一、前言

本人刚学习安卓驱动开发，水平不能说菜，是根本没有水平，在这里把学习过程贴出来，跟大家一起学习交流，还望大家多多指正，转载的请标明出处。http://blog.csdn.net/angle_birds/article/details/16801533

二、android驱动介绍

安卓总体架构是在 Linux内核基础上，增加硬件抽象层（HAL），运行库，java虚拟机，程序框架等组成的，具体如下图。

 

安卓的应用程序是从application framework层架构上建立的。所有APK应用程序都是通过framework层来运行的。application framework是google写好的，除非自己深度定制，一般是不会更改这个层的。对于驱动开发来讲，我们要做的就是让framework层能认识并操作我们的硬件设备就OK了。因此我们关心主要有3个层面：

linux Kernel层

HAL层

JNI层

1.       linuxKernel：是google在linux内核基础上，专门为移动设备优化后的内核，增加修改一些东西，担修改的不多，对于内核驱动来讲，基本没有修改，做过linux驱动开发的人应该很容易理解。

2.       HAL，硬件抽象层：简单来说，就是对Linux 内核驱动程序的封装，向上提供接口，屏蔽低层的实现细节。也就是说，把对硬件的支持分成了两层，一层放在用户空间（User Space），一层放在内核空间（Kernel Space），其中，硬件抽象层运行在用户空间。用户空间不属于内核不必遵守GPL协议，各个厂商可以把与自己硬件设备相关，具有商业机密的一些代码放在HAL层。

3.       JNI层：提供java和底层C、C++的动态链接库的接口。我理解的是JNI就是一个代理，可以把C和C++生成的接口函数翻译成Java可用，提供给framework层。

三、振动系统开发过程

1.       硬件平台

           CPU:IMX6Q4核1G

           RAM:1G

           FLASH:8G板载

   这次开发用的代码都是google和飞思卡尔提供的具体的就不再说明了，因为每个平台代码都有所不同，而且买开发板时候都会带相应的资料。

2.       震动系统是android里面比较简单的一个系统, 我采用的是从高层到底层的学习方式。因为我们的驱动最终是给应用程序用的，从application的需求分析JNI，然后分析HAL最后在我们写linux kernel驱动时候，很容易理解为什么要这么写。好了开始正式分析。

3.       Application层：通过google我找到关于APK访问震动的如下说明：

A、通过系统服务获得手机震动服务，Vibrator vibrator =(Vibrator)getSystemService(VIBRATOR_SERVICE); 

B、得到震动服务后检测vibrator是否存在：

vibrator.hasVibrator();

检测当前硬件是否有vibrator，如果有返回true，如果没有返回false。

C、根据实际需要进行适当的调用，

vibrator.vibrate(longmilliseconds);

开始启动vibrator持续milliseconds毫秒。    

vibrator.vibrate(long[]pattern, int repeat);

以pattern方式重复repeat次启动vibrator。

（pattern的形式为new long[]{arg1,arg2,arg3,arg4......},其中以两个一组的如arg1 和arg2为一组、arg3和arg4为一组，每一组的前一个代表等待多少毫 秒启动vibrator，后一个代表vibrator持续多少毫秒停止，之后往复即 可。Repeat表示重复次数，当其为-1时，表示不重复只以pattern的方 式运行一次）。

D、vibrator.cancel();

Vibrator停止。

从上面的说明，可以看出应用程序调用震动系统，是调用一个叫VIBRATOR_SERVICE的服务，这个服务有3个函数，分别是hasVibrator()，r.vibrate，.cancel();当然这个三个函数可能在framework层进行的另一层的封装，我没有去深究。但可以推测出JNI层要做的是与注册VIBRATOR_SERVICE服务和实现这三个函数相关的.

