android驱动开发介绍

向内核注册和注销一个块设备可使用如下函数: int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)； int unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name)；
• 网络设备驱动
• 二 Hal module Stub框架分析 每个硬件对象都由hw_module_t来描述，只要我们拿到了这个硬件对象，就可 以调用它的open方法，返回这个硬件对象的硬件操作接口，然后就可以通过 这些硬件操作接口来间接操作硬件。
• 模块管理（module management） • 虚拟文件系统接口（VFS layer） • 文件系统（file system） • 设备驱动程序（device driver） • 进程间通信（inter-process communication） • 网络管理（network management） • 系统启动（system init）
Stub是存根或者桩的意思,上层应用层或者框架层代码加载so库代码，so库代码我们称之为 module，在Hal层注册了每个硬件对象的存根stub，当上层需要访问硬件的时候，就从当前注 册的硬件对象stub里查找，找到之后stub会向上层module提供该硬件对象的operations interface（操作接口），该操作接口就保存在module中，上层应用或框架层再通过这个 module操作接口来访问硬件。 新的Stub框架虽然也要加载module库，但是这个module已经不包含操作底层硬件驱动的功能 了，它里面保存的只是底层stub提供的操作接口，底层stub扮演了“接口提供者”的角色， 当stub第一次被使用时加载到内存，后续再使用时仅返回硬件对象操作接口，不会存在设备 多次打开的问题。
理的基本单位。通常，1个块由1个或多个扇区组成。 段(Segments)：由若干个相邻的块组成。是Linux内存
管理机制中一个内存页或者内存页的一部分。
• 块设备相关的数据结构以及接口：
struct block_device { …
}; struct gendisk {
… }; struct gendisk *alloc_disk(int minors); //分配磁盘 void add_disk(struct gendisk *disk); //增加磁盘信息 void unlink_gendisk(struct gendisk *disk) //删除磁盘信息 void delete_partition(struct gendisk *disk, int part)； //删除分区 void add_partition(struct gendisk *disk, int part, sector_t start, sector_t len, int flags)；
• PMEM PMEM用于向用户空间提供连续的物理内存区域， DSP和某些设备只能工作在连续的物理内存上
• Logger 一个轻量级的日志设备，用于抓取Android系统的各 种日志
• Ram Console 为了提供调试功能，Android允许将调试日志信息写 入一个被称为RAM Console的设备里，它是一个基于 RAM的Buffer
Linux网络设备驱动程序体系结构分为四层： （1）网络协议接口层向网络层协议提供统一的数据包收
发接口，不论上层协议是ARP还是IP，都通过 dev_queue_xmit()函数发送数据，并通过netif_rx()函数接 收数据。这一层的存在使得上层协议独立于具体的设备。 （2）网络设备接口层向协议接口层提供的用于描述具体 网络设备属性和操作的结构体net_device，该结构体是 设备驱动功能层各函数的容器。 （3）设备驱动功能层的各函数是网络设备接口层 net_device数据结构的具体成员，是驱使网络设备硬件 完成相应动作的程序，它通过nto_start_xmit()函数启动 发送操作，并通过网络设备上的中断触发接收操作。 （4）网络设备与媒介层是完成数据包发送和接收的物理 实体，包括网络适配器和具体的传输媒介，网络适配器 被设备驱动功能层中的函数在物理上驱动。
Android特有驱动 • Binder IPC 驱动
基于OpenBinder框架的一个驱动，用于提供 Android平台的进程间通讯（IPC，inter-process communication） • 电源管理 PM 一个基于标准Linux电源管理系统的轻量级的 Android电源管理驱动，针对嵌入式设备做了 很多优化 (wakelock ) • 匿名共享内存 ashmem 为进程间提供大块共享内存，同时为内核提供 回收和管理这个内存的机制
Android驱动开发介绍
Edward.shen 2018.12.03
知识点：
• 什么是驱动 • Android 系统架构 • 驱动分类 • Android和Linux驱动联系 • 开源和版权 • Android内核配置 • linux驱动三种类型 • 字符设备驱动 • 块设备驱动 • 网络设备驱动 • Hal层开发
开源和版权
• Linux Kernel的版权是GPL。 GPL: 许可社会公众享有：运行、复制软件的自 由，发行传播软件的自由，获得软件源码的自 由，改进软件并将自己作出的改进版本向社会 发行传播的自由。 GPL还规定,只要这种修改文本在整体上或者其 某个部分来源于遵循GPL的程序，该修改文本 的整体就必须按照GPL流通，不仅该修改文本 的源码必须向社会公开，而且对于这种修改文 本的流通不准许附加修改者自己作出的限制。
什么是驱动
• 驱动是硬件和软件之间的媒介和载体，其 中包含有关硬件设备的信息，没有驱动程 序，系统中的硬件就无法工作。操作系统 不同，硬件的驱动程序也不同。
Android 系统架构
驱动分类
按硬件分: • 显示驱动 • 相机驱动 • 音频驱动 • 传感器驱动 • Flash内存驱动 • 键盘、触摸屏驱动 • wifi驱动 • 蓝牙驱动 • 电源管理驱动
Android内核配置
• 要编译一个支持Android的Kernel，需要先进 行配置。make menuconfig
• 配置的文件在 arch/arm/configs/xxx_defconfig
linux驱动三种类型
• 字符设备驱动
I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备。
struct cdev {
• timed device 提供了对设备进行定时控制功能，目前支持vibrator 和LED设备
Android和Linux驱动联系
• 驱动实现方面：两者都是在Linux内核中实 现的，不同的是Android系统将复杂的实现 抽取出来放到用户空间去实现。
• 用户空间和内核空间交互方面：Linux系统 可以直接用C语言调用系统接口，跟内核进 行交互；而Android系统上层应用是java实现， 因此就产生了一个叫JNI的中间桥梁，通过 它去调用本地的C/C++实现的方法去与内核 交互。
//添加分区 struct block_device_operations {
… }; const struct file_operations def_blk_fops = {
… };
请求队列和相关的处理函数：
struct request_queue{ …
}; request_queue_t *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t
struct kobject kobj;
struct module *owner;
//所属的模块
struct file_operation *ops
//文件操作结构体
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
}
static struct file_operations my driver_fops={
*lock)； struct request *elv_next_request(request_queue_t *q)； void end_request(struct request *req, int uptodate)；//请求完成 void blk_stop_queue(request_queue_t *queue); //停止请求 void blk_start_queue(request_queue_t *queue); //开始请求 void blk_cleanup_queue(request_queue_t *);//清除请求队列
• Android采用ASL(Apache Software License)许 可证。
ASL: 用户可以随意使用源代码而不用开源。
Google把驱动程序移到userspace中，上驱 动程序在Linux Kernel上面运行，而在Kernel 开一个小门，使之可以直接控制到硬件， 只需公布这个开的“小门”程序源码，即 不违反GPL许可，又不上外界看到厂商的硬 件驱动和应用程序的源代码，保护了厂商 的硬件规格。
Hal层开发
• Android Hal层（即 Hardware Abstraction Layer硬件抽象层）是Google开发的Android 系统里上层应用对底层硬件操作屏蔽的一 个软件层次，说直白点，就是上层应用不 必关心底层硬件具体是如何工作的，只需 要调用底层提供的统一接口即可。
• 一 moduux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基 于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作 系统。由linus于1991年发布。
组成： • 进程管理（process management） • 定时器（timer） • 中断管理（interrupt management） • 内存管理（memory management）