存在。如果都没有则查找 "name".default.so。
如果上述的模块存在，则调用load 加载，在load中使用了dlopen。再使用dlsym("HMI")从so获得名为hw_module_t结构体。然后判断结构体中的名字和name是否一致，一致则表明找到了模块。
JNI怎么使用HAL
使用hw_get_module获得一个hw_module_t结构体。调用module中的open函数来获得一个hw_device_t结构体。并且把hw_device_t结构体转换为设备自定义的结构体。自定义的结构体第一个成员是 hw_device_t结构体。
在 hardware/libhardware/include/hardware/ 下创建hal层的头文件，在hardware/libhardware/modules/ 目录下创建一个新的目录用来 存放hal的C文件，并创建一个Android.mk文件。
编译的话用 mmm hardware/libhardware/modules/+创建的目录名。
/* filename： Android.mk */ LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE := myserial.default LOCAL_MODULE_RELATIVE_PATH := hw LOCAL_C_INCLUDES := hardware/libhardware LOCAL_SRC_FILES := myserial.c LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog LOCAL_MODULE_TAGS := eng include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
myserial.c
#define LOG_TAG "MySerialHal"
#include <hardware/myserial.h>
#include <hardware/hardware.h>
#include <cutils/log.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
int halSerialOpen( char* filename, int flags )
{
ALOGI("halSerialOpen:%s,%d\n",filename,flags);
return 0;
}
int halSerialSetOpt( int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{
ALOGI("halSerialSetOpt:%d,%c\n",fd,nEvent);
return 0;
}
char* halSerialRead( int fd, int len )
{
ALOGI("halSerialRead:%d,%c\n",fd,len);
return 0;
}
int halSerialWrite( int fd, char* txData )
{
ALOGI("halSerialWrite:%d,%s\n",fd,txData);
return 0;
}
void halSerialClose( int fd )
{
ALOGI("halSerialClose:%d\n",fd);
}
struct myserial_device_t myserial_device = {
.common = {
.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG,
},
.serial_open = halSerialOpen,
.serial_setOpt = halSerialSetOpt,
.serial_read = halSerialRead,
.serial_write = halSerialWrite,
.serial_close = halSerialClose,
};
int serial_open(const struct hw_module_t* module, const char* id,
struct hw_device_t** device) {
*device = &myserial_device;
return 0;
}
static struct hw_module_methods_t myserial_module_methods = {
.open = serial_open,
};
struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
.tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
.name = "myserial Device HAL",
.id = "myserial", //必填
.methods = &myserial_module_methods, //必填
};
myserial.h
#ifndef _HARDWARE_MYSERIAL_H
#define _HARDWARE_MYSERIAL_H
#include <hardware/hardware.h>
__BEGIN_DECLS
struct myserial_device_t {
struct hw_device_t common;
int (*serial_open)( char* filename, int flags ) ;
int (*serial_setOpt)( int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop) ;
char* (*serial_read)( int fd, int len );
int (*serial_write)( int fd, char* txData ) ;
void (*serial_close)( int fd );
} ;
__END_DECLS
#endif // _HARDWARE_MYSERIAL_H
/* filename com_android_server_MySerialService.cpp */
#define LOG_TAG "MySerialService" #include "jni.h" #include "JNIHelp.h" #include "android_runtime/AndroidRuntime.h" #include <utils/misc.h> #include <utils/Log.h> #include <hardware/myserial.h> #include <stdio.h> namespace android { struct hw_module_t *module; struct hw_device_t* device; struct myserial_device_t* serial_dev; #if 1 static jstring charTojstring(JNIEnv* env, const char* pat) { //定义java String类 strClass jclass strClass = (env)->FindClass("Ljava/lang/String;"); //获取String(byte[],String)的构造器,用于将本地byte[]数组转换为一个新String jmethodID ctorID = (env)->GetMethodID(strClass, "<init>", "([BLjava/lang/String;)V"); //建立byte数组 jbyteArray bytes = (env)->NewByteArray(strlen(pat)); //将char* 转换为byte数组 (env)->SetByteArrayRegion(bytes, 0, strlen(pat), (jbyte*) pat); // 设置String, 保存语言类型,用于byte数组转换至String时的参数 jstring encoding = (env)->NewStringUTF("GB2312"); //将byte数组转换为java String,并输出 return (jstring) (env)->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding); } static char* jstringToChar(JNIEnv* env, jstring jstr) { char* rtn = NULL; jclass clsstring = env->FindClass("java/lang/String"); jstring strencode = env->NewStringUTF("GB2312"); jmethodID mid = env->GetMethodID(clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B"); jbyteArray barr = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(jstr, mid, strencode); jsize alen = env->GetArrayLength(barr); jbyte* ba = env->GetByteArrayElements(barr, JNI_FALSE); if (alen > 0) { rtn = (char*) malloc(alen + 1); memcpy(rtn, ba, alen); rtn[alen] = 0; } env->ReleaseByteArrayElements(barr, ba, 0); return rtn; } #endif jint jniSerialOpen( JNIEnv *env, jobject clazz, jstring filename, jint flags ) { jint err; char *arrChars = jstringToChar(env, filename ); err = hw_get_module("myserial",(hw_module_t const**)&module); if (err==0) { err = module->methods->open( module, NULL, &device ); if (err==0) { serial_dev = (struct myserial_device_t*) device; ALOGI("jniSerialOpen:%s,%d\n",arrChars,flags); return serial_dev->serial_open(arrChars,flags); } else { ALOGI("open:error\n"); } } else { ALOGI("hw_get_module:error\n"); } return -1; } jint jniSerialSetOpt( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jint nSpeed, jint nBits, char nEvent, jint nStop) { ALOGI("jniSerialSetOpt:%d,%c\n",fd,nEvent); return serial_dev->serial_setOpt(fd,nSpeed,nBits,nEvent,nStop); } jstring jniSerialRead( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jint len ) { char* arrTx= serial_dev->serial_read(fd,len); ALOGI("jniSerialRead:%d,%c\n",fd,len); return charTojstring(env, arrTx); } jint jniSerialWrite( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd, jstring txData ) { char *arrChars = jstringToChar(env, txData ); ALOGI("jniSerialWrite:%d,%s\n",fd,arrChars); return serial_dev->serial_write(fd,arrChars); } void jniSerialClose( JNIEnv *env, jobject clazz, jint fd ) { ALOGI("jniSerialClose:%d\n",fd); serial_dev->serial_close(fd);; } static JNINativeMethod method_table[] = { { "nativeSerialOpen", "(Ljava/lang/String;I)I", (void*)jniSerialOpen }, { "nativeSerialSetOpt", "(IIICI)I", (void*)jniSerialSetOpt }, { "nativeSerialRead", "(II)Ljava/lang/String;", (void*)jniSerialRead }, { "nativeSerialWrite", "(ILjava/lang/String;)I", (void*)jniSerialWrite }, { "nativeSerialClose", "(I)V", (void*)jniSerialClose }, }; int register_android_server_MySerialService(JNIEnv *env) { return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/MySerialService", method_table, NELEM(method_table)); } };
首先 实现一个 hw_module_t结构体，实现一个methods和id，methods中实现open函数，open函数根据传入的名字返回设备自定义的结构体。实现一个设备自定义的结构体，并在设备自定义的结构体中加入需要的函数指针，并在.c文件中实现这些函数。
编译：
mmm frameworks/base/services/
mmm hardware/libhardware/modules/myserial/
make snod