4.       HAL层：这一层我找到了具体的代码我们会好分析很多，其代码是:

android\frameworks\base\services\jni\ com_android_server_VibratorService.cpp

[cpp]  view plain copy
  1. #define LOG_TAG"VibratorService"  
  2.    
  3. #include"jni.h"  
  4. #include"JNIHelp.h"  
  5. #include"android_runtime/AndroidRuntime.h"  
  6.    
  7. #include<utils/misc.h>  
  8. #include<utils/Log.h>  
  9. #include<hardware_legacy/vibrator.h>  
  10.    
  11. #include<stdio.h>  
  12.    
  13. namespace android  
  14. {  
  15.    
  16. static jbooleanvibratorExists(JNIEnv *env, jobject clazz)       //判断振动器是否存在  
  17. {  
  18.     return vibrator_exists() > 0 ? JNI_TRUE: JNI_FALSE;  
  19. }  
  20.    
  21. static voidvibratorOn(JNIEnv *env, jobject clazz, jlong timeout_ms)//打开振动器  
  22. {  
  23.     // LOGI("vibratorOn\n");  
  24.     vibrator_on(timeout_ms);  
  25. }  
  26.    
  27. static voidvibratorOff(JNIEnv *env, jobject clazz)//关闭振动器  
  28. {  
  29.     // LOGI("vibratorOff\n");  
  30.     vibrator_off();  
  31. }  
  32.    
  33. staticJNINativeMethod method_table[] = {  
  34.     { "vibratorExists","()Z", (void*)vibratorExists },  
  35.     { "vibratorOn", "(J)V",(void*)vibratorOn },  
  36.     { "vibratorOff", "()V",(void*)vibratorOff }  
  37. };  
  38.    
  39. intregister_android_server_VibratorService(JNIEnv *env)    //注册vibrator服务  
  40. {  
  41.     return jniRegisterNativeMethods(env,"com/android/server/VibratorService",  
  42.             method_table, NELEM(method_table));  
  43. }  

从上面代码可以看出，JNI做了两件事：其一注册vibrator服务，其二，实现了vibratorExists，vibratorOn，vibratorOff三个服务函数。 进而我们可以分析出HAL层主要的就是实现次代码里调用的三个函数vibrator_exists()，vibrator_on(timeout_ms)，vibrator_off()。

5.       HAL层：经过各种查找我们找到了vibrator的hal层代码：

\android40\hardware\libhardware_legacy\vibrator\vibrator.c

[cpp]  view plain copy
  1. #include<hardware_legacy/vibrator.h>  
  2. #include"qemu.h"  
  3.    
  4. #include<stdio.h>  
  5. #include<unistd.h>  
  6. #include<fcntl.h>  
  7. #include<errno.h>  
  8.    
  9. #define THE_DEVICE"/sys/class/timed_output/vibrator/enable"  
  10.    
  11. intvibrator_exists()         //判断 振动器是否存在  
  12. {  
  13.     int fd;  
  14.    
  15. #ifdefQEMU_HARDWARE                 //模拟器情况下实现此功能  
  16.     if (qemu_check()) {  
  17.         return 1;  
  18.     }  
  19. #endif  
  20.    
  21.     fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR);  
  22.     if(fd < 0)  
  23.         return 0;  
  24.     close(fd);  
  25.     return 1;  
  26. }  
  27.    
  28. static intsendit(int timeout_ms)       //打开振动器 timeout_ms 毫秒  
  29. {  
  30.     int nwr, ret, fd;  
  31.     char value[20];  
  32.    
  33. #ifdefQEMU_HARDWARE        //模拟器情况下实现次功能  
  34.     if (qemu_check()) {  
  35.         return qemu_control_command("vibrator:%d", timeout_ms );  
  36.     }  
  37. #endif  
  38.    
  39.     fd = open(THE_DEVICE, O_RDWR);  
  40.     if(fd < 0)  
  41.         return errno;  
  42.    
  43.     nwr = sprintf(value, "%d\n",timeout_ms);  
  44.     ret = write(fd, value, nwr);  
  45.    
  46.     close(fd);  
  47.    
  48.     return (ret == nwr) ? 0 : -1;  
  49. }  
  50.    
  51. intvibrator_on(int timeout_ms)  
  52. {  
  53.     /* constant on, up to maximum allowed time*/  
  54.     return sendit(timeout_ms);  
  55. }  
  56.    
  57. int vibrator_off()     //关闭振动器就是设置振动器打开时间为0  
  58. {  
  59.     return sendit(0);        
  60. }  

分析上面代码可以看出，HAL访问这个设备是打开/sys/class/timed_output/vibrator/enable，这个设备文件，然后向文件中写入打开时间来完成设备操作的。因此很容易我们可以推断出，linux kernel层是要生成这个设备文件然后，实现相应的函数。

6.       Linuxkernel层：通过上面分析我们大概了解了内核驱动所要实现的功能。通过各种参考资料，我查到了这个设备驱动是通过timed_output框架来实现的，有框架在又简单了不少，我们找到timed_output框架实现的函数在：

