开发可统计单词个数的Android驱动程序

     在上一节已经实现了一个简单的Linux驱动程序，该驱动的功能是统计给定字符串中的单词数。并且在最后已经将该Linux驱动的源代码成功编译成动态Linux驱动模块word_count.ko。下一步就是测试该模块。测试的方法很多，最常用的就是直接在UbuntuLinux中测试。当然，这对于本章实现的Linux驱动是没问题的，但是对于需要直接访问硬件的驱动在Ubuntu Linux上测试就不太方便。在这种情况下就需要在相应的硬件上进行测试。

     对于一个Linux驱动程序，一开始可以在UbuntuLinux上做前期开发和测试。对于访问硬件的部分也可以在Ubuntu Linux用软件进行模拟。当基本开发完成后，就需要在开发板或工程样机上使用真实的硬件进行测试。当然，最后还需要在最终销售的手机上进行测试。最终测试通过，Linux驱动才能算真正开发完成。在开发Linux驱动的过程中一个重要的步骤就是测试。本节将结合实际的开发流程介绍在不同平台上测试Linux驱动程序。这些测试平台包括UbuntuLinux、Android模拟器和S3C6410开发板。

一、使用Ubuntu Linux测试Linux驱动

本节将介绍如何在Ubuntu Linux下测试驱动程序。由于上一节编写的Linux驱动程序通过4个字节从设备文件（/dev/wordcount）返回单词数，所以不能使用cat命令测试驱动程序（cat命令不会将这4个字节还原成int类型的值显示）。但可以使用如下命令从日志中查看单词数。

# sh build.sh
# echo 'I love you.'  > /dev/wordcount
# dmesg

执行上面的命令后，如果输出如图6-13所示白框中的信息，说明驱动程序成功统计了单词数。

       虽然使用echo和dmesg命令可以测试Linux驱动程序，但这种方式并不是真正的测试。为了使测试效果更接近真实环境，一般需要编写专门用于测试的程序。本节将为word_count驱动编写一个专门的测试程序（test_word_count.c）。test_word_count.c通过直接操作/dev/wordcount设备文件与word_count驱动进行交互。测试程序的代码如下：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
    int testdev; 				//  打开设备文件（/dev/wordcount）的句柄
    unsigned char buf[4];          //  表示单词数的4个字节
    //  打开设备文件
    testdev = open("/dev/wordcount", O_RDWR);
    //  如果open函数返回-1，表示打开设备文件失败
    if (testdev == -1)
    {
        printf("Cann't open file \n");
        return 0;
    }
    //  如果test_word_count后面跟有命令行参数，程序会将第1个参数值当作待统计的字符串
    //  如果没有命令行参数，则只读取设备文件中的值
    if (argc > 1)
    {
        //  向设备文件写入待统计的字符串
        write(testdev, argv[1], strlen(argv[1]));
        //  输出待统计的字符串
        printf("string:%s\n", argv[1]);
    }
    //  读取设备文件中的单词数（4个字节）
    read(testdev, buf, 4);

    int n = 0;		//  单词数

    //  将4个字节还原成int类型的值
    n = ((int) buf[0]) << 24 | ((int) buf[1]) << 16 | ((int) buf[2]) << 8
            | ((int) buf[3]);
	    //  分别输出从设备文件获取的4个字节的值
    printf("word byte display:%d,%d,%d,%d\n", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);
    //  输出统计出的单词数
    printf("word count:%d\n", n);
    //  关闭设备文件
    close(testdev);
    return 0;
}

      test_word_count程序可以跟1个命令行参数（多个命令行参数只会使用第1个命令行参数）。如果命令行参数值含有空格，需要使用单引号（'）或双引号（"）将参数值括起来。可以使用下面的一组命令测试word_count驱动程序。

# gcc test_word_count.c  -o test_word_count
# test_word_count
# test_word_count "I love you."

    执行上面的命令后，如果输出如图6-14所示的信息（假设word_count以前统计过一个含有4个单词的字符串），表示word_count驱动成功测试。

二、在Android模拟器上通过原生（Native）C程序测试Linux驱动

      虽说我们开发的是Linux驱动，但本书主要介绍的是Android版的Linux内核，因此，Linux驱动只在Ubuntu Linux上测试成功还不能保证在Android设备上一定能正常工作，所以必须在Android设备上进行测试。Android设备有很多种类，如安装了Android的开发板，运行Android系统的手机或平板电脑等。但离我们最近的并不是这些硬件设备，而是Android模拟器。Android模拟器可以模拟绝大多数真实的环境，所以可以利用Android模拟器测试Linux内核。

