android驱动学习---led实验

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驱动：
内核：android-kernel 2.6.36  （必须对应你的板子上内核，不然会出现insmod错误)
目的：通过android应用层用户空间访问内核空间驱动程序。
实验：Button控件，点亮和熄灭LED。
注明：android应用层访问驱动，一般有2种方法来访问到硬件驱动程序。
这里讲解个人看法，各位别介意。
1： 应用层 ---> framwork层JNI ---> 驱动c
2:  应用层 ---> framwork层JNI ---> 硬件抽象层HAL ----> 驱动c

2种方法，各有各的好处，第1种，方便与驱动调试实验，只要编译好ko文件和libxxx.so文件，放入小机就可以立即调试了。
第2种JNI方法有些改变和增加了HAl，对驱动有了封装，简单来讲，硬件驱动程序一方面分布在Linux内核中，另一方面分布在用户空间的硬件抽象层中。不要误会android把驱动分成两半了，其实android只是在驱动的调用接口上在增加一层对应接口功能来让framwork层JNI来调用。比如，驱动有read接口，HAl层就是封装read接口，做一个 hal_read接口，里面调用read接口，然后把hal_read接口给JNI调用。
明白了吗？这方面有人讲得非常好，请点击此：

http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988
好处就是对对厂家来说能把商业秘密隐藏起来，我们做驱动实验的话，操作会极其复杂，不过对理解android整个系统都是极其用用的，因为它从下到上涉及到了android系统的硬件驱动层，硬件抽象层，运行时库和应用程序框架层等等。

这里目前只将第1种方法的实现：在此之前，请大家了解下JNI的编程方法，JNI是一种为JAVA和C、C++之间能互相访问所提供的编程接口。推荐此教材(见附件)：

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驱动：

	#include <linux/module.h>               /* For module specific items */
	#include <linux/moduleparam.h>          /* For new moduleparam's */
	#include <linux/types.h>                /* For standard types (like size_t) */
	#include <linux/errno.h>                /* For the -ENODEV/... values */
	#include <linux/kernel.h>               /* For printk/panic/... */
	#include <linux/fs.h>                   /* For file operations */^M
	#include <linux/ioport.h>               /* For io-port access */
	#include <linux/platform_device.h>      /* For platform_driver framework */
	#include <linux/init.h>                 /* For __init/__exit/... */
	#include <linux/uaccess.h>              /* For copy_to_user/put_user/... */
	#include <linux/io.h>                   /* For inb/outb/... */
	#include <linux/gpio.h>
	#include <linux/device.h>
	#include <linux/cdev.h>
	#include <linux/slab.h>               /*kamlloc */
	//#include <asm-generic/ioctl.h>
	 
	 //ioctl 命令码建议规范化。
	#define CMD_FLAG  'i'
	#define LED_ON			_IOR(CMD_FLAG,0x00000000,__u32)  
	#define LED_OFF		_IOR(CMD_FLAG,0x00000001,__u32)
	
	static int  major =0;
	static struct class *led_class;
	struct cdev_led {
		struct cdev cdev;
	}; //建议用2.6的注册方法，2.4的已经离我们越来越远了。
	struct cdev_led *led_dev;
	
	static int led_ioctl(struct file* filp,unsigned int cmd,unsigned long argv)
	{
		printk(KERN_INFO "entry kernel.... \n");
	
		switch(cmd)
		{
			case LED_ON:
			{
				gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),0);  //LED1 亮  gpkdat[4]
				printk(KERN_INFO "led on \n");
				break;
			}
			case LED_OFF:
			{
				gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),1);  //LED1 灭   gpkdat[4]
				printk(KERN_INFO "led off \n");
				break;
			}
			default:
				return -EINVAL;
		}
		return 0;
	}
	
