Android应用程序访问linux驱动第一步：实现并测试Linux驱动

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一直都想亲自做一次使用android应用程序访问Linux内核驱动的尝试，但总是没能做到。最近抽出时间，下决心重新尝试一次。尝试的开始当然是先写一个Linux内核驱动了。
我希望写一个简单测驱动程序，实现写一个字符串进去，然后再把它读出来的功能。驱动中会创建dev/hello设备节点和/sys/class/hello/hello/val
设备节点，没有实现proc/下的对应的设备节点。/sys/class/hello/hello/val
主要用于快速测试，而dev/hello则主要用于供上层应用调用。
这篇博客参考了老罗的android之旅相关博客：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6568411。

一。驱动源码

代码我已经在android6.0的linux kernel上测试过了，代码中有响应的注释，所以这里直接贴出代码：

hello.c

文件如下：

#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/types.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/proc_fs.h> #include <linux/device.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/fcntl.h>#include <linux/poll.h> #include <linux/seq_file.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/workqueue.h>#include <asm/uaccess.h> #include <linux/slab.h>#include "hello.h" /*定义主设备和从设备号变量*/ static int hello_major = 0; static int hello_minor = 0; /*设备类别和设备变量*/ static struct class* hello_class = NULL; static struct hello_test_dev* hello_dev = NULL; /*传统的设备文件操作方法*/ static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp); static int hello_release(struct inode* inode, struct file* filp); static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos); static ssize_t hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos); /*设备文件操作方法表*/ static struct file_operations hello_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_open, .release = hello_release, .read = hello_read, .write = hello_write, }; /*访问设置属性方法*/ static ssize_t hello_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf); static ssize_t hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count); /*定义设备属性*/ static DEVICE_ATTR(val, S_IRUGO | S_IWUSR, hello_val_show, hello_val_store); /*打开设备方法*/ static int hello_open(struct inode* inode, struct file* filp) { struct hello_test_dev* dev; /*将自定义设备结构体保存在文件指针的私有数据域中，以便访问设备时拿来用*/ dev = container_of(inode->i_cdev, struct hello_test_dev, dev); filp->private_data = dev; return 0; } /*设备文件释放时调用，空实现*/ static int hello_release(struct inode* inode, struct file* filp) { return 0; } /*读内存*/ static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) { ssize_t err = 0; struct hello_test_dev* dev = filp->private_data; /*同步访问*/ if(down_interruptible(&(dev->sem))) { return -ERESTARTSYS; } if(count < sizeof(dev->val)) { goto out; } /*读字符串*/ if(copy_to_user(buf, dev->val, sizeof(dev->val))) { err = -EFAULT; goto out; } err = sizeof(dev->val); out: up(&(dev->sem)); return err; } /*写字符串*/ static ssize_t hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) { struct hello_test_dev* dev = filp->private_data; ssize_t err = 0; /*同步访问*/ if(down_interruptible(&(dev->sem))) { return -ERESTARTSYS; } if(count != sizeof(dev->val)) { goto out; } /*将用户写进来的字符串保存到驱动的内存中*/ if(copy_from_user(dev->val, buf, count)) { err = -EFAULT; goto out; } err = sizeof(dev->val); out: up(&(dev->sem)); return err; } /*写字符串到内存*/ static ssize_t __hello_set_val(struct hello_test_dev* dev, const char* buf, size_t count) { /*同步访问*/ if(down_interruptible(&(dev->sem))) { return -ERESTARTSYS; } printk(KERN_ALERT"__hello_set_val.buf: %s count:%d\n",buf,count); printk(KERN_ALERT"__hello_set_val.dev->val: %s count:%d\n",dev->val,count); strncpy(dev->val,buf, count); printk(KERN_ALERT"__hello_set_val.dev->val: %s count:%d\n",dev->val,count); up(&(dev->sem)); return count; } /*读取设备属性val*/ static ssize_t hello_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf) { struct hello_test_dev* hdev = (struct hello_test_dev*)dev_get_drvdata(dev); printk(KERN_ALERT"hello_val_show.\n"); printk(KERN_ALERT"%s\n",hdev->val); return 0; } /*写设备属性val*/ static ssize_t hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char* buf, size_t count) { struct hello_test_dev* hdev = (struct hello_test_dev*)dev_get_drvdata(dev); printk(KERN_ALERT"hello_val_store.buf: %s count:%d\n",buf,count); return __hello_set_val(hdev, buf, count); } /*初始化设备*/ static int __hello_setup_dev(struct hello_test_dev* dev) { int err; dev_t devno = MKDEV(hello_major, hello_minor); memset(dev, 0, sizeof(struct hello_test_dev)); cdev_init(&(dev->dev), &hello_fops); dev->dev.owner = THIS_MODULE; dev->dev.ops = &hello_fops; /*注册字符设备*/ err = cdev_add(&(dev->dev),devno, 1); if(err) { return err; } /*初始化信号量和寄存器val的值*/ init_MUTEX(&(dev->sem)); dev->val = kmalloc(10,GFP_KERNEL); strncpy(dev->val,"hello",sizeof("hello")); return 0; } /*模块加载方法*/ static int __init hello_init(void){ int err = -1; dev_t dev = 0; struct device* temp = NULL; printk(KERN_ALERT"hello_init.\n"); /*动态分配主设备和从设备号*/ err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, HELLO_DEVICE_NODE_NAME); if(err < 0) { printk(KERN_ALERT"Failed to alloc char dev region.\n"); goto fail; } hello_major = MAJOR(dev); hello_minor = MINOR(dev); /*分配helo设备结构体变量*/ hello_dev = kmalloc(sizeof(struct hello_test_dev), GFP_KERNEL); if(!hello_dev) { err = -ENOMEM; printk(KERN_ALERT"Failed to alloc hello_dev.\n"); goto unregister; } /*初始化设备*/ err = __hello_setup_dev(hello_dev); if(err) { printk(KERN_ALERT"Failed to setup dev: %d.\n", err); goto cleanup; } /*在/sys/class/目录下创建设备类别目录hello*/ hello_class = class_create(THIS_MODULE, HELLO_DEVICE_CLASS_NAME); if(IS_ERR(hello_class)) { err = PTR_ERR(hello_class); printk(KERN_ALERT"Failed to create hello class.\n"); goto destroy_cdev; } /*在/dev/目录和/sys/class/hello目录下分别创建设备文件hello*/ temp = device_create(hello_class, NULL, dev, "%s", HELLO_DEVICE_FILE_NAME); if(IS_ERR(temp)) { err = PTR_ERR(temp); printk(KERN_ALERT"Failed to create hello device."); goto destroy_class; } /*在/sys/class/hello/hello目录下创建属性文件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, hello_dev); printk(KERN_ALERT"Succedded to initialize hello device.\n"); return 0; destroy_device: device_destroy(hello_class, dev); destroy_class: class_destroy(hello_class); destroy_cdev: cdev_del(&(hello_dev->dev)); cleanup: kfree(hello_dev); unregister: unregister_chrdev_region(MKDEV(hello_major, hello_minor), 1); fail: return err; } /*模块卸载方法*/ static void __exit hello_exit(void) { dev_t devno = MKDEV(hello_major, hello_minor); printk(KERN_ALERT"hello_exit\n"); /*销毁设备类别和设备*/ if(hello_class) { device_destroy(hello_class, MKDEV(hello_major, hello_minor)); class_destroy(hello_class); } /*删除字符设备和释放设备内存*/ if(hello_dev) { cdev_del(&(hello_dev->dev)); kfree(hello_dev); } if(hello_dev->val != NULL){ kfree(hello_dev->val); } /*释放设备号*/ unregister_chrdev_region(devno, 1); } MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_DESCRIPTION("Test Driver"); module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);

hello.h

文件如下：

#ifndef _HELLO_TEST_H_ #define _HELLO_ANDROID_H_ #include <linux/cdev.h> #include <linux/semaphore.h> #define HELLO_DEVICE_NODE_NAME "hello" #define HELLO_DEVICE_FILE_NAME "hello" #define HELLO_DEVICE_CLASS_NAME "hello" struct hello_test_dev { char * val; struct semaphore sem; struct cdev dev; }; #endif

二。编译驱动

在linux源码目录的driver下新建hello目录，把hello.c和hello.h文件放入其中。新增Makefile和Kconfig文件：

1.Makefile,用于编译驱动

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello.o

2.Kconfig

config HELLO tristate "Test Driver" default n help This is the test driver.

3修改driver目录下的Makefile:

添加如下一项：

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello/

4.修改driver目录下的Kconfig

添加如下一项：

source "drivers/hello/Kconfig"

5.make menuconfig

如果对编译linux kernel不熟悉请自行百度。
配置界面如下：

可以看到这里出现了我们在Kconfig中添加的Test
Driver选项，我们把它选择成以模块的形式编译，这更有利于我们的测试，这样我们就不需要重新少些linux
kernel了。Android的linux
kernel一般是打包进boot.img文件的，如果想把模块编译进Linux内核，并且重写烧写linux kernel
，建议把kernel放到out/target/product/xxx/目录下，然后使用make
bootimage-nodeps能快速生成boot.img文件，具体kernel放置的位置还需要看android编译系统相关配置，这里就不深究了。

6.make -j16

执行make -j16(-j16标示使用16个cpu来编译，只是个请求)，这个过程还是很快的，几分钟就可以编译成功。编译后的hello目录如下：

可以看到生成了hello.ko文件。

三.使用/sys/class/hello/hello/val 进行测试

1.把hello.ko拷贝到android设备上

建议直接使用adb push hello.ko /data 即可，也可以用U盘拷贝。总之，把它放到android设备上。

2.装载驱动

cd /data
insmod hello.ko
这个时候可以看到/dev/hello /sys/class/hello/hello/val文件已经出现

3.测试

输入命令：echo haha > val
打印如下：
[ 9641.053505] hello_val_store.buf: haha
[ 9641.053505] count:5
[ 9641.060167] __hello_set_val.buf: haha
[ 9641.060167] count:5
[ 9641.066841] __hello_set_val.dev->val: hello count:5
[ 9641.073088] __hello_set_val.dev->val: haha
[ 9641.073088] count:5
可以看到数据已经写入，
使用cat val 读取：
打印如下：
[ 9644.953496] hello_val_show.
[ 9644.957127] haha
[ 9644.957127]
可以看到haha打印出来了，书名写入是成功的。

四.使用/dev/hello测试

首先在android源码的packages目录下新建一个hellotest目录，该目录下新建hellotest.c和Android.mk两个文件。

1.hellotest.c

这个文件用来打开/dev/hello文件并尝试读和写字符串操作，并打印相关信息，源码如下：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <fcntl.h> #define HELLO_DEVICE "/dev/hello" int main(int argc, char** argv) { int fd = -1; char * str = malloc(10); //打开/dev/hello fd = open(HELLO_DEVICE, O_RDWR); if(fd == -1) { printf("Failed to open device %s.\n", HELLO_DEVICE); return -1; } printf("Read original value:\n"); //先读一次数据看看 read(fd, str, 10); printf("read data: %s\n", str); strncpy(str,"nihao",sizeof("nihao")); printf("write nihao\n"); //写nihao进去 write(fd, str, sizeof(str)); printf("Read the value again:\n"); //读看看是不是nihao read(fd, str, 10); printf("read data: %s\n", str); close(fd); return 0; }

2.Android.mk

android下编译应用程序使用Android.mk还是很方便的：

LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE_TAGS := optional LOCAL_MODULE := hellotest LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-c-files) include $(BUILD_EXECUTABLE)