Ubuntu中為Android HAL編寫JNI方法提供JAVA訪問硬件服務接口

 在上兩篇文章中，我們介紹了如何為Android系統的硬件編寫驅動程序，包括如何在Linux內核空間實現內核驅動程序和在用戶空間實現硬件抽象層接口。實現這兩者的目的是為了向更上一層提供硬件訪問接口，即為Android的Application Frameworks層提供硬件服務。我們知道，Android系統的應用程序是用Java語言編寫的，而硬件驅動程序是用C語言來實現的，那麼，Java接口如何去訪問C接口呢？眾所周知，Java提供了JNI方法調用，同樣，在Android系統中，Java應用程序通過JNI來調用硬件抽象層接口。在這一篇文章中，我們將介紹如何為Android硬件抽象層接口編寫JNI方法，以便使得上層的Java應用程序能夠使用下層提供的硬件服務。

      一. 參照在Ubuntu Android增加硬件抽象層（HAL）模塊訪問Linux內核驅動程序一文，准備好硬件抽象層模塊，確保Android系統鏡像文件system.img已經包含hello.default模塊。

      二. 進入到frameworks/base/services/jni目錄，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，實現JNI方法。注意文件的命令方法，com_android_server前綴表示的是包名，表示硬件服務HelloService是放在frameworks/base/services/java目錄下的com/android/server目錄的，即存在一個命令為com.android.server.HelloService的類。這裡，我們暫時略去HelloService類的描述，在下一篇文章中，我們將回到HelloService類來。簡單地說，HelloService是一個提供Java接口的硬件訪問服務類。

      首先是包含相應的頭文件：

#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>

 接著定義hello_init、hello_getVal和hello_setVal三個JNI方法：

namespace android
{
	/*在硬件抽象層中定義的硬件訪問結構體，參考<hardware/hello.h>*/
 struct hello_device_t* hello_device = NULL;
	/*通過硬件抽象層定義的硬件訪問接口設置硬件寄存器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);
	}
 /*通過硬件抽象層定義的硬件訪問接口讀取硬件寄存器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;
	}
 /*通過硬件抽象層定義的硬件模塊打開接口打開硬件設備*/
	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);
	}
 /*通過硬件模塊ID來加載指定的硬件抽象層模塊並打開硬件*/
	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},
	};
 /*注冊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函數中，通過Android硬件抽象層提供的hw_get_module方法來加載模塊ID為HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的硬件抽象層模塊，其中，HELLO_HARDWARE_MODULE_ID是在<hardware/hello.h>中定義的。Android硬件抽象層會根據HELLO_HARDWARE_MODULE_ID的值在Android系統的/system/lib/hw目錄中找到相應的模塊，然後加載起來，並且返回hw_module_t接口給調用者使用。在jniRegisterNativeMethods函數中，第二個參數的值必須對應HelloService所在的包的路徑，即com.android.server.HelloService。

      三. 修改同目錄下的onload.cpp文件，首先在namespace android增加register_android_server_HelloService函數聲明：

namespace android {

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

      int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);

      };

 在JNI_onLoad增加register_android_server_HelloService函數調用：

extern "C" jint JNI_onLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
      {
       .................................................................................................
       register_android_server_HelloService(env);
       .................................................................................................
      }

 這樣，在Android系統初始化時，就會自動加載該JNI方法調用表。

         四. 修改同目錄下的Android.mk文件，在LOCAL_SRC_FILES變量中增加一行：

      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. 編譯和重新找億system.img：

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

      這樣，重新打包的system.img鏡像文件就包含我們剛才編寫的JNI方法了，也就是我們可以通過Android系統的Application Frameworks層提供的硬件服務HelloService來調用這些JNI方法，進而調用低層的硬件抽象層接口去訪問硬件了。前面提到，在這篇文章中，我們暫時忽略了HelloService類的實現，在下一篇文章中，我們將描述如何實現硬件服務HelloService，敬請關注。

以上就是編寫JNI方法訪問Android硬件抽象層的流程，後續繼續補充相關知識，希望能幫助研究Android源碼的同學。