	
	//open
	static int led_open(struct inode* i_node,struct file* filp)
	{
		printk(KERN_INFO "open init.... \n");
		int err;
		err = gpio_request(S3C64XX_GPK(4),"led1");  //请求gpkcon0[4]控制权。
		if(err<0)
		{
			printk(KERN_INFO "gpio request faile \n");
			return err;
		}
		gpio_direction_output(S3C64XX_GPK(4),1); // 设置gpkcon0[4] 为输出模式
		
		return 0;
	}
	
	//close
	static void led_close(struct inode* i_node,struct file* filp)
	{
	printk(KERN_INFO "close init \n");
		gpio_free(S3C64XX_GPK(4)); //释放
		return ;
	}
	
	/* file operations */
	struct file_operations fops={
	 	.owner 	= THIS_MODULE,
		.open	= led_open,
		.unlocked_ioctl	= led_ioctl, // 特别注意从2.6.36以后ioctl已经移除，内核里面用unlocked_ioctl和compat_ioctl. 应用层不变，仍是ioctl调用。
		.release= led_close,
	};
	
	static int __init led_init(void)
	{
	printk(KERN_INFO "init .... \n");
		dev_t dev_no;
		int result,err;
		err = alloc_chrdev_region(&dev_no,0,1,"my_led"); //动态申请设备号
		if(err<0)
		{
			printk(KERN_INFO "ERROR\n");
			return err;
		}
		major = MAJOR(dev_no);
		led_dev = kmalloc(sizeof(struct cdev_led),GFP_KERNEL);
		if(!led_dev)
		{
			result = -ENOMEM;
			goto fail_malloc;
		}
		memset(led_dev,0,sizeof(led_dev));
		
		cdev_init(&led_dev->cdev,&fops); // 初始化cdev
		led_dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
		result = cdev_add(&led_dev->cdev,dev_no,1); //加载设备
		if(result <0)
		{	printk(KERN_INFO "error\n");
			goto fail_add;
		}
		led_class = class_create(THIS_MODULE,"myled");  //在sys/class下创建sysfs文件
		device_create(led_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"myled"); //动态创建设备文件  /dev/myled， 以后不用手动创建了
		return 0;
	fail_add:
		kfree(led_dev);
	fail_malloc:
		unregister_chrdev_region(dev_no,1);
		return result;
	
	}
	
	static void __exit led_exit(void)
	{
		dev_t dev_no=MKDEV(major,0);
	
		unregister_chrdev_region(dev_no,1);
		cdev_del(&led_dev->cdev);
		kfree(led_dev);
		device_destroy(led_class,dev_no);
		class_destroy(led_class);
	      printk(KERN_INFO "exit........ \n");
	}
	module_init(led_init);
	module_exit(led_exit);
	MODULE_AUTHOR("koliy <[e-mail]>");
	MODULE_DESCRIPTION("ARM test led");
	MODULE_LICENSE("GPL");

个人建议：编写驱动最好尽量使用定义好的gpio接口：如：
gpio_direction_output(S3C64XX_GPK(4),1)
gpio_set_value(S3C64XX_GPK(4),1);
方面让人一看就明白。对于程序的规范有很大的帮助。

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Makefile:

	KERN_DIR = /android/linux-2.6.36-android
	all:
		make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
	clean:
		make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` clean
	
	obj-m	+= android_led.o

: make  -C  ：进入指定的内核目录，使用内核里面的Makefile文件 这里须指定好你的内核存放路径。
M=`pwd`  modules : 表示编译当前目录为模块  此处不是单引号，是键盘上数值1键左边的按键，请注意了。
    Obj-m +=android_led.o   : 要编译的模块名称。此文件由内核里的Makefile生成，改好文件名相同就行。
编译：(你的驱动目录路径下)# make
生成xxx,ko 模块文件。
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应用层：android 控件
这方面，请安装好 eclipse  和android -sdk。不了解，请网上查找资料。

public class LedControl extends Activity implements OnClickListener {
	private Button led1_on;
	private Button led1_off;
	public int led_on = 1;
	public int led_off = 2;   
	public int fd =0;
	
	static {
		try{
			Log.i("JNI","try to load libled.so");
			System.loadLibrary("led");  
	//加载本地库,也就是JNI生成的libxxx.so文件，下面再说。
		}catch (UnsatisfiedLinkError ule){
			Log.e("JNI","WARNING: Could not load libled.so");
		}
	}
	//JNI 接口，为JAVA能跟C 交互。Java 怎么使用这些接口，请了解下资料。这点很重要，这里只是简单的方法。
	public static native int openled();  
	public static native void closeled();
	public static native int ioctl(int led_num,int on_off);

