案例内容:
我们不会为真实的硬件设备编写内核驱动程序,这里为了方便描述Android系统编写内核驱动程序的过程而编写的演示Demo,以简单的例子来介绍开发的整个内核到上次App的过程;
这里演示使用的是一个虚拟的硬件设备,这个设备只有。其实,;
内核源码下载编译安装在这篇文章里:[https://www.jianshu.com/p/a51f4b9e8d22]
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功能总体自下而上的流程如下:
- 1、kernel层驱动实现,提供设备驱动节点文件
- 2、user层Hal抽象硬件接口定义和实现
- 3、HDIL接口定义,实现Binder服务端,提供给Framework层调用
- 4、Framework层JNI作为Binder客户端调用HDIL 接口,并提供AIDL接口应用层使用
- 5、App应用层通过调用AIDL调用Framework提供的服务
案例环境如下:
- 手机设备:Nexus 6p
- 开发环境系统:Ubuntu14
- 开发环境:AOSP内核 Linux 3.10.73
- Android源码版本:8.1
一、创建驱动项目
在内核源码目录/drivers/下,新建hello目录:
是我内核源码目录
二、目录下创建hello.h文件
源码地址:https://github.com/momxmo/aosp_driver/blob/master/1/hello/hello.h
这个头文件定义了一些字符串常量宏,后面会使用到。这里定义了一个字符设备结构体hello_android_dev,这里就是我们虚拟的硬件设备了,val成员变量就代表设备里面的寄存器,它为int类型,sem成员变量是一个信号变量,是用于同步访问寄存器val的,dev成员变量是一个内嵌的字符设备,这个Linux驱动程序自定义字符设备结构体的标准方法。
三、添加hello.c文件
源码地址:https://github.com/momxmo/aosp_driver/blob/master/1/hello/hello.c
在hello目录中添加hello.c文件,这个是驱动程序的实现部分。驱动程序的主要功能就是向上层提供访问设备的寄存器的值,包括读和写。这里提供了三种访问寄存器的方法:
- 1.通过proc文件系统来访问。
- 2.通过传统的设备文件的方式来访问。
- 3.通过devfs文件系统来访问。
下面分段描述驱动程序的实现;
首先添加包含必要的头文件和定义三种访问设备的方法:
传统的设备文件访问方法
主要定义hello_open、hello_release、hello_read、hello_write四个打开、释放、读写设备文件的方法;
通过devfs文件系统访问方法
原理:这里将设备的寄存器val看成是设备的一个属性,通过读写这个属性来对设备进行访问,主要是实现hello_val_show、hello_val_store两个方法,同事定义了两个内部使用的访问val值的方法_hello_get_val和_hello_set_val:
通过proc文件系统访问方法
主要实现了hello_proc_read、hello_proc_write两个方法,同时定义了在proc文件系统创建和删除文件的方法hello_create_proc和hello_remove_proc:
定义模块的加载和卸载方法
这里主要是执行设备的注册和初始化操作:
创建和删除设备文件节点
四、添加配置文件
在hello目录创建Kconfig和Makefile两个文件,其中Kconfig是在编译前执行配置命令时用到,而Makefile是执行编译命令make时用到;
文件内容:
文件内容:
说明:在Kconfig配置文件中,tristate表示编译选项HELLO支持在编译内核时,hello模块支持以模块、内建和不编译三种编译方法,默认编译为模块,因此,在编译内核前,我们需要使用命令配置编译选项,使得hello可以以模块或者内建的方法进行编译。
在Makefile文件中,根据选择HELLO的值,执行不同的编译方法。
五、添加hello模块项目到驱动程序中
修改在menu "Device Drivers" 后添加一行:
将我们自定义的hello驱动模块引入;
修改,添加hello编译模块在里面添加
在内核目录中添加一行:
这里表示编译成module,表示编译进kernel只可以看到.o不会生成.ko
这样,执行时,就可以配置hello模块的编译选项了,配置为编译成模块。.
六、配置编译选择
步骤如下:
- 1.内核目录下执行,弹窗选择框,进入 按键是选中,是不选中;
- 2.注意: 如果内核不支持动态加载模块,这里不能选择m,虽然我们在Kconfig文件中配置了HELLO选项为tristate。要支持动态加载模块选项,必须要在配置菜单中选择选项;在支持动态卸载模块选项,必须要在菜单项中,选择选项。
我们这里是支持动态加载的,因此选择m,方便加载调试。
七、编译
开始编译内核
编译到内核方式:
我这里是直接编译到内核的方式,剩下步骤按AOSP内核下载和编译执行,编译得到内核复制到AOSP源码编译生成boot.img镜像,然后刷入到手机中验证;
模块方式:
获得hello.ko,导出放到系统驱动目录,我的平台为:/vendor/lib64/modules/
使用insmod /vendor/lib64/modules/hello.ko加载,为了使驱动能在系统启动时加载,在init.bigfish.rc中添加:insmod /vendor/lib64/modules/hello.ko,这样系统开机后就会启动了
八、验证
① 进入到dev目录,可以看到hello设备文件:
② 进入到proc目录,可以看到hello文件:
③进入到sys/class目录,可以看到hello目录: