一、驱动程序基础
驱动程序是与硬件设备紧密配合的软件程序,目的是让硬件设备能够被操作系统调用并提供服务。在Android系统中,驱动程序可以通过内核模块或用户空间程序实现,其中以内核模块的形式最为常见。内核模块的主要职责是向用户空间提供设备文件,使得用户空间程序能够对硬件设备进行读写操作。
下面是一段简单的Android内核驱动程序代码,代码中展示了一个设备驱动程序的基本结构:
static struct file_operations hello_fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = hello_read, .write = hello_write, }; static int __init hello_init(void) { if (register_chrdev(hello_major, "hello", &hello_fops)) { printk(KERN_ERR "hello: register_chrdev() failed\n"); return -ENODEV; } return 0; } static void __exit hello_exit(void) { unregister_chrdev(hello_major, "hello"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); MODULE_AUTHOR("Author Name"); MODULE_DESCRIPTION("Description"); MODULE_LICENSE("GPL");
二、Android下的设备驱动开发
在Android系统中,设备驱动程序主要分为两类:字符设备驱动和块设备驱动。其中,字符设备驱动程序用于操作数据流,如串口和音频输入输出设备;块设备驱动程序则用于处理文件系统,如硬盘和内存卡。
Android的驱动开发主要涉及Kconfig、Makefile、设备树等文件的配置。开发者需要了解各种文件的作用,方能顺利进行开发。例如,在Kconfig文件中需要配置设备类型和驱动程序的选项,而在Makefile中则需要将驱动程序包含到Android系统中,并指定编译顺序和依赖文件。
下面是一段简单的Android设备驱动程序代码,代码展示了一个字符设备驱动程序的实现:
int hello_major = 0; static ssize_t hello_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { printk(KERN_INFO "hello: read()\n"); return 0; } static ssize_t hello_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { printk(KERN_INFO "hello: write()\n"); return count; } static struct file_operations hello_fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = hello_read, .write = hello_write, }; static int hello_init(void) { hello_major = register_chrdev(0, "hello", &hello_fops); if (hello_major < 0) { printk(KERN_ERR "hello: register_chrdev() failed\n"); return hello_major; } printk(KERN_INFO "hello: module loaded\n"); return 0; } static void hello_exit(void) { unregister_chrdev(hello_major, "hello"); printk(KERN_INFO "hello: module unloaded\n"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); MODULE_AUTHOR("Author Name"); MODULE_DESCRIPTION("Description"); MODULE_LICENSE("GPL");
三、硬件与操作系统之间的通信
在Android系统中,硬件设备可通过I2C、SPI、UART、USB等接口与处理器通信。为了让处理器能够识别和驱动这些硬件设备,需要在设备驱动程序中实现硬件与操作系统之间的通信。
设备驱动程序中的通信主要可分为以下两类:
- 控制指令传输。设备驱动程序可通过寄存器等方式向硬件设备发送控制指令,从而控制硬件设备的工作状态。
- 数据传输。设备驱动程序可实现数据在硬件设备和操作系统之间的传输,通常涉及到中断处理、DMA等技术。
下面是一段示例程序,展示了设备驱动程序如何通过IO控制指令向硬件设备传输控制信号的过程:
#define DEV_NAME "dev_name" #define CMD_SET_POWER 1 #define CMD_READ_TEMP 2 struct dev_info { int power; int temp; }; static struct dev_info dev; static int dev_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { switch (cmd) { case CMD_SET_POWER: if (copy_from_user(&dev.power, (int __user *)arg, sizeof(int))) { return -EFAULT; } // send power control command to device break; case CMD_READ_TEMP: // read temperture from device // and return to user space if (copy_to_user((int __user *)arg, &dev.temp , sizeof(int))) { return -EFAULT; } break; default: return -ENOTTY; } return 0; } static struct file_operations dev_fops = { .owner = THIS_MODULE, .unlocked_ioctl = dev_ioctl, .compat_ioctl = dev_ioctl, }; static int __init dev_init(void) { memset(&dev, 0, sizeof(dev)); // initialize device return 0; } static void __exit dev_exit(void) { // release device resources } module_init(dev_init); module_exit(dev_exit); MODULE_AUTHOR("Author Name"); MODULE_DESCRIPTION("Description"); MODULE_LICENSE("GPL");