Android与Linux区别详细介绍.ppt

1、10 Android驱动,1， Linux核心与驱动 2， Android专用驱动 3， Android设备驱动 4， EMB9G45 平台LED驱动开发,10.1 Linux核心与驱动,Android使用Linux2.6内核。 Android1.0 使用 Linux2.6.25 Android1.5 使用 Linux2.6.27 Android1.6 使用 Linux2.6.29 Android2.1 使用 Linux2.6.30 Android2.2 使用 Linux2.6.32 .,|- Makefile （全局的Makefile） |- bionic （Bionic含义为仿生，这里面是

2、一些基础的库的源代码） |- bootloader （引导加载器） |- build （build目录中的内容不是目标所用的代码，而是编译和配置所需要的脚本和工具） |- dalvik （JAVA虚拟机） |- development （程序开发所需要的模板和工具） |- external （目标机器使用的一些库） |- frameworks （应用程序的框架层） |- hardware （与硬件相关的库） |- kernel （Linux2.6的源代码） |- packages （Android的各种应用程序） |- prebuilt （Android在各种平台下编译的预置脚本） |- re

3、covery （与目标的恢复功能相关） - system （Android的底层的一些库）,10.1 Android源码第一级目录,10.1 Linux核心与驱动,Linux内核在Android源代码中的目录：kernel Android中内核的结构和标准的Linux 2.6内核基本是相同的，但增加了一些私有内容，主要是在Linux内核中增加了一些驱动 Android的专用驱动 Android使用的设备驱动 Android对Linux内核的更改较小，但增加了一些没有加入标准Linux内核的内容，例如yaffs文件系统,10.2 Android专用驱动,Ashmem 匿名共享内存 Binder

4、基于OpenBinder系统驱动，为Android平台提供IPC支持 Logger 轻量级的 log 驱动 能源管理（android power management） 基于Linux的轻量级的能源管理，为嵌入式系统做了优化 Android PMEN 物理内存驱动 Low Memory Killer 在缺少内存的情况下，杀死进程,10.2.1 Ashmem,Ashmem(anonymous shared memory) 匿名共享内存,通过内核的机制，为用户空间程序提供分配内存的机制，实现类似malloc的功能。 Ashmem设备节点名称：/dev/ashmem。 主设备号为10（Misc Dr

5、iver），次设备号自动生成 Ashmem驱动程序在内核中的头文件和代码路径: kernel/include/linux/ashmem.h kernel/mm/ashmeme.c 在用户空间C libutils库对其进行了封装并提供了接口： system/core/libcutils/ashmem-dev.c：在用户空间的调用封装 system/core/libcutils/ashmem-host.c：没有使用 system/core/include/cutils/ashmem.h：简单封装头文件,10.2.2 Binder,Android的Binder驱动程序 为用户层程序提供了IPC（进程

6、间通信）的支持，Android整个系统的运行依赖于Binder驱动 Binder 设备节点名称：/dev/binder 主设备号为10（Misc Driver），次设备号动态生成 Binder 驱动程序在内核中的头文件和代码路径如下： kernel/include/linux/binder.h kernel/drivers/misc/binder.c,10.2.2 Binder,在用户空间libutil工具库和Service Manage 守护进程中调用Binder接口提供对整个系统的支持： frameworks/base/cmds/servicemanager/：Service Manage

7、r守护进程的实现 frameworks/base/include/utils/：Binder驱动在用户空间的封装接口 frameworks/base/libs/utils/：Binder驱动在用户空间的封装实现 Binder 是Android 中主要使用的IPC 方式，通常只需要按照模版定义相关的类即可，不需要直接调用Binder 驱动程序的设备节点。,10.2.3 Logger,Android 的Logger驱动程序为用户层程序提供log支持，这个驱动作为一个工具来使用。 Logger有三个设备节点： /dev/log/main /dev/log/event /dev/log/radio 主

8、设备号为10（Misc Driver），次设备号动态生成,10.2.3 Logger,logger驱动在内核中的头文件和代码路径如下： kernel/include/linux/logger.h kernel/drivers/misc/logger.c 在Android的用户空间logcat程序调用logger驱动： System/core/logcat/：可执行程序 logcat 是一个可执行程序，用户取出系统log 信息，这是在系统中使用的一个辅助工具。,10.3 Android使用的设备驱动,Framebuffer 显示驱动 Event 输入设备驱动 v412 摄像头-视频驱动 OSS

9、音频驱动 ALSA 音频驱动 MTD 驱动 蓝牙驱动 Wlan 驱动,10.3.1 Framebuffer显示驱动,对嵌入式系统，Framebuffer 通常作为其LCD 控制器或者其他显示设备的驱动。 Framebuffer 驱动是一个字符设备，在文件系统中的设备节点：/dev/fbX 主设备号为29，次设备号递增生成。 代码路径： include/linux/fb.h drivers/video/fbmem.c,10.3.1 Framebuffer显示驱动,10.3.1 Framebuffer显示驱动,Framebuffer驱动在用户空间大多使用ioctl、mmap等文件系统的接口进行操作

10、 ioctl 用于获得和设置信息，mmap 可以将Framebuffer 的内存映射到用户空间 Framebuffer 驱动也可以直接支持write 操作，直接用写的方式输出显示内容,10.3.2 Event输入设备驱动,Input 驱动程序是Linux 输入设备的驱动程序，分成游戏杆（joystick）、鼠标（mouse）和事件设备（Event queue）3 种驱动程序。 其中事件驱动程序是目前通用的驱动程序，可支持键盘、鼠标、触摸屏多种输入设备。 Input 驱动程序的主设备号是13，3 种驱动程序的设备号分配是： joystick 游戏杆：061 mouse 鼠标：3362 mice

11、鼠标：63 事件设备（Event queue）：6495,10.3.2 Event输入设备驱动,Event设备在文件系统中的设备节点为： /dev/input/eventX 主设备号为13，次设备号递增生成，为64-95 Input 驱动程序的头文件：include/linux/input.h Input驱动程序的核心和Event部分代码路径： drivers/input/input.c：核心代码 drivers/input/vevdev.c：event部分的实现,10.3.2 Event输入设备驱动,10.3.2 Event输入设备驱动,Event 设备在用户空间大多使用read、ioctl

12、、poll 等文件系统的接口进行操作，read 用于读取输入信息，ioctl 用于获得和设置信息 poll 调用可以进行用户空间的阻塞，当内核有按键等中断时，通过在中断中唤醒poll 的内核实现，这样在用户空间的poll 调用也可以返回。,10.3.3 v4l2摄像头-视频驱动,v4l全称是Video4Linux(Video for Linux)，是Linux内核中标准的关于视频驱动程序。现在使用的版本是Video4Linux2(Video for Linux Two) v4l2驱动的设备节点：/dev/video/videoX 主设备号为81，对于视频设备，次设备号为0-63；Radio设备

13、，为64-127；对于Teletext，为192-223；VBI（Vertical Blank Interrupt）设备为224-255.,10.3.3 v4l2摄像头-视频驱动,v4l2驱动主要头文件路径： include/linux/videodev.h：v4l第一版的头文件 include/linux/videodev2.h：定义主要的数据接口和常量 include/media/v4l2-dev.h：设备头文件，具体设备使用其中接口注册 v4l2驱动核心实现路 drivers/media/video/v4l2-dev.c v4l2驱动通常可以配合Android中Camera或者Overl

14、ay的硬件抽象层使用,10.3.3 v4l2摄像头-视频驱动,10.3.4 OSS音频驱动,OSS(Open Sound System，开放声音系统)， 数字音频设备，用于播放或录制数字化的声音 OSS驱动是字符设备，其主设备号为14，次设备号为各个设备单独定义。OSS主要有以下几种设备文件 /dev/mixer：次设备号为0，访问声卡中内置的mixer，调整音量大小 /dev/sndstat：次设备号为6，测试声卡 /dev/dsp：次设备号为3，读此设备相当于录音，写此设备相当于放音,10.3.4 OSS音频驱动,OSS驱动程序的主要头文件 include/linux/soundcard.

15、h：OