s5p4418 Android 4.4.2 驅動層 HAL層 服務層 應用層 開發流程記錄（一 硬體驅動層）
阿新 • • 發佈：2019-01-03
歡迎轉載，務必註明出處：http://blog.csdn.net/wang_shuai_ww/article/details/44303069
本文章是記錄Android開發中驅動層、HAL層、應用層之間的關係，以及其開發方法，本文將會以實現LED的控制為例來進行記錄。
一是可以給以後自己做開發做參考，二是希望可以幫助正在學習的朋友參考。
一般的app不需要我們去關注hal和驅動，但在設計一個硬體系統時，原生的Android並未提供合適的服務，所以我們才需要去了解這個流程。由於也是剛入門，很多還不太懂，朋友們有什麼疑問可以留言。
首先需要了解，Android的app想要操作硬體，是什麼樣的一個流程。一般是這樣的，app應用層、服務層、硬體抽象層、底層驅動。
我是從底層到上層來進行學習和測試的。也就是：底層->硬體抽象層->服務層->app。原因是，首先需要確定底層的驅動沒有問題，而且底層驅動可以使用Linux的方法來進行測試，一步一步走到上層應用。
驅動程式碼我就直接貼上來，就不去詳細解釋裡面的含義了，不懂的可以參考羅昇陽的《Android系統原始碼情景分析》的第二章。
程式碼如下：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <mach/devices.h>
#include <mach/soc.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/pci.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#define DEVICE_NAME "real_led"
#define LED_DEVICE_NODE_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_FILE_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_PROC_NAME DEVICE_NAME
#define LED_DEVICE_CLASS_NAME DEVICE_NAME
static int led_gpios[] = {
(PAD_GPIO_C + 1),
};
#define LED_NUM ARRAY_SIZE(led_gpios)
/*主裝置和從裝置號變數*/
static int led_major = 0;
static int led_minor = 0;
static struct class* led_class = NULL;
/*訪問設定屬性方法*/
static ssize_t led_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf);
static ssize_t led_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count);
/*定義裝置屬性*/
static DEVICE_ATTR(val, S_IRUGO | S_IWUSR, led_val_show, led_val_store);
struct leds_dev
{
struct cdev dev;
int led_status;
};
struct leds_dev *led_dev=NULL;
/*開啟裝置方法*/
static int led_open(struct inode* inode, struct file* filp) {
struct leds_dev* dev;
/*將自定義裝置結構體儲存在檔案指標的私有資料域中，以便訪問裝置時拿來用*/
dev = container_of(inode->i_cdev, struct leds_dev, dev);
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*裝置檔案釋放時呼叫，空實現*/
static int led_release(struct inode* inode, struct file* filp) {
return 0;
}
/*讀取裝置的暫存器val的值*/
static ssize_t led_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
ssize_t err = 0;
struct leds_dev* dev = filp->private_data;
if(count < sizeof(dev->led_status)) {
goto out;
}
/*將暫存器val的值拷貝到使用者提供的緩衝區*/
if(copy_to_user(buf, &(dev->led_status), sizeof(dev->led_status))) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = sizeof(dev->led_status);
out:
return err;
}
/*寫裝置的暫存器值val*/
static ssize_t led_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
struct leds_dev* dev = filp->private_data;
ssize_t err = 0;
int i;
if(count != sizeof(dev->led_status)) {
goto out;
}
/*將使用者提供的緩衝區的值寫到裝置暫存器去*/
if(copy_from_user(&(dev->led_status), buf, count)) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
for(i=0;i<LED_NUM;i++){
if((0x01&(dev->led_status>>i))==1)
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 0);
else
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 1);
}
err = sizeof(dev->led_status);
out:
return err;
}
static int led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long num)
{
//由於開發板只有一個LED，所以這裡做個判斷，傳入的num不等於0,返回錯誤
if(num != 0)
{
printk("RealARM S5P4418 board only have one led lights.Please check app input parameters.\n");
return -EINVAL;
}
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[num], cmd);
}
/**************************************************************************************/
/*裝置檔案操作方法表*/
static struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_release,
.read = led_read,
.write = led_write,
.unlocked_ioctl= led_ioctl,
};
/**************************************************************************************/
static ssize_t __led_get_val(struct leds_dev* dev, char* buf) {
int val = 0;
val = dev->led_status;
return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n", val);
}
/*把緩衝區buf的值寫到裝置暫存器val中去，內部使用*/
static ssize_t __led_set_val(struct leds_dev* dev, const char* buf, size_t count) {
int val = 0;
int i;
/*將字串轉換成數字*/
val = simple_strtol(buf, NULL, 10);
for(i=0;i<LED_NUM;i++){
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], val);
}
dev->led_status = val;
return count;
}
/*讀取裝置屬性val*/
static ssize_t led_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf) {
struct leds_dev* hdev = (struct leds_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return __led_get_val(hdev, buf);
}
/*寫裝置屬性val*/
static ssize_t led_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count) {
struct leds_dev* hdev = (struct leds_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return __led_set_val(hdev, buf, count);
}
/**************************************************************************************/
/*讀取裝置暫存器val的值，儲存在page緩衝區中*/
static ssize_t led_proc_read(char* page, char** start, off_t off, int count, int* eof, void* data) {
if(off > 0) {
*eof = 1;
return 0;
}
return __led_get_val(led_dev, page);
}
/*把緩衝區的值buff儲存到裝置暫存器val中去*/
static ssize_t led_proc_write(struct file* filp, const char __user *buff, unsigned long len, void* data) {
int err = 0;
char* page = NULL;
if(len > PAGE_SIZE) {
printk(KERN_ALERT"The buff is too large: %lu./n", len);
return -EFAULT;
}
page = (char*)__get_free_page(GFP_KERNEL);
if(!page) {
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc page./n");
return -ENOMEM;
}
/*先把使用者提供的緩衝區值拷貝到核心緩衝區中去*/
if(copy_from_user(page, buff, len)) {
printk(KERN_ALERT"Failed to copy buff from user./n");
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = __led_set_val(led_dev, page, len);
out:
free_page((unsigned long)page);
return err;
}
/*建立/proc/led檔案*/
static void led_create_proc(void) {
struct proc_dir_entry* entry;
entry = create_proc_entry(DEVICE_NAME, 0, NULL);
if(entry) {
// entry->owner = THIS_MODULE;
entry->read_proc = led_proc_read;
entry->write_proc = led_proc_write;
}
}
/*刪除/proc/led檔案*/
static void led_remove_proc(void) {
remove_proc_entry(DEVICE_NAME, NULL);
}
/**************************************************************************************/
static int __led_setup_dev(struct leds_dev* dev) {
int err;
dev_t devno = MKDEV(led_major, led_minor);
memset(dev, 0, sizeof(struct leds_dev));
cdev_init(&(led_dev->dev), &led_fops);
dev->dev.owner = THIS_MODULE;
dev->dev.ops = &led_fops;
/*註冊字元裝置*/
err = cdev_add(&(dev->dev),devno, 1);
if(err) {
return err;
}
return 0;
}
static int __init real4418_led_dev_init(void) {
int ret;
int i;
unsigned int val;
int err = -1;
dev_t dev = 0;
struct device* temp = NULL;
for (i = 0; i < LED_NUM; i++) {
ret = gpio_request(led_gpios[i], "LED");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DEVICE_NAME,
led_gpios[i], ret);
goto fail;
}
nxp_soc_gpio_set_io_func(led_gpios[i], 1);
nxp_soc_gpio_set_io_dir(led_gpios[i], 1);
nxp_soc_gpio_set_out_value(led_gpios[i], 0);
}
/*動態分配主裝置和從裝置號*/
err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, DEVICE_NAME);
if(err < 0) {
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc char dev region./n");
goto fail;
}
led_major = MAJOR(dev);
led_minor = MINOR(dev);
/*分配led裝置結構體變數*/
led_dev = kmalloc(sizeof(struct leds_dev), GFP_KERNEL);
if(!led_dev) {
err = -ENOMEM;
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc led_dev./n");
goto unregister;
}
/*初始化裝置*/
err = __led_setup_dev(led_dev);
if(err) {
printk(KERN_ALERT"Failed to setup dev: %d./n", err);
goto cleanup;
}
/*在/sys/class/目錄下建立裝置類別目錄led*/
led_class = class_create(THIS_MODULE, LED_DEVICE_CLASS_NAME);
if(IS_ERR(led_class)) {
err = PTR_ERR(led_class);
printk(KERN_ALERT"Failed to create led class./n");
goto destroy_cdev;
}
/*在/dev/目錄和/sys/class/led目錄下分別建立裝置檔案led*/
temp = device_create(led_class, NULL, dev, "%s", LED_DEVICE_FILE_NAME);
if(IS_ERR(temp)) {
err = PTR_ERR(temp);
printk(KERN_ALERT"Failed to create led device.");
goto destroy_class;
}
/*在/sys/class/led/led目錄下建立屬性檔案val*/
err = device_create_file(temp, &dev_attr_val);
if(err < 0) {
printk(KERN_ALERT"Failed to create attribute val.");
goto destroy_device;
}
dev_set_drvdata(temp, led_dev);
led_create_proc();
printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
return ret;
destroy_device:
device_destroy(led_class, dev);
destroy_class:
class_destroy(led_class);
destroy_cdev:
cdev_del(&(led_dev->dev));
cleanup:
kfree(led_dev);
unregister:
unregister_chrdev_region(MKDEV(led_major, led_minor), 1);
fail:
for (; i >=0; i--)
gpio_free(led_gpios[i]);
return err;
}
static void __exit real4418_led_dev_exit(void) {
int i;
dev_t devno = MKDEV(led_major, led_minor);
for (i = 0; i < LED_NUM; i++) {
gpio_free(led_gpios[i]);
}
/*刪除/proc/led檔案*/
led_remove_proc();
/*銷燬裝置類別和裝置*/
if(led_class) {
device_destroy(led_class, MKDEV(led_major, led_minor));
class_destroy(led_class);
}
/*刪除字元裝置和釋放裝置記憶體*/
if(led_dev) {
cdev_del(&(led_dev->dev));
kfree(led_dev);
}
/*釋放裝置號*/
unregister_chrdev_region(devno, 1);
printk(KERN_ALERT"Destroy led device./n");
}
module_init(real4418_led_dev_init);
module_exit(real4418_led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("sean < 我的檔名是real4418_leds.c，把該檔案放到核心目錄/drivers/leds下，並修改當前目錄下的kconfig和Makefile檔案，分別如下：
kconfig新增配置選項：
config LEDS_REALARM
tristate "LED Support for RealARM S5P4418"
help
This option enables support for on-chip LED drivers found on RealARM
S5P4418.
Makefile新增下面的程式碼：
使用make ARCH=arm xconfig命令進行核心配置。如下圖所示：obj-$(CONFIG_LEDS_REALARM) += real4418_leds.o
編譯核心，下載到開發板啟動。
下面是測試上面程式碼的方法：
需要測試三個部分，傳統裝置檔案介面系統、devfs檔案系統介面、proc檔案系統介面，這三種介面均可實現對LED的硬體操作，Android部分的hal層使用的是read和write方式。
傳統的介面系統需要寫Linux應用程式來進行測試，我這裡就不再詳細寫了，可以參考《Android系統原始碼情景分析》裡面的寫法，就是使用open、read、write、unlocked_ioctl這些函式。下面是使用ioctl來進行測試的，read、write按照read、write的用法就行了。
/*
==============================================
Name : led_test.c
Author : sean
Date : 16/3/2015
Description : s5p4418 led driver test
==============================================
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include<sys/ioctl.h>
int main(int argc, char**argv)
{
int turn, index, fd;
if(strcmp(argv[1], "on") == 0)
{
turn = 1;
}
else if(strcmp(argv[1], "off") ==0)
{
turn = 0;
}
else
{
printf("Usage: led_test on|off1|2|3|4\n");
exit(1);
}
//開啟LED裝置
fd = open("/dev/real_led", 0);
if(fd < 0)
{
printf("Open Led DeviceFaild!\n");
exit(1);
}
printf("Open Led Device success!\n");
//IO控制
ioctl(fd, turn, 1);
//關閉LED裝置
close(fd);
return 0;
} devfs檔案介面系統的測試：
啟動板子，進入到控制檯，進入到/sys/class/real_led/real_led/目錄，如果可以進入，那麼說明我們led的devfs檔案系統註冊成功了，反之。
使用下面所示的方法進行測試：
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # cat val
0
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # echo '1' > val
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # cat val
1
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # echo '0' > val
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # cat val
0
[email protected]:/sys/class/real_led/real_led # proc檔案系統的測試：
進入到/proc目錄，首先使用ls real_led檢查是否有real_led這個檔案，然後使用echo '1' > real_led和echo '0' > real_led來測試led。
如下：
[email protected]:/proc # ls real_led
real_led
[email protected]:/proc # echo '1' > real_led
[email protected]:/proc # echo '0' > real_led
[email protected]:/proc #
這三種方式測試都沒問題了，那麼驅動程式是沒有什麼問題了，下一部分是硬體抽象層的說明。