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Android应用层到Framework到HAL再到驱动层的整个流程分析
阅读量:6626 次
发布时间:2019-06-25

本文共 19562 字,大约阅读时间需要 65 分钟。

hot3.png

老罗的分析是从驱动到应用层的,但我想从app开发者的角度去反思这个流程,我反过来说吧。

Tips:老罗这个例子,太多hello相关的函数和类了,要区分的话,目录是个好东西!要注意当前说的层在哪个目录!我会把它加粗。

Tips2:封装是理清各层关系的关键,除了驱动,上面的app/framework(JNI)/HAL层主要工作都是封装。

应用层->Framwork层->HAL层

问题一.作为app开发者,如果我想调用硬件驱动的一个功能,我要怎么做?
1.先按常规办法,做好UI界面。可以IDE中调试好。

2.在事件触发函数里,调用SystemService,获取底层的服务,并把它转化为aidl接口

[javascript] view plain copy

import android.os.IHelloService;  
public class Hello extends Activity implements OnClickListener {   
   private IHelloService helloService = null;  
    .....  
   public void onCreat(Bundle savedInstanceState){  
    .....  
       helloService = IHelloService.Stub.asInterface( ServiceManager.getService("hello"));   
    .....  
  }  
}  
3.在onClick函数里调用该接口,让service执行目标功能。
[cpp] view plain copy
public void onClick(View v) {   
  .....  
  helloService.setVal(val);  
  .....  
}  

问题二.如果要在SDK源码里测试,有什么要注意?——Android.mk

1.在SDK里,aidl文件,会产生在out/target/common/obj目录下,自己去搜吧(参照http://blog.csdn.net/xzongyuan/article/details/38119551)

2.如果你在Eclipse上写aidl文件,会产生在apk源码目录的gen下。因此,如果要把源码复制到SDK,要把gen目录删掉,不然这个目录会生成aidl相关的java文件,会和第一步生成的产生冲突。

3.在源码目录新增加Android.mk,这样SDK编译的时候,才会把该源码编译进去。例如:可以把自己的测试代码放到:/package/experimental/hello 下,并在该目录新增Android.mk,这点可以查看兄弟目录的文件结构。

Android.mk的文件内容如下:

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)
LOCAL_PACKAGE_NAME := Hello
include $(BUILD_PACKAGE)
问题三.要怎样设计一个IHelloService供上层调用?
1.进入到frameworks/base/core/java/android/os目录,新增IHelloService.aidl接口定义文件:

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd frameworks/base/core/java/android/os

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/frameworks/base/core/java/android/os$ vi IHelloService.aidl

      IHelloService.aidl定义了IHelloService接口:

[cpp] view plain copy

package android.os;    
     
interface IHelloService {    
    void setVal(int val);    
    int getVal();    
}    
2.为啥必须是os文件夹下呢?android下级目录还有很多其它目录,我猜测应该都可以放进去的。只需要你改下
/framework/base下的Android.mk,可见Android.mk在SDK里面是很重要的,它是个组织文件的Makefile。例子:

返回到frameworks/base目录,打开Android.mk文件,修改LOCAL_SRC_FILES变量的值,增加IHelloService.aidl源文件

[cpp] view plain copy

LOCAL_SRC_FILES += /  
  
   ....................................................................  
  
   core/java/android/os/IVibratorService.aidl /  
  
   core/java/android/os/IHelloService.aidl /  
  
   core/java/android/service/urlrenderer/IUrlRendererService.aidl /  
  
   .....................................................................  

编译后,会生成IHelloService.java(就是上面提到的/out/target/common下的目录),这个文件的IHelloService接口,会实现一个Stub子接口,该子接口提供了一个函数,

[cpp] view plain copy
public static com.styleflying.AIDL.forActivity asInterface(android.os.IBinder obj)    
{    
   if ((obj==null)) {    
   return null;    
}    
这个函数就是前面提到的供Activity用的asInterface了。

activity里的使用方法如下,把具体的服务调出来了:

[cpp] view plain copy

helloService = IHelloService.Stub.asInterface( ServiceManager.getService("hello"));   

3.这个IHelloService对象应该放在哪里?

定一个类,继承它,并封装它的函数,最后把它注册到ServiceManager就行了

进入到frameworks/base/services/java/com/android/server目录,新增HelloService.java文件:

[cpp] view plain copy

<span><span class="keyword">package</span><span> com.android.server;  </span></span><span><span class="keyword">  
import</span><span> android.content.Context;  </span></span><span><span></span></span><span><span class="keyword">  
import</span><span> android.os.IHelloService;  </span></span><span></span><span><span class="keyword">  
import</span><span> android.util.Slog;    
</span></span>public class HelloService extends IHelloService.Stub {    
    private static final String TAG = "HelloService";    
    /*封装IHelloService接口的函数*/  
    HelloService() {      
        init_native();    
    }    
    public void setVal(int val) {    
        setVal_native(val);    
    }       
    public int getVal() {    
        return getVal_native();    
    }    
        
    private static native boolean init_native();    
    private static native void setVal_native(int val);    
    private static native int getVal_native();    
};    
[cpp] view plain copy
要注意,service是怎么调用jni的,是通过后面三句声明:private static native xxx();  
修改同目录的SystemServer.java文件,在ServerThread::run函数中增加加载HelloService的代码:
[cpp] view plain copy
  
  
    public void run() {  
  
    ....................................................................................  
  
           try {  
  
                 Slog.i(TAG, "DiskStats Service");  
  
                 ServiceManager.addService("diskstats", new DiskStatsService(context));  
  
           } catch (Throwable e) {  
  
                 Slog.e(TAG, "Failure starting DiskStats Service", e);  
  
           }  
  
           try {  
  
                 Slog.i(TAG, "Hello Service");  
  
                 ServiceManager.addService("hello", new HelloService());  
  
           } catch (Throwable e) {  
  
                 Slog.e(TAG, "Failure starting Hello Service", e);  
  
           }  
  
    ......................................................................................  
  
    }        

4.JNI怎么关联JAVA和C语言?和上面的对象有什么关系?

上面提到的都是Java文件,包括SystemServer也是!JAVA到驱动,肯定有个转化,JNI就负责这个转化功能,那究竟是怎么实现的?其实第3点提到的HelloService.java所封装的IHelloService.Stub接口的函数,就是JNI往上层提供的函数。

这时,再回想下第1点,它提供了setVal函数,但是封装函数时,变为了setval_native。哪里做了这个转化?在JNI类里定义的,JNI类里主要做了以下事情:

1).引入HAL层的头文件

2).通过hw_get_module函数(HAL层通用函数)获取HAL层中,定义好的对应ID为(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID)的module。

在HAL层的hardware/hello.h这个自定义头文件中定义了:

[cpp] view plain copy

#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"   
3).有了module,就调用这个module的open方法来获得hw_device_t(关键类!这个是在HAL层定义的“硬件接口结构体”)。用处后面会提到。为了使得JNI层的设计更加模块化,为该调用动作做一个封装。因此有:
[cpp] view plain copy
static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {    
        return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);    
    }    
这个函数作用:传入第二步获得的HAL层的module,和一个空hw_device_t结构体。调用module的method(这个method在HAL层定义,详情请看后面介绍),这样,module调用open函数,打开了hw_device_t结构体变量hello_device。之后,setVal和getVal就利用这个hello_device实现HAL层读写操作了。可见,JNI层的关键是通过module的method来初始化hw_device_t,这是其它函数的根本。
4).最后,把jni文件(cpp文件)定义的函数,作封装,创建“方法表”,以供aidl对应的java文件调用。以老罗的例子来说就是供IHelloService.java里的Stub接口调用

[cpp] view plain copy

static const JNINativeMethod method_table[] = {    
     {"init_native", "()Z", (void*)hello_init},    
     {"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},    
     {"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},    
 };    
这时,我们能看到setVal_native了,可见,java中的setVal_native对应jni文件的hello_setVal。仅仅是一个映射,没作什么特别高深的事。
5)注册上面的方法表。怎么注册?因为是在onload.cpp进行注册,而不是直接在该类文件下注册,所以得先把jniRegisterNativeMethods封装为register_android_server_HlloService。然后把该封装放到同目录下的onload.cpp文件

[cpp] view plain copy

int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {    
   return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));    
   }    
在onload.cpp里
[cpp] view plain copy
namespace android {  
  
..............................................................................................  
  
int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);  
  
};  
//在JNI_onLoad增加register_android_server_HelloService函数调用:  
extern "C" jint JNI_onLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
{  
 .................................................................................................  
 register_android_server_HelloService(env);  
 .................................................................................................  
}  

这样,在Android系统初始化时,就会自动加载该JNI方法调用表。

6.最后在Android.mk这个组织者文件下添加说明:

修改同目录下的Android.mk文件,在LOCAL_SRC_FILES变量中增加一行:

      LOCAL_SRC_FILES:= \

      com_android_server_AlarmManagerService.cpp \
      com_android_server_BatteryService.cpp \
      com_android_server_InputManager.cpp \
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
      com_android_server_HelloService.cpp /
      onload.cpp

如下面的例子:

进入到frameworks/base/services/jni目录,新建com_android_server_HelloService.cpp文件:

包含如下头文件:

[cpp] view plain copy

#define LOG_TAG "HelloService"    
#include "jni.h"    
#include "JNIHelp.h"    
#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"    
#include <utils/misc.h>    
#include <utils/Log.h>    
#include <hardware/hardware.h>    
#include <hardware/hello.h>    
#include <stdio.h>    
注意:头文件引入了HAL层定义的头文件hello.h和hardware.h。还有个AndroidRuntime.h(还没研究过,估计是jni需要的吧)
接着定义hello_init、hello_getVal和hello_setVal三个JNI方法:

[cpp] view plain copy

namespace android    
{    
    /*在硬件抽象层中定义的硬件访问结构体,参考<hardware/hello.h>*/    
        struct hello_device_t* hello_device = NULL;    
    /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/    
        static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {    
        int val = value;    
        LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);    
        if(!hello_device) {    
            LOGI("Hello JNI: device is not open.");    
            return;    
        }    
            
        hello_device->set_val(hello_device, val);    
    }    
        /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口读取硬件寄存器val的值*/    
    static jint hello_getVal(JNIEnv* env, jobject clazz) {    
        int val = 0;    
        if(!hello_device) {    
            LOGI("Hello JNI: device is not open.");    
            return val;    
        }    
        hello_device->get_val(hello_device, &val);    
            
        LOGI("Hello JNI: get value %d from device.", val);    
        
        return val;    
    }    
        /*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/    
    static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {    
        return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);    
    }    
        /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/    
    static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {    
        hello_module_t* module;    
            
        LOGI("Hello JNI: initializing......");    
        if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) {    
            LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");    
            if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {    
                LOGI("Hello JNI: hello device is open.");    
                return 0;    
            }    
            LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");    
            return -1;    
        }    
        LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");    
        return -1;          
    }    
        /*JNI方法表*/    
    static const JNINativeMethod method_table[] = {    
        {"init_native", "()Z", (void*)hello_init},    
        {"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},    
        {"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},    
    };    
        /*注册JNI方法*/    
    int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {    
    return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));    
    }    
};    

小结

至此,就打通了app和HAL的通道了。

1.hw_device_t是关键,jni文件里的函数就是调用了它的函数,并没有作硬件操作,如下面函数: 

[cpp] view plain copy

static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {    
       int val = value;    
       ...............//判断hw_device_t变量是否为空  
       hello_device->set_val(hello_device, val);    
   }    
2.JNI的注册也并不难理解,就是根据语法填写方法表method_table[],然后封装一个函数,并把这个函数声明在onload.cpp中。
3.另外一个关键是自定义的Service类,这个类主要是用来实现IHelloService.aidl提供的接口;要注意的是,系统会自动把IHelloService.aidl编译为IHelloSerivce.java。这个文件提供了Stub这个代理接口,所以,Service类主要是实现该java的代理接口Stub。如下:

[cpp] view plain copy

public class HelloService extends IHelloService.Stub {    
    private static final String TAG = "HelloService";    
    /*封装IHelloService接口的函数*/  
    HelloService() {      
        init_native();    
    }    
    public void setVal(int val) {    
        setVal_native(val);    
    }       
    public int getVal() {    
        return getVal_native();    
    }    
怎么实现的呢?就是把JNI对上层声明的xxx_native函数封装在接口里。可见,Service类也只是封装,没什么特别高深的。
4.最后就是activity怎么调用HAL层的函数的问题了:先通过Stub代理类获得Service后,然后通过Service封装好的函数(调用JNI函数),实现JAVA到C的过渡。不过这一步还没达到驱动,只是到了HAL层。HAL层实际上也只是封装驱动的操作,所以,下面要讨论,HAL层是怎么“封装”驱动的。

HAL层的实现

HAL头文件分析

进入到在hardware/libhardware/include/hardware目录,新建hello.h文件

下面的Module ID,就是上一节提到的,会被JNI文件调用,用来获取对应的module实例。还记得module实例用来干吗吧,用来open一个hw_device_t变量。下面的module和device结构体都属于HAL层的,不要和驱动混淆了,它仅仅是起封装作用(一个中介而已)。

两个结构体都有一个成员变量:common,作者这样写有什么含义?它意思应该是该HAL模块和设备结构只是在通用结构体(hw_module_t和hw_device_t)上加了一些成员变量和方法,封装了一个通用的HAL接口(其它HAL对象也会这样做),该通用结构还有很多函数,可以定义成其它名,如module或device。只要你在JNI引用HAL函数的时候,知道你调用的hello_module_t和hello_device_t里面还有一个通用结构体就行了。另外它还有一个作用,下一小节会提到。

[cpp] view plain copy

#ifndef ANDROID_HELLO_INTERFACE_H    
#define ANDROID_HELLO_INTERFACE_H    
#include <hardware/hardware.h>    
    
__BEGIN_DECLS    
    
/*定义模块ID*/    
#define HELLO_HARDWARE_MODULE_ID "hello"    
    
/*硬件模块结构体*/    
struct hello_module_t {    
    struct hw_module_t common;    
};    
    
/*硬件接口结构体*/    
struct hello_device_t {    
    struct hw_device_t common;    
    int fd;    //对应我们将要处理的设备文件"/dev/hello"  
    int (*set_val)(struct hello_device_t* dev, int val);    
    int (*get_val)(struct hello_device_t* dev, int* val);    
};    
    
__END_DECLS    
    
#endif    
让我们看看hw_module_t有什么作用?源码解释:
/**
 * Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM
 * and the fields of this data structure must begin with hw_module_t
 * followed by module specific information.
 */

typedef struct hw_module_t {

}

HAL实现文件分析:

module必须通过下面的宏HAL_MODULE_INFO_SYM来初始化通用结构体,tag也是固定的宏,这是HAL规范要求。

[cpp] view plain copy

/*模块方法表*/    
static struct hw_module_methods_t hello_module_methods = {    
    open: hello_device_open    
};    
[cpp] view plain copy
/** 
 * Name of the hal_module_info 
 */  
#define HAL_MODULE_INFO_SYM         HMI  
  
/*模块实例变量*/    
struct hello_module_t HAL_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,  //对上层提供了函数表,只提供了open,其它函数如close/getVal/setVal都在hello_device_t的成员变量中  
    }    
};    

初始化完后,就有了name/method/author等变量值了,现在module的任务已经完成,可以不管这个变量了。

然后就是实现hello_device_open,用来填充hello_module_t里的methods成员,将会被JNI层调用。这个函数主要是填充了hello_device_t里的成员变量,包括通用的hw_device_t结构体。如下:

[cpp] view plain copy

static int hello_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) {    
    struct hello_device_t* dev;dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct hello_device_t));    
        
    if(!dev) {    
        LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");    
        return -EFAULT;    
    }    
    
    memset(dev, 0, sizeof(struct hello_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("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));free(dev);    
        return -EFAULT;    
    }    
    