    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
	
        fd =this.openled(); // 调用JNI 接口来打开/dev/myled 设备 ，注意前面要加个对象。
        if(fd<0)
        {
        	setTitle("open device faile!");
        	finish();
        }else{
        	setTitle("open device success!");
        }
        findById();
        setOnClickListener();
    }
    
    private void findById(){
    	led1_on = (Button)findViewById(R.id.bt_led1);
    	led1_off=(Button)findViewById(R.id.bt_led2);
    }
    private void setOnClickListener(){
    	led1_on.setOnClickListener(this);
    	led1_off.setOnClickListener(this);
    }

	@Override
	public void onClick(View v) {
		// TODO Auto-generated method stub
		switch(v.getId()){
			
			case R.id.bt_led1: {
				this.ioctl(1,led_on); // led1  on
				break;
			}
			case R.id.bt_led2:{
				this.ioctl(1,led_off);  // led1 off
				break;
			}
		}
		
	}
    
	protected void onDestroy(){
		super.onDestroy();
		this.closeled();
	}
    
	}

布局：
 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    >
<TextView  
	android:id="@+id/position"
	android:layout_centerInParent="true"
    android:layout_width="wrap_content" 
    android:layout_height="wrap_content" 
    android:textSize="25sp"
    android:text=" led "
    />
<Button 
	android:id="@+id/bt_led1"
	android:layout_width="wrap_content"
	android:layout_height="wrap_content"
	android:textSize="18sp"
	android:text="LED1 on"
	android:layout_toLeftOf="@+id/position"
	android:layout_centerHorizontal="true"
	android:layout_alignTop="@+id/position"
	/>
<Button 
	android:id="@+id/bt_led2"
	android:layout_width="wrap_content"
	android:layout_height="wrap_content"
	android:textSize="18sp"
	android:text="LED1 off"
	android:layout_toRightOf="@+id/position"
	android:layout_alignTop="@+id/position"
	/>
</RelativeLayout>

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这些都是简单的，下面讲解下JNI：
JNI：在工程文件目录下，新建 jni目录，里面新建led.c 文件，里面编写JNI方法。

	#include<stdio.h>
	#include<stdlib.h>
	#include<fcntl.h>
	#include<errno.h>
	#include<unistd.h>
	#include<sys/ioctl.h>
	#include<jni.h>  // 一定要包含此文件
	#include<string.h>
	#include<sys/types.h>
	#include<sys/stat.h>
	#include "android/log.h"
	//驱动里的命令码.
	#define CMD_FLAG 'i'
	#define LED_ON		_IOR(CMD_FLAG,0x00000000,__u32)  
	#define LED_OFF		_IOR(CMD_FLAG,0x00000001,__u32)
	
	#define DEVICE_NAME "/dev/myled"
	int fd ;
	
	static const char *TAG="led";
	#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,  TAG, fmt, ##args)
	#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)
	#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)
	
	/* * Class:     Linuxc 
	* Method:    openled
	* Signature: ()I 
	*/
  JNIEXPORT Jint JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_openled(JNIEnv* env, jclass mc)
	{
		fd = open(DEVICE_NAME,O_RDWR);
		if(fd<0)
		{
			LOGI("don't open dev");
			return -1;	
		}
		else
			LOGI("open success");
		return fd;
	}
	/* * Class:     Linuxc 
	* Method:    clsoeled
	* Signature: ()V
	*/
	JNIEXPORT void JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_closeled(JNIEnv* env, jclass mc)
	{
		LOGI("dev close");
		close(fd);	
	}
	