\kernel\drivers\staging\android\timed_output.c

[cpp]  view plain copy
  1. #include<linux/module.h>  
  2. #include<linux/types.h>  
  3. #include<linux/device.h>  
  4. #include<linux/fs.h>  
  5. #include<linux/err.h>  
  6.    
  7. #include"timed_output.h"  
  8.    
  9. static structclass *timed_output_class;  
  10. static atomic_tdevice_count;  
  11.    
  12. static ssize_t enable_show(structdevice *dev, struct device_attribute *attr,  
  13.              char *buf)  
  14. {  
  15.     struct timed_output_dev *tdev =dev_get_drvdata(dev);  
  16.     int remaining = tdev->get_time(tdev);  
  17.    
  18.     return sprintf(buf, "%d\n",remaining);  
  19. }  
  20.    
  21. static ssize_tenable_store(  
  22.              struct device *dev, structdevice_attribute *attr,  
  23.              const char *buf, size_t size)  
  24. {  
  25.     struct timed_output_dev *tdev =dev_get_drvdata(dev);  
  26.     int value;  
  27.    
  28.     if (sscanf(buf, "%d", &value)!= 1)  
  29.              return -EINVAL;  
  30.    
  31.     tdev->enable(tdev, value);  
  32.    
  33.     return size;  
  34. }  
  35.    
  36. static DEVICE_ATTR(enable,S_IRUGO | S_IWUSR, enable_show, enable_store);  
  37.    
  38. static intcreate_timed_output_class(void)  
  39. {  
  40.     if (!timed_output_class) {  
  41.              timed_output_class =class_create(THIS_MODULE, "timed_output");  
  42.              if (IS_ERR(timed_output_class))  
  43.                        return PTR_ERR(timed_output_class);  
  44.              atomic_set(&device_count, 0);  
  45.     }  
  46.    
  47.     return 0;  
  48. }  
  49.    
  50. inttimed_output_dev_register(struct timed_output_dev *tdev)  
  51. {  
  52.     int ret;  
  53.    
  54.     if (!tdev || !tdev->name ||!tdev->enable || !tdev->get_time)  
  55.              return -EINVAL;  
  56.    
  57.     ret = create_timed_output_class();  
  58.     if (ret < 0)  
  59.              return ret;  
  60.    
  61.     tdev->index =atomic_inc_return(&device_count);  
  62.     tdev->dev =device_create(timed_output_class, NULL,  
  63.              MKDEV(0, tdev->index), NULL,tdev->name);  
  64.     if (IS_ERR(tdev->dev))  
  65.              return PTR_ERR(tdev->dev);  
  66.    
  67.     ret = device_create_file(tdev->dev,&dev_attr_enable);  
  68.     if (ret < 0)  
  69.              goto err_create_file;  
  70.    
  71.     dev_set_drvdata(tdev->dev, tdev);  
  72.     tdev->state = 0;  
  73.     return 0;  
  74.    
  75. err_create_file:  
  76.     device_destroy(timed_output_class, MKDEV(0,tdev->index));  
  77.     printk(KERN_ERR "timed_output: Failedto register driver %s\n",  
  78.                        tdev->name);  
  79.    
  80.     return ret;  
  81. }  
  82. EXPORT_SYMBOL_GPL(timed_output_dev_register);  
  83.    
  84. voidtimed_output_dev_unregister(struct timed_output_dev *tdev)  
  85. {  
  86.     device_remove_file(tdev->dev,&dev_attr_enable);  
  87.     device_destroy(timed_output_class, MKDEV(0,tdev->index));  
  88.     dev_set_drvdata(tdev->dev, NULL);  
  89. }  
  90. EXPORT_SYMBOL_GPL(timed_output_dev_unregister);  
  91.    
  92. static int __inittimed_output_init(void)  
  93. {  
  94.     return create_timed_output_class();  
  95. }  
  96.    
  97. static void __exittimed_output_exit(void)  
  98. {  
  99.     class_destroy(timed_output_class);  
  100. }  
  101.    
  102. module_init(timed_output_init);  
  103. module_exit(timed_output_exit);  
  104.    
  105. MODULE_AUTHOR("MikeLockwood <lockwood@android.com>");  
  106. MODULE_DESCRIPTION("timedoutput class driver");  
  107. MODULE_LICENSE("GPL");  

\kernel\drivers\staging\android\timed_output.h

[cpp]  view plain copy
  1. #ifndef _LINUX_TIMED_OUTPUT_H  
  2. #define _LINUX_TIMED_OUTPUT_H  
  3.    
  4. struct timed_output_dev {  
  5.          constchar  *name;  
  6.    
  7.          /* enablethe output and set the timer */  
  8.          void   (*enable)(struct timed_output_dev *sdev, inttimeout);  
  9.    
  10.          /*returns the current number of milliseconds remaining on the timer */  
  11.          int              (*get_time)(structtimed_output_dev *sdev);  
  12.    
  13.          /*private data */  
  14.          structdevice       *dev;  
  15.          int              index;  
  16.          int              state;  
  17. };  
  18.    
  19. extern int timed_output_dev_register(struct timed_output_dev*dev);  
  20. extern void timed_output_dev_unregister(structtimed_output_dev *dev);  
  21.    
  22. #endif  
  23.    