    *device = &(dev->common);    
    LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");    
    
    return 0;    
}    
最后那个*device=&(dev->common)有什么作用?device是传进来的参数,是hw_device_t指针的指针,这里把hello_devict_t 的common的指针传给它。回想JNI层做了什么?它通过这个hw_device_t指针,调用HAL的函数。且慢,hw_device_t是个成员变量,它怎么调用身为兄弟成员变量的函数? 有读者已经分析了,如下:

JNI层的com_android_server_HelloService.cpp中

/*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/ 

static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {
      return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);
由此可见*device=&(dev->common)返回的是(struct hw_device_t*),然后又传给了(struct hello_device_t*)...,问题是何不支持返回*device =dev?

后来查看了一下hardware.h,得到以下原型:

typedef struct hw_module_methods_t {
    /** Open a specific device */
    int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,
    struct hw_device_t** device);
} hw_module_methods_t;
原来Open函数的原型中,第三个参数的类型明确指出是: struct hw_device_t** device,而不能随便是我们定义的(struct hello_device_t**)

因为hello_device_t的第一个成员变量是common,它的类型为hw_device_t,所以可以把一个hello_device_t指针强制转换为hw_device_t指针。这种用法在linux内核中很普遍。

 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
HAL小结
methods->open规定了第三个参数只能是通用结构体。但JNI操作的是自定义的hello_device_t结构体的内部函数,所以把common放在第一个成员变量的好处是,两者可以互相强制转化,既保证了methods->open的通用性,又保证了JNI能通过通用结构体hw_device_t获得自定义的hello_device_t,这样,JNI就能通过通用结构体的指针调用HAL函数了。这种办法很巧妙,要好好记住。

定义hello_device_close、hello_set_val和hello_get_val这三个函数:

前面的open函数里,已经把close函数指针赋给了“common通用结构体”(hw_device_t)和setVal/getVal函数指针赋给“自定义的变量”(hello_device_t)。下面是实现方法,大家关注下这些方法是怎么实现的。

close函数传给common变量,它主要是通过hello_device_t的文件描述符fd,来执行读写操作,调用了文件操作函数close/write/read(#include <fcntl.h> 

)。

[cpp] view plain copy

static int hello_device_close(struct hw_device_t* device) {    
    struct hello_device_t* hello_device = (struct hello_device_t*)device;    
    
    if(hello_device) {    
        close(hello_device->fd);    
        free(hello_device);    
    }    
        
    return 0;    
}    
    
static int hello_set_val(struct hello_device_t* dev, int val) {    
    LOGI("Hello Stub: set value %d to device.", val);    
    
    write(dev->fd, &val, sizeof(val));    
    
    return 0;    
}    
    
static int hello_get_val(struct hello_device_t* dev, int* val) {    
    if(!val) {    
        LOGE("Hello Stub: error val pointer");    
        return -EFAULT;    
    }    
    
    read(dev->fd, val, sizeof(*val));    
    
    LOGI("Hello Stub: get value %d from device", *val);    
    
    return 0;    
}    

最后,还要修改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。 

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。
HAL层的文件,编译后,都会在out/target下生成so文件。

怎么调用HAL生成的.so文件?

这是我猜测的:

应该是在系统启动的时候,把所有的.so文件读进来,这样,系统里有了module实例,上层(JNI)通过hw_get_module函数找到对应的module,然后进行后续的操作:先open,得到一个hello_device_t,然后调用它的成员变量实现各种底层操作。

HAL层->驱动层

这两层之间的交互,主要是通过文件节点。底层的驱动,通常会在/dev  , /sys/class , /proc下生成不同驱动的文件节点。然后HAL通过上面一节提到的write/read/open/close函数对其进行操作。还有ioctl或者其它通讯机制,之前有学过udev,它使用netlink机制,而不是文件节点。

驱动编写要点

进入到kernel/common/drivers目录,新建hello目录:

 USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd kernel/common/drivers

 USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/kernel/common/drivers$ mkdir hello

