在Ubuntu上为Android增加硬件抽象层（HAL）模块访问Linux内核驱动程序

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$ cd hardware/libhardware/include/hardware

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

      hello.h文件的内容如下：

1. #ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
2. #define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H  
3. #include <hardware/hardware.h>  
4.  
5. __BEGIN_DECLS  
6.  
7. /*定义模块ID*/  
8. #define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello" 
9.  
10. /*硬件模块结构体*/  
11. struct hello_module_t {  
12.     struct hw_module_t common;  
13. };  
14.  
15. /*硬件接口结构体*/  
16. struct hello_device_t {  
17.     struct hw_device_t common;  
18.     int fd;  
19.     int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);  
20.     int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);  
21. };  
22.  
23. __END_DECLS  
24.  
25. #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：

1. #define LOG_TAG "HelloStub" 
2.  
3. #include <hardware/hardware.h>  
4. #include <hardware/hello.h>  
5. #include <fcntl.h>  
6. #include <errno.h>  
7. #include <cutils/log.h>  
8. #include <cutils/atomic.h>  
9.  
10. #define DEVICE_NAME "/dev/hello" 
11. #define MODULE_NAME "Hello" 
12. #define MODULE_AUTHOR "shyluo@gmail.com" 
13.  
14. /*设备打开和关闭接口*/  
15. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device);  
16. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device);  
17.  
18. /*设备访问接口*/  
19. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val);  
20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val);  
21.  
22. /*模块方法表*/  
23. static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {  
24.     open: hello_device_open  
25. };  
26.  
27. /*模块实例变量*/  
28. struct hello_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
29.     common: {  
30.         tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
31.         version_major: 1,  
32.         version_minor: 0,  
33.         id: HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,  
34.         name: MODULE_NAME,  
35.         author: MODULE_AUTHOR,  
36.         methods: &hello_module_methods,  
37.     }  
38. }; 

 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：

1. static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {  
2.     struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));  
3.       
4.     if(!dev) {  
5.         LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");  
6.         return -EFAULT;  
7.     }  
8.  
9.     memset(dev, 0, sizeof(struct hello_device_t));  
10.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
11.     dev->common.version = 0;  
12.     dev->common.module = (hw_module_t*)module;  
13.     dev->common.close = hello_device_close;  
14.     dev->set_val = hello_set_val;dev->get_val = hello_get_val;  
15.  
16.     if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {  
17.         LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);  
18.         return -EFAULT;  
19.     }  
20.  
21.     *device = &(dev->common);  
22.     LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");  
23.  
24.     return 0;  
25. } 

 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：

1. static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {  
2.     struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;  
3.  
4.     if(hello_device) {  
5.         close(hello_device->fd);  
6.         free(hello_device);  
7.     }  
8.       
9.     return 0;  
10. }  
11.  
12. static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {  
13.     LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);  
14.  
15.     write(dev->fd, &val, sizeof(val));  
16.  
17.     return 0;  
18. }  
19.  
20. static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {  
21.     if(!val) {  
22.         LOGE("Hello Stub: error val pointer");  
23.         return -EFAULT;  
24.     }  
25.  
26.     read(dev->fd, val, sizeof(*val));  
27.  
28.     LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);  
29.  
30.     return 0;  
31. } 

 四. 继续在hello目录下新建Android.mk文件：