分析上面代码可以看出，我们的驱动是要实现timed_output_dev结构体，然后注册这个结构体就行了。下面我们开始真正动手。由于本人水平有限，参考了samung一个公开kernel的代码里的马达驱动。写出了自己的驱动:

本人硬件的马达通过P4.17脚控制 高打开 低关闭

\kernel_imx\drivers\vibrator\vibrator.c

[cpp]  view plain copy
  1. #include <linux/hrtimer.h>  
  2. #include <linux/err.h>  
  3. #include <linux/gpio.h>  
  4. #include <linux/wakelock.h>  
  5. #include <linux/mutex.h>  
  6. #include <linux/clk.h>  
  7. #include <linux/workqueue.h>  
  8. #include <asm/mach-types.h>  
  9. #include <linux/kernel.h>  
  10. #include <linux/module.h>  
  11.    
  12. #include<../drivers/staging/android/timed_output.h>  
  13.    
  14. #define IMX_GPIO_NR(bank, nr)             (((bank) - 1) * 32 + (nr))        //IO定义  
  15. #define SABRESD_VIBRATOR_CTL                   IMX_GPIO_NR(4, 17)   //电机通过P4.17脚控制 高打开 低关闭  
  16. #define MAX_TIMEOUT        10000/* 10s */  //最长可打开10s  
  17.    
  18.  static structvibrator {  
  19.          structwake_lock wklock;      //wake_lock 防止震动过程中系统休眠,线程不释放此设备,造成不必要错误  
  20.          structhrtimer timer;    //高精度定时器  
  21.          structmutex lock;        //互斥锁,防止多线程同时访问这个设备.  
  22.          structwork_struct work; //设备操作队列,用于一次操作完成和下一次开始同步用 (三星这么用的，具体为什么不直接用回调函数，我也不懂,还望大神们私信给个说明 感激不尽)  
  23. } vibdata;  
  24.    
  25. static void mx6_vibrator_off(void)  
  26. {  
  27.    
  28.          gpio_direction_output(SABRESD_VIBRATOR_CTL,0);         
  29.          wake_unlock(&vibdata.wklock);              //震动关闭就可以释放 wake_lock锁  
  30.           
  31. }  
  32. void mx6_motor_enable(struct timed_output_dev *sdev,int value)  
  33. {  
  34.          mutex_lock(&vibdata.lock);                     //关键代码段,同一时间只允许一个线程执行  
  35.           
  36.          /* cancelprevious timer and set GPIO according to value */  
  37.          hrtimer_cancel(&vibdata.timer);            //当先前定时器完成后 关闭这个定时器  
  38.          cancel_work_sync(&vibdata.work);         //当上次震动完成后 关闭这次动作  
  39.          if(value)  
  40.          {  
  41.                    wake_lock(&vibdata.wklock);         //开始震动打开wake lock锁不允许休眠  
  42.                    gpio_direction_output(SABRESD_VIBRATOR_CTL,1);  
  43.           
  44.                    if(value > 0)  
  45.                    {  
  46.                             if(value > MAX_TIMEOUT)  
  47.                                      value= MAX_TIMEOUT;  
  48.                             value+= 45;                                    //为了使震动变得明显,固定增加一个时间.跟硬件有关系  
  49.                             hrtimer_start(&vibdata.timer,                 //开始定时器  
  50.                                      ns_to_ktime((u64)value* NSEC_PER_MSEC),  
  51.                                      HRTIMER_MODE_REL);  
  52.                    }  
  53.          }  
  54.          else  
  55.                    mx6_vibrator_off();  
  56.    
  57.          mutex_unlock(&vibdata.lock);                 //关键代码段执行完成,释放互斥锁  
  58.    
  59.    
  60. }  
  61. int     mx6_get_time(structtimed_output_dev *sdev)  
  62. {  
  63.          if(hrtimer_active(&vibdata.timer))  
  64.          {  
  65.                    ktime_tr = hrtimer_get_remaining(&vibdata.timer);                 //读取剩余时间按并返回  
  66.                    returnktime_to_ms(r);  
  67.          }  
  68.           
