Hardware概述

不管是出于什么样地考虑，android系统终究是提供了hardware层来封装了对Linux的驱动的访问，同时为上层提供了一个统一的硬件接口和硬件形态。

一.Hardware概述

在Hardware层中的一个模块中，主要设计一下三个结构：

struct hw_module_t struct hw_module_methods_t struct hw_device_t
这三个结构体的关系是这样的：我们在上层访问linux驱动时，需要首先获得hardware层的对应的module，使用hw_get_module()方法实现，这个函数通过给定模块的ID来寻找硬件模块的动态链接库，找到后使用load()函数打开这个库，并通过一个固定的符号：HAL_MODULE_INFO_SYM寻找hw_module_t结构体，我们会在hw_module_t结构体中会有一个methods属性，指向hw_module_methods_t结构体，这个结构体中会提供一个open方法用来打开模块，在open的参数中会传入一个hw_device_t**的数据结构，这样我们就可以把对模块的操作函数等数据保存在这个hw_device_t结构中，这样，这样用户可以通过hw_device_t来和模块交互。
具体的说，我们在上层可以这样调用HAL层的module:
xxx_module_t *module;
hw_get_module(XXXID,(struct hw_module_t **)&module);
以上两步我们就获得了对应ID的 hw_module_t结构体。
struct xxx_device_t *device;
module->methods->open(module,XXXID,(struct hw_device_t **)&device);
这样我们就获得了hw_device_t结构体，通过hw_device_t结构体我们就可以访问HAL层对应的module了。
这个思路很重要，后面我们测试我们的HAL层module的时候，就需要上面的代码。
整个过程可用一张图展示：

二.使用Android HAL规范封装对Linux驱动的访问

在hardware/libhardware/modules新建hellotest目录，添加两个文件：hellotest.c 和 Android.mk

1.hellotest.c

这个文件把对linux驱动的访问封装成了Android要求的格式。

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#include <hardware hardware.h= "" >  #include <hardware hellotest.h= "" >  #include <fcntl.h>  #include <errno.h>  #include <cutils log.h= "" >  #include <cutils atomic.h= "" >    #define DEVICE_NAME "/dev/hello" #define MODULE_NAME "HelloTest"  #define MODULE_AUTHOR "jinwei"   #define LOG_TAG "HelloTest"    /* 定义LOG */ #define LOGV(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, LOG_TAG, __VA_ARGS__) #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG , LOG_TAG, __VA_ARGS__) #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO  , LOG_TAG, __VA_ARGS__) #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN  , LOG_TAG, __VA_ARGS__) #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR  , LOG_TAG, __VA_ARGS__)     /*打开和关闭设备的方法*/  static int hellotest_device_open( const struct hw_module_t* module, const char * name, struct hw_device_t** device);  static int hellotest_device_close(struct hw_device_t* device);    /*读写linux驱动的接口*/  static int hellotest_write_string(struct hellotest_device_t* dev, char * str);  static int hellotest_read_string(struct hellotest_device_t* dev, char **str);    /*模块方法结构体*/  static struct hw_module_methods_t hellotest_module_methods = {       open: hellotest_device_open  };    /*模块实例变量*/  struct hellotest_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {       common: {           tag: HARDWARE_MODULE_TAG,           version_major: 1 ,           version_minor: 0 ,           id: HELLOTEST_HARDWARE_MODULE_ID,           name: MODULE_NAME,           author: MODULE_AUTHOR,           methods: &hellotest_module_methods,       }  };    static int hellotest_device_open( const struct hw_module_t* module, const char * name, struct hw_device_t** device) {       struct hellotest_device_t* dev;      dev = (struct hellotest_device_t*)malloc(sizeof(struct hellotest_device_t));         if (!dev) {           LOGE( "HelloTest: failed to alloc space" );           return -EFAULT;       }         memset(dev, 0 , sizeof(struct hellotest_device_t));       dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;       dev->common.version = 0 ;       dev->common.module = (hw_module_t*)module;       dev->common.close = hellotest_device_close;       dev->write_string = hellotest_write_string;      dev->read_string = hellotest_read_string;         if ((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == - 1 ) {           LOGE( "HelloTest: open /dev/hello fail-- %s." , strerror(errno));free(dev);           return -EFAULT;       }         *device = &(dev->common);        LOGI( "HelloTest: open /dev/hello successfully." );         return 0 ;  }  static int hellotest_device_close(struct hw_device_t* device) {       struct hellotest_device_t* hello_device = (struct hellotest_device_t*)device;         if (hello_device) {           close(hello_device->fd);           free(hello_device);       }         return 0 ;  }    static int hellotest_write_string(struct hellotest_device_t* dev, char * str) {       LOGI( "HelloTest:write string: %s" , str);         write(dev->fd, str, sizeof(str));         return 0 ;  }    static int hellotest_read_string(struct hellotest_device_t* dev, char ** str) {        LOGI( "HelloTest:read string: %s" , *str);       read(dev->fd, *str, sizeof(*str));         return 0 ;  }  </cutils></cutils></errno.h></fcntl.h></hardware></hardware>