在hello目录中增加hello.h文件: 

[cpp] view plain copy
#ifndef _HELLO_ANDROID_H_    
#define _HELLO_ANDROID_H_    
    
#include <linux/cdev.h>    
#include <linux/semaphore.h>    
    
#define HELLO_DEVICE_NODE_NAME  "hello"    
#define HELLO_DEVICE_FILE_NAME  "hello"    
#define HELLO_DEVICE_PROC_NAME  "hello"    
#define HELLO_DEVICE_CLASS_NAME "hello"    
    
struct hello_android_dev {    
    int val;    
    struct semaphore sem;    
    struct cdev dev;    
};    
    
#endif   

为了让文件节点能被fctl.h的read/write/close/open操作,必须在驱动提供file_operations。突然感觉,从上层分析到底层,比较好理解这里为啥定义了个file_operations。

[cpp] view plain copy

/*传统的设备文件操作方法*/    
static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp);    
static int hello_release(struct inode* inode, struct file* filp);    
static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos);    
static ssize_t hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos);    
    
/*设备文件操作方法表*/    
static struct file_operations hello_fops = {    
    .owner = THIS_MODULE,    
    .open = hello_open,    
    .release = hello_release,    
    .read = hello_read,    
    .write = hello_write,     
};    

这个hello_fops使用传统的设备操作方法进行初始化,那什么是不传统的呢?就是使用了统一接口。上层只需要用标准的fctl.h函数就可以操作fd对应的文件节点了,而不需要知道这个module的read函数是命名为xx_read,还是yy_read。

那传统的hello_open设备设备操作方法里,又做了什么事?

[cpp] view plain copy

/*打开设备方法*/    
static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp) {    
    struct hello_android_dev* dev;            
        
    /*将自定义设备结构体保存在文件指针的私有数据域中,以便访问设备时拿来用*/    
    dev = container_of(inode->i_cdev, struct hello_android_dev, dev);    
    filp->private_data = dev;    
        
    return 0;    
}    
看来,只是通过已经初始化的inode->i_cdev变量(cdev类型),初始化一个hello_android_dev类型。这个转化是怎么实现的?container_of第三个参数dev是第二个参数的成员变量,而头文件把这个dev定义为cdev,只要第一个和第三个参数同类型,就可以基于已有的第一个参数初始化第二个参数。
那么第一个参数inode->i_cdev是在哪里初始化的呢?

module_init(hello_init)->hello_init()->hello_dev = kmalloc(sizeof(struct hello_android_dev), GFP_KERNEL)->__hello_setup_dev(hello_dev)

->cdev_init(&(dev->dev), &hello_fops)-> cdev_add(&(dev->dev),devno, 1)

这样,cdev在系统初始化时就init了,并注册到字符设备列表中。

注意:cdev_init(&(dev->dev), &hello_fops)把传统操作函数传给了字符设备。

到这里,我觉得还是没说清楚什么是传统函数,我查了下file_operation的结构体。它已经规定了函数的输入参数类型,即我们要增加新的操作时候,要参考该结构体来编写。

[cpp] view plain copy

struct file_operations {  
  
  struct module *owner;  
  
  ssize_t(*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);   
  
  ssize_t(*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);  
  
  unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);  
.............................................  
  int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);  
  
  int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);  
  
  int (*open) (struct inode *, struct file *);  
  
  int (*release) (struct inode *, struct file *);  
   
};<span></span>   
最后是创建文件节点
linux提供了易用的函数,没什么难度,就不详谈了。

/*在/sys/class/目录下创建设备类别目录hello*/

class_create();

 /*在/dev/目录和/sys/class/hello目录下分别创建设备文件hello*/ 

device_create()

 /*在/sys/class/hello/hello目录下创建属性文件val*/

device_create_file()

dev_set_drvdata(temp, hello_dev);

/*创建/proc/hello文件*/     

hello_create_proc(); 

对应的有destroy函数,具体可以参见http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6568411

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转载于:https://my.oschina.net/u/920274/blog/3005743

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