  69.          return 0;  
  70. }  
  71. struct timed_output_dev mx6_motot_driver={  
  72. .name ="vibrator",                                  //注意这个名字,由于HAL层里面的设备为//"/sys/class/timed_output/vibrator/enable"  
  73.                                                                  //因此这个名字必须为"vibrator"  
  74.                    .enable= mx6_motor_enable,  
  75.                    .get_time= mx6_get_time,  
  76. };  
  77.    
  78. static enum hrtimer_restartmx6_vibrator_timer_func(struct hrtimer * timer) //定时器结束时候的回调函数  
  79. {  
  80.          schedule_work(&vibdata.work);              //定时器完成了 执行work队列回调函数来关闭电机  
  81.          returnHRTIMER_NORESTART;  
  82. }  
  83. static void mx6_vibrator_work(struct work_struct *work)//工作队列处理函数,当工作队列执行 当  
  84. //schedule_work时候执行  
  85. {  
  86.          mx6_vibrator_off();  
  87. }  
  88.    
  89.    
  90. void __init mx6_motor_init()  
  91. {  
  92.          int ret =0;  
  93.          hrtimer_init(&vibdata.timer,CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);//初始化定时器  
  94.          vibdata.timer.function= mx6_vibrator_timer_func;           //设置回调函数  
  95.          INIT_WORK(&vibdata.work,mx6_vibrator_work);    //初始化工作队列  
  96.          ret =gpio_request(SABRESD_VIBRATOR_CTL, "vibrator-en");    //申请IO  
  97.          if (ret< 0)  
  98.          {  
  99.                    printk("vibratorrequest IO err!:%d\n",ret);  
  100.                    returnret;  
  101.          }  
  102.          wake_lock_init(&vibdata.wklock,WAKE_LOCK_SUSPEND, "vibrator"); //初始化 wake_lock  
  103.          mutex_init(&vibdata.lock);             //初始化 互斥锁  
  104.          ret=timed_output_dev_register(&mx6_motot_driver);//注册timed_output 设备  
  105.          if (ret< 0)  
  106.                    gotoerr_to_dev_reg;  
  107.          return 0;  
  108. err_to_dev_reg:           //错误了 就释放所有资源  
  109.          mutex_destroy(&vibdata.lock);  
  110.          wake_lock_destroy(&vibdata.wklock);  
  111.    
  112.          gpio_free(SABRESD_VIBRATOR_CTL);  
  113.          printk("vibrator   err!:%d\n",ret);  
  114.          returnret;  
  115.           
  116. }  
  117. void mx6_motor_exit()  
  118. {  
  119.          mutex_destroy(&vibdata.lock);  
  120.          wake_lock_destroy(&vibdata.wklock);  
  121.          gpio_free(SABRESD_VIBRATOR_CTL);  
  122.          printk("vibrator  exit!\n");  
  123.          timed_output_dev_register(&mx6_motot_driver);  
  124. }  
  125. module_init(mx6_motor_init);  
  126. module_exit(mx6_motor_exit);  
  127.    
  128. MODULE_AUTHOR("<lijianzhang>");  
  129. MODULE_DESCRIPTION("Motor Vibrator driver");  
  130. MODULE_LICENSE("GPL");  
  131.    

自此完成了驱动的所有内容,编译,烧写！

有两种方法可以测试是否成功：

其一就是 系统启动后，打开一个带振动的APP看能否实现震动功能。

其二调试口中 向设备文件中写数据.列如:

echo "1000">>/sys/class/timed_output/vibrator/enable          //震动1S中

 

试验成功! 大功告成!

 这里补充一下，关于android 应用程序中震动的的调用方法：在别人博客看到了一个写的很好贴出网址，供大家参考

http://blog.csdn.net/czh4869623/article/details/8956370

这里总结一下：通过这个例程学会了安卓驱动开发的一般步骤，对安卓每个层的认识都有深入。是个非常好的开始。这种从上往下的分析方法只适合于简单的系统，和项目时间要求不高的情况下，我在分析上就浪费了不少时间。项目比较紧张的话，直接百度一个历程按照说明改一下就成了，复杂的系统涉及的东西太多，比如视频之类的，一路分析下去的话可能半个月不一定能搞定。这个驱动属于非常简单，但是实际动手时候，还是多参考别人的例程，毕竟水平不高，再简单的驱动也不一定能想的周全。

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