      在Android模拟器上测试Linux驱动首先应该想到的，也是最先应该做的就是将word_count.ko驱动模块安装在模拟器上。可能读者使用过adb shell命令。如果进入Android模拟器的命令提示符为“#”，说明通过命令行方式进入Android模拟器直接就是root权限（命令提示符为“$”，表示非root权限），因此从理论上可以使用insmod命令将word_count.ko驱动模块直接安装在Android模拟器中。现在我们来测试一下，看看是否可以将word_count.ko安装在Android模拟器上。现在执行build.sh脚本，并选择“Android模拟器”，脚本会自动将word_count.ko文件上传到Android模拟器的/data/local目录，并进行安装。如果读者选择的是S3C6410开发板，在安装word_count.ko时就会输出如下的错误信息，表示编译Linux驱动的Linux内核版本与当前Android模拟器的版本不相同，无法安装。所以在编译Linux驱动时，必须选择与当前运行的Linux内核版本相同的Linux内核进行编译，否则就无法安装Linux驱动。

insmod:init_module ‘/data/local/word_count.ko’ failed（Function not implemented）

注意：建议上传文件到Android模拟器或开发板时，将文件放到/data/local目录，系统很多其他的目录，如/system/bin，都是只读的，除非将word_count.ko文件打包进system.img，否则无法向这些目录写数据，即使有root权限也不行

     用于Android模拟器的goldfish内核默认不允许动态装载Linux驱动模块，因此需要在编译Linux内核之前执行如下命令配置Linux内核。

# cd ~/kernel/goldfish
# make menuconfig

     执行上面的命令后，会出现如图6-15所示的设置界面。按“空格”键将第二项“Enable loadable module support”选中（前面是[*]），然后按“回车”进入子菜单，选中前3项，如图6-16所示。否则Linux驱动模块仍然无法安装和卸载。当退出设置菜单时保持设置。最后按4.2.3节的方法重新编译Linux内核，

       成功编译内核后，Android模拟器可以使用新生成的zImage内核文件动态装载Linux驱动模块。

现在执行build.sh脚本文件完成对word_count驱动的编译、上传和安装的工作，然后进入Android模拟器的终端，使用echo和dmesg命令可以测试word_count驱动和查看测试结果，方法与上一节相同。

注意：编译可在Android模拟器上运行的Linux驱动模块要使用goldfish内核，使用其他的内核编译word_count.c，安装时会出现如下错误。

insmod: error inserting 'word_count.ko': -1Invalid module format

     在Android模拟器上不仅可以使用Linux命令测试驱动，也可以像UbuntuLinux一样使用本地C/C++程序进行测试。可能有的读者要问，Android不是只能运行由Java编写的APK程序吗？顶多是在APK程序中嵌入NDK代码。还能直接运行普通的Linux程序吗？答案是肯定的。不过要满足如下两个条件。

1.  Android模拟器、开发板或手机需要有root权限。

2.  可执行文件需要使用交叉编译器进行编译，以便支持ARM处理器。

     现在使用交叉编译器来编译在上一节编写的test_word_count.c文件。为了使编译步骤尽可能简单，我们使用Android.mk设置编译参数，并使用make命令进行编译。首先在/root/drivers/ch06/word_count目录中建立一个Android.mk文件，并输入如下的内容。

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

# 指定要编译的源代码文件

LOCAL_SRC_FILES:= test_word_count.c

# 指定模块名，也是编译后生成的可执行文件名

LOCAL_MODULE := test_word_count

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

include $(BUILD_EXECUTABLE) 

Android.mk文件中有如下两个地方需要说明一下。

LOCAL_MODULE_TAGS

表示当前工程（Android.mk文件所在的目录）在什么模式下编译。如果设为optional，表示不考虑模式，也就是说在任何模式下都会编译。该变量可以设置的值有user、userdebug、eng、optional。其中eng是默认值。

