在Ubuntu为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口-白红宇

在Ubuntu为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口

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发布时间：2019-05-25

本文共 6985 字，大约阅读时间需要 23 分钟。

在上两篇文章中，我们介绍了如何为Android系统的硬件编写驱动程序，包括如何在Linux内核空间实现内核驱动程序和在用户空间实现硬件抽象层接口。实现这两者的目的是为了向更上一层提供硬件访问接口，即为Android的Application Frameworks层提供硬件服务。我们知道，Android系统的应用程序是用Java语言编写的，而硬件驱动程序是用C语言来实现的，那么，Java接口如何去访问C接口呢？众所周知，Java提供了JNI方法调用，同样，在Android系统中，Java应用程序通过JNI来调用硬件抽象层接口。在这一篇文章中，我们将介绍如何为Android硬件抽象层接口编写JNI方法，以便使得上层的Java应用程序能够使用下层提供的硬件服务。

一. 参照一文，准备好硬件抽象层模块，确保Android系统镜像文件system.img已经包含hello.default模块。

二. 进入到frameworks/base/services/jni目录，新建com_android_server_HelloService.cpp文件：

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ cd frameworks/base/services/jni

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android/frameworks/base/services/jni$ vi com_android_server_HelloService.cpp

在com_android_server_HelloService.cpp文件中，实现JNI方法。注意文件的命令方法，com_android_server前缀表示的是包名，表示硬件服务HelloService是放在frameworks/base/services/java目录下的com/android/server目录的，即存在一个命令为com.android.server.HelloService的类。这里，我们暂时略去HelloService类的描述，在下一篇文章中，我们将回到HelloService类来。简单地说，HelloService是一个提供Java接口的硬件访问服务类。

首先是包含相应的头文件：

[cpp]

#define LOG_TAG "HelloService"

#include "jni.h"

#include "JNIHelp.h"

#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"

#include <utils/misc.h>

#include <utils/Log.h>

#include <hardware/hardware.h>

#include <hardware/hello.h>

#include <stdio.h>

#define LOG_TAG "HelloService"#include "jni.h"#include "JNIHelp.h"#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include

接着定义hello_init、hello_getVal和hello_setVal三个JNI方法：

[cpp]

namespace android

{

/*在硬件抽象层中定义的硬件访问结构体，参考<hardware/hello.h>*/

struct hello_device_t* hello_device = NULL;

/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/

static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {

int val = value;

LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);

if(!hello_device) {

LOGI("Hello JNI: device is not open.");

return;

}

hello_device->set_val(hello_device, val);

}

/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口读取硬件寄存器val的值*/

static jint hello_getVal(JNIEnv* env, jobject clazz) {

int val = 0;

if(!hello_device) {

LOGI("Hello JNI: device is not open.");

return val;

}

hello_device->get_val(hello_device, &val);

LOGI("Hello JNI: get value %d from device.", val);

return val;

}

/*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/

static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {

return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);

}

/*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/

static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {

hello_module_t* module;

LOGI("Hello JNI: initializing......");

if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) {

LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");

if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {

LOGI("Hello JNI: hello device is open.");

return 0;

}

LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");

return -1;

}

LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");

return -1;

}

/*JNI方法表*/

static const JNINativeMethod method_table[] = {

{
"init_native", "()Z", (void*)hello_init},

{
"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},

{
"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},

};

/*注册JNI方法*/

int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {

return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));

}

};

namespace android{	/*在硬件抽象层中定义的硬件访问结构体，参考
   
    */        struct hello_device_t* hello_device = NULL;	/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/        static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {		int val = value;		LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);		if(!hello_device) {			LOGI("Hello JNI: device is not open.");			return;		}				hello_device->set_val(hello_device, val);	}        /*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口读取硬件寄存器val的值*/	static jint hello_getVal(JNIEnv* env, jobject clazz) {		int val = 0;		if(!hello_device) {			LOGI("Hello JNI: device is not open.");			return val;		}		hello_device->get_val(hello_device, &val);				LOGI("Hello JNI: get value %d from device.", val);			return val;	}        /*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/	static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {		return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);	}        /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/	static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {		hello_module_t* module;				LOGI("Hello JNI: initializing......");		if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) {			LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");			if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {				LOGI("Hello JNI: hello device is open.");				return 0;			}			LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");			return -1;		}		LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");		return -1;			}        /*JNI方法表*/	static const JNINativeMethod method_table[] = {		{"init_native", "()Z", (void*)hello_init},		{"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},		{"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},	};        /*注册JNI方法*/	int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {    		return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));	}};

注意，在hello_init函数中，通过Android硬件抽象层提供的hw_get_module方法来加载模块ID为HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的硬件抽象层模块，其中，HELLO_HARDWARE_MODULE_ID是在<hardware/hello.h>中定义的。Android硬件抽象层会根据HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的值在Android系统的/system/lib/hw目录中找到相应的模块，然后加载起来，并且返回hw_module_t接口给调用者使用。在jniRegisterNativeMethods函数中，第二个参数的值必须对应HelloService所在的包的路径，即com.android.server.HelloService。

三. 修改同目录下的onload.cpp文件，首先在namespace android增加register_android_server_HelloService函数声明：

namespace android {

..............................................................................................

int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);

};

在JNI_onLoad增加register_android_server_HelloService函数调用：

extern "C" jint JNI_onLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

.................................................................................................

register_android_server_HelloService(env);

.................................................................................................

}

这样，在Android系统初始化时，就会自动加载该JNI方法调用表。

四. 修改同目录下的Android.mk文件，在LOCAL_SRC_FILES变量中增加一行：

LOCAL_SRC_FILES:= \

com_android_server_AlarmManagerService.cpp \

com_android_server_BatteryService.cpp \

com_android_server_InputManager.cpp \

com_android_server_LightsService.cpp \

com_android_server_PowerManagerService.cpp \

com_android_server_SystemServer.cpp \

com_android_server_UsbService.cpp \

com_android_server_VibratorService.cpp \

com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \

com_android_server_HelloService.cpp /

onload.cpp

五. 编译和重新找亿system.img：

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm frameworks/base/services/jni

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod

这样，重新打包的system.img镜像文件就包含我们刚才编写的JNI方法了，也就是我们可以通过Android系统的Application Frameworks层提供的硬件服务HelloService来调用这些JNI方法，进而调用低层的硬件抽象层接口去访问硬件了。前面提到，在这篇文章中，我们暂时忽略了HelloService类的实现，在下一篇文章中，我们将描述如何实现硬件服务HelloService，敬请关注。

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