Android设备驱动开发流程详解
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简介：
《Android设备驱动开发流程详解》一书深入剖析了Android系统中设备驱动程序的设计与实现方法，旨在帮助开发者掌握从需求分析到代码调试整个开发周期的关键技术。
### Android设备驱动开发步骤详解
#### 一、Android硬件抽象层（HAL）概要与重要性
Android硬件抽象层（HAL）是操作系统中的一个重要组成部分，其主要作用是对Linux内核驱动程序进行封装，以便向上层的应用和服务提供一致且易于使用的接口。这种设计将硬件支持分为两个层次：内核空间和用户空间。
- **内核空间**：负责简单的硬件访问逻辑，比如读写硬件寄存器等基本操作。
- **用户空间**：即硬件抽象层所在的地方，负责更复杂的逻辑处理，如数据解析、错误处理等。
这种分层结构不仅简化了内核的设计，还使得厂商可以保留自己的硬件实现细节，从而保护商业秘密。
#### 二、技术与商业考量
将HAL和内核驱动分开的主要原因在于技术和商业上的考量：
1. **技术实现**：尽管从技术角度来看，将两者整合在一起是可行的，但考虑到Linux内核遵循GNU许可协议，要求公开源代码；而Android则遵循Apache许可协议，允许闭源。因此，将全部硬件支持代码放在内核空间会迫使厂商公开源代码。
2. **商业秘密保护**：对于制造商而言，公开硬件的具体实现细节可能会影响其市场竞争力，因此采用这种分层结构可以在一定程度上保护商业秘密。
#### 三、HAL在Android系统中的位置
HAL位于Android系统的中间层，处于硬件驱动层之上，应用程序框架层之下。如下图所示：
```
[硬件驱动层] -> [HAL] -> [运行时库和应用程序框架层] -> [应用程序层]
```
#### 四、学习路线图
为了全面理解Android HAL的工作原理及其在系统中的角色，建议按照以下步骤进行学习：
1. **编写硬件驱动程序**：了解如何在Android内核源代码中为特定硬件编写驱动程序。
2. **增加C可执行文件**：学会在Android系统中添加C可执行文件以访问硬件驱动程序。
3. **添加HAL接口模块**：掌握如何在HAL中添加新的接口模块以访问硬件。
4. **编写JNI方法**：学习如何编写JNI（Java Native Interface）方法，以便提供从Java代码调用的原生函数来访问硬件的能力。
5. **增加硬件服务接口**：了解如何在应用程序框架层添加硬件服务接口。
6. **编写应用访问这些服务**：编写应用程序并通过应用程序框架层访问这些服务。
#### 五、示例：“Hello”驱动程序
为了便于理解和实践，可以使用一个虚拟设备——名为“Hello”的设备作为示例。该设备仅包含一个4字节的寄存器。
1. **准备开发环境**：根据相关指南，在Ubuntu上搭建Android内核驱动程序开发环境。
2. **创建项目目录**：在`kernel/common/drivers`目录下，为新的硬件驱动程序创建一个新的子目录“hello”。
3. **编写头文件**：在新创建的“hello”目录中定义必要的宏和结构体。例如：
```c
#ifndef _HELLO_ANDROID_
#define _HELLO_ANDROID_
// 定义寄存器地址和其他常量
#define HELLO_REG_BASE 0x00000000
// 寄存器结构体
struct hello_reg {
unsigned long reg_base;
};
#endif // _HELLO_ANDROID_
```
4. **编写驱动程序**：接下来，创建`hello.c`文件，并在其中实现驱动程序的核心功能，包括初始化函数、清理函数等。
5. **编译并测试驱动程序**：完成驱动程序的编写后，将其编译到Android内核中，在设备上进行测试以验证其功能。
通过这一系列步骤，不仅可以深入了解Android内核驱动程序的开发流程，还可以对整个Android系统有更深的理解。
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