1.  user：限制用户对Android系统的访问，适合于发布产品。

2.  userdebug：类似于user模式，但拥有root访问权限，并且可以从日志中获取大量的调试信息。

3.  eng：一般在开发的过程中设置该模式。除了拥有userdebug的全部功能外，还会带有大量的调试工具。

LOCAL_MODULE_TAGS的值与TARGET_BUILD_VARIANT变量有关。TARGET_BUILD_VARIANT变量用于设置当前的编译模式，可设置的值包括user、userdebug和eng。如果想改变编译模式，可以在编译Android源代码之前执行如下命令。

# export TARGET_BUILD_VARIANT = user

或使用lunch命令设置编译模式。

# lunch full-eng

      其中full表示建立的目标，除了full目标（为所有的平台建立）外，还有专门为x86建立的full-x86。详细的建立目标执行lunch命令后就会列出。在图4-8已经显示了Android4支持的建立目标的编译模式。读者可以到第4章查看该图。

include $(BUILD_EXECUTABLE)

       BUILD_EXECUTABLE表示建立可执行的文件。可执行文件路径是<Android源代码目录>/ out/target/product/generic/system/bin/test_word_count。如果想编译成动态库（.so）文件，可以使用include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)。动态库的路径是<Android源代码目录>/ out/target/product/generic/system/lib/test_word_count.so。如果想编译成静态库（.a）文件，可以使用include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)。静态库的路径是<Android源代码目录>/ out/target/product/generic/obj/STATIC_LIBRARIES/test_word_count_intermediates/test_word_count.

      为了将test_word_count.c文件编译成可在Android模拟器上运行的可执行程序，可以将word_count目录复制到<Android源代码目录>的某个子目录，也可以在<Android源代码目录>目录中为word_count目录建立一个符号链接。为了方便，我们采用如下命令为word_count目录在<Android源代码目录>/development目录建立一个符号链接（假设Android源代码的目录是/sources/android/android4/development/word_count）。

# ln -s  /root/drivers/ch06/word_count /sources/android/android4/development/word_count

现在进入/sources/android/android4目录，执行下面的命令初始化编译命令。

# source ./build/envsetup.sh

可以使用下面两种方法编译test_word_count.c。

1.     进入/sources/android/android4/development/word_count目录，并执行如下的命令。

# mm

2.     在/sources/android/android4目录下执行如下的命令。

# mmm  development/word_count

     成功编译后可以在<Android源代码目录>/out/target/product/generic/system/bin目录中找到test_word_count文件。在随书光盘和模拟环境中已经带了编译好的test_word_count程序（包括Emulator版本和Ubuntu Linux版本），可执行程序一般不需要考虑Linux内核的版本，用交叉编译器编译的支持ARM处理器的程序即可以在Android模拟器上运行，也可以在S3C6410开发板或其他有root权限的手机中运行。

Emulator版本的路径

随书光盘：<光盘根目录>/sources/ch06/word_count/emulator/test_word_count

模拟环境：/root/drivers/ch06/word_count/emulator/test_word_count

 

Ubuntu Linux版本的路径

随书光盘：<光盘根目录>/sources/ch06/word_count/ubuntu/test_word_count

模拟环境：/root/drivers/ch06/word_count/ubuntu/test_word_count

 

现在执行下面的命令将test_word_count文件上传到Android模拟器。

# adb push  ./emulator/test_word_count /data/local

然后进入Android模拟器的终端，并执行下面的命令测试word_count驱动（需要先使用chmod命令设置test_word_count的可执行权限）。

# chmod 777 /data/local/test_word_count

# /data/local/test_word_count

# /data/local/test_word_count  'a bb ccc ddd eee'

执行上面的命令后，如果输出的单词个数是5,表示程序测试成功。

使用Android NDK和Java测试Linux驱动

本文节选至《Android深度探索（卷1）：HAL与驱动开发》，接下来几篇文章将详细阐述如何开发ARM架构的Linux驱动，并分别利用android程序、NDK、可执行文件测试Linux驱动。可在ubuntu Linux、Android模拟器和S3C6410开发板（可以选购OK6410-A开发板，需要刷Android）