这个程序就是把我们读写/dev/hello的代码做了一次封装而已，经过封装以后，我们有了hw_module_t，hw_module_methods_t，hw_device_t这三个结构体。正因为它如此规范，所以上层才可以按照这种规范的格式获取的hw_module_t结构体，进而使用hw_module_methods_t中的open函数获取hw_device_t结构体，然后使用hw_device_t结构体中的方法操作Linux驱动。

2.Android.mk

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LOCAL_PATH := $(call my-dir)    include $(CLEAR_VARS)      LOCAL_MODULE_TAGS := optional    LOCAL_PRELINK_MODULE := false    LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw        LOCAL_SHARED_LIBRARIES += \ libcutils libutils liblog LOCAL_LDLIBS:=  -L$(SYSROOT)/usr/lib -llog      LOCAL_SRC_FILES := hellotest.c    LOCAL_MODULE := hellotest. default    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

LOCAL_MODULE 的值为hellotest.default，注意，一定要加上default,不然使用hw_get_module函数找不到我们的HAL模块。
然后在hardware/libhardware/include/hardware新建对应的头文件hellotest.h

3.hellotest.h

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#ifndef ANDROID_HELLO_TEST_H  #define ANDROID_HELLO_TEST_H  #include <hardware hardware.h= "" >    __BEGIN_DECLS    /*定义模块ID，必须的，用与上层程序获取该模块*/  #define HELLOTEST_HARDWARE_MODULE_ID "hellotest"   /*硬件模块结构体*/  struct hellotest_module_t {       struct hw_module_t common;  };    /*硬件接口结构体*/  struct hellotest_device_t {       struct hw_device_t common;       int fd;       int (*write_string)(struct hellotest_device_t* dev, int val);       int (*read_string)(struct hellotest_device_t* dev, int * val);  };    __END_DECLS    #endif  </hardware>

做好这三个文件以后，我们就可以编译该模块了。进入到hardware/libhardware/modules目录，执行mm命令进行编译，编译后的文件如图所示：

三.写测试代码

封装好了我们的HAL层module以后，我希望立刻测试它是否正确运行，下面我们将写一个简单的C程序，用来测试module是否正确工作。
首先在hardware/libhardware/tests/目录下新建一个testhellotest目录，新增test.c和Android.mk文件：

1.test.c

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#include <hardware hardware.h= "" >  #include <hardware hellotest.h= "" >  #include <fcntl.h> #include <stdio.h>   struct hw_module_t * module; struct hw_device_t * device;   int main(){      char *read_str;      char *write_str= "nihao" ;      read_str = malloc( 100 );      printf( "----begin main------\n" );      if (hw_get_module(HELLOTEST_HARDWARE_MODULE_ID,(struct hw_module_t const **)&module)== 0 ){          printf( "get module sucess\n" );      } else {          printf( "get module fail\n" );          return - 1 ;      }      if (module->methods->open(module,HELLOTEST_HARDWARE_MODULE_ID,(struct hw_device_t const **)&device)== 0 ){          printf( "open module sucess\n" );      } else {          printf( "open module error\n" );          return - 2 ;      }      struct hellotest_device_t* dev = (struct hellotest_device_t *)device;      dev->read_string(dev,&read_str);      if (read_str == NULL){          printf( "read error" );      } else {          printf( "read data: %s\n" ,read_str);      }        dev->write_string(dev,write_str);      printf( "write data: %s\n" ,write_str);      dev->read_string(dev,&read_str);      if (read_str == NULL){          printf( "read error" );      } else {          printf( "read data: %s\n" ,read_str);      }      printf( "----end main------\n" ); return 0 ; }</stdio.h></fcntl.h></hardware></hardware>

测试的流程正如文章开头描述的那样，首先使用hw_get_module函数获得hw_module_t结构体，然后调用hw_module_methods_t结构体中的open方法过得hw_device_t结构体，然后使用hw_device_t结构体中的read_string和write_string方法与linux驱动交互。注意,驱动的打开是在hw_module_methods_t结构体中的open方法中做的。

2.Android.mk

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LOCAL_PATH := $(call my-dir)      include $(CLEAR_VARS)      LOCAL_MODULE_TAGS := optional      LOCAL_MODULE := my_test   LOCAL_LDLIBS:=  -lhardware      LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-c-files)      include $(BUILD_EXECUTABLE)

然后进入到该目录执行mm命令进行编译，编译后生成文件如图所示：

四.测试

1.把生成的hellotest.default.so文件拷贝到android设备的/system/lib/hw目录下，这需要root权限，没有root权限请自行解决。
2.获得root权限后会提示/system是一个只读文件系统，所以需要重新挂载为可读可写的文件系统，执行mount -o remount,rw /system 即可。
3.修改hellotest.default.so文件的的权限为644，执行chmod 644 /system/lib/dw/hellotest.default.so
4.装载上一节实现的hello.ko驱动：insmod hello.ko
5.把生成的my_test可执行文件拷贝的android设备上，建议push my_test /data
6.给my_test文件添加可执行权限. chmod +x my_test
7.执行my_test。 ./my_test
打印如下：
—-begin main——
get module sucess
open module sucess
read data: hell
write data: nihao
read data: niha
—-end main——
可见，测试成功。
如果有问题，可以使用logcat看下HAL层的打印，看看问题出在什么地方。