Ubuntu中为Android HAL编写JNI方法提供JAVA访问硬件服务接口

发布时间:2019-10-31 发布网站:大佬教程
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 在上两篇文章中,我们介绍了如何为Android系统的硬件编写驱动程序,包括如何在Linux内核空间实现内核驱动程序和在用户空间实现硬件抽象层接口。实现这两者的目的是为了向更上一层提供硬件访问接口,即为Android的Application Frameworks层提供硬件服务。我们知道,Android系统的应用程序是用Java语言编写的,而硬件驱动程序是用C语言来实现的,那么,Java接口如何去访问C接口呢?众所周知,Java提供了JNI方法调用,同样,在Android系统中,Java应用程序通过JNI来调用硬件抽象层接口。在这一篇文章中,我们将介绍如何为Android硬件抽象层接口编写JNI方法,以便使得上层的Java应用程序能够使用下层提供的硬件服务。

      一. 参照在Ubuntu Android增加硬件抽象层(HAL)模块访问Linux内核驱动程序一文,准备好硬件抽象层模块,确保Android系统镜像文件system.img已经包含hello.default模块。

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

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd frameworks/base/services/jni

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/frameworks/base/services/jni$ vi com_android_server_HelloService.cpp

      在com_android_server_HelloService.cpp文件中,实现JNI方法。注意文件的命令方法,com_android_server前缀表示的是包名,表示硬件服务HelloService是放在frameworks/base/services/java目录下的com/android/server目录的,即存在一个命令为com.android.server.HelloService的类。这里,我们暂时略去HelloService类的描述,在下一篇文章中,我们将回到HelloService类来。简单地说,HelloService是一个提供Java接口的硬件访问服务类。

      首先是包含相应的头文件:

#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>

 接着定义hello_init、hello_getVal和hello_setVal三个JNI方法:

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));
	}
};

 注意,在hello_init函数中,通过Android硬件抽象层提供的hw_get_module方法来加载模块ID为HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的硬件抽象层模块,其中,HELLO_HARDWARE_MODULE_ID是在<hardware/hello.h>中定义的。Android硬件抽象层会根据HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的值在Android系统的/system/lib/hw目录中找到相应的模块,然后加载起来,并且返回hw_module_t接口给调用者使用。在jniRegisterNativeMethods函数中,第二个参数的值必须对应HelloService所在的包的路径,即com.android.server.HelloService。

      三. 修改同目录下的onload.cpp文件,首先在namespace android增加register_android_server_HelloService函数声明:

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。

         四. 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_LightsService.cpp \
      com_android_server_PowerManagerService.cpp \
      com_android_server_SystemServer.cpp \
      com_android_server_UsbService.cpp \
      com_android_server_VibratorService.cpp \
      com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \
      com_android_server_HelloService.cpp /
      onload.cpp

 五. 编译和重新找亿system.img:

      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm frameworks/base/services/jni
      USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod

      这样,重新打包的system.img镜像文件就包含我们刚才编写的JNI方法了,也就是我们可以通过Android系统的Application Frameworks层提供的硬件服务HelloService来调用这些JNI方法,进而调用低层的硬件抽象层接口去访问硬件了。前面提到,在这篇文章中,我们暂时忽略了HelloService类的实现,在下一篇文章中,我们将描述如何实现硬件服务HelloService,敬请关注。

以上就是编写JNI方法访问Android硬件抽象层的流程,后续继续补充相关知识,希望能帮助研究Android源码的同学。

大佬总结

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