	
	JNIEXPORT jint JNICALL Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_ioctl
	(JNIEnv* env,jclass mc, jint a, jint b)
	{       int tmp = b;
		if(tmp==1){
		   
		 	//int err= write(fd,&tmp,sizeof(tmp));
			LOGI("led on");
			ioctl(fd,LED_ON,NULL);
		}
		else{
	//int err= write(fd,&tmp,sizeof(tmp));
		LOGI("led1 off");
		ioctl(fd,LED_OFF,NULL);
		}
		return 0;	
	}

Java_tw_com_mini6410_led_LedControl_ioctl :

tw_com_mini6410_led_LedControl: 包名+ 类名：
在这里特别说明下,JNI的格式规范要注意的地方：
1.函数声明的格式：
  因JNI会把 '_' 转换成' . ' 所以在类名和函数接口中不要出现' _ ',以免应用层调用不到JNI接口,这方面对初学者来说极其重要，所以用eclipse生成的android类文件，最好改下类名。不了解对实验的热情打击比较重。
2.JNI函数分本地方法和静态方法。
  本地方法：
        public native int jni();  // 不带static 声明.
  对应的 JNI 函数中参数的定义有改动：
        Java_xx_xx_LedControl_jni(JNIEnv*env, jobject obj)
  静态方法：
         public static native int jni();  // 带static 声明.
  对应的 JNI 函数中参数的定义有改动：
        Java_xx_xx_LedControl_jni(JNIEnv*env, jclass cls)

注意 jobject 和jclass的变动。

请一定要去了解下JNI。
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编译：
     网上有别的方法javah -jni来编译生成此 JNI接口的头文件，可以根据头文件声明好的接口来完善。
     不过，本人怎么编译都无法生成，没办法，只要手打了，还要JNI格式都很规律。
由于不用命令来生成LIbxxx.so文件。所以必须要用到NDK工具。请网上下载。
在你的Ndk 目录下创建一个JNI文件目录。

把整个应用工程文件，放入JNI下。
进入 (ndk目录路径)/JNI/(应用工程文件)/jni/ 
新建  Android.mk 文件

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

TARGET_PLATFORM := android-3
LOCAL_MODULE    := led   //模块名  libled.so
LOCAL_SRC_FILES := led.c   //要编译的文件。
LOCAL_LDLIBS    := -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

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回到 (ndk目录路径)/JNI/(应用工程文件)/  路径下
输入命令 ： ../../ndk-build

会生成 libs 和obj 2个文件。 Libled.so文件放在 libs /armeabi/ 下

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实验：
     好了所有的需要的文件已经完成，现在开始实验了。再此之前，请确认自己的
开发板里的android里加入好了busybox工具。因需要insmod rmmod 等命令。
没有的话，请网上查找教材。
Adb shell
#Mkdir  mydev
#exit
Adb push  d:\android_led.ko    /mydev
Adb shell
#cd mydev
#chmod 777 android_led.ko
#insmod android_led.ko
#lsmod  //查看是否加载上了。卸载命令 rmmod  android_led  不要加.ko
# cat /proc/devices   //也可以查看设备号和设备名。
#ls -l /dev/myled     //同样。
此时myled 权限需要修改。
#chmod 777 /dev/myled

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Libled.so:  JNI所生成的so文件
Adb push d:\libled.so /system/lib/hw/ 一定要放在这里，应用层才能加载上
#chmod 766 /system/lib/hw/libled.so
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好了，用eclipse把应用apk安装到开发板上，启动开看效果。或者用Sd开也可以。
这里说下，可能会出现的问题，当应用调用JNI接口时，会提示找不到native的接口。
仔细检查，方法格式多对，就是掉用不到，可以重新编写下JNI接口，和换接口名。对于这种问题，实在是让人调试到崩溃。复杂点的话，最好在jni方法里面指定好class。
这方面最好了解下JNI资料。
在开始时总会遇到很多问题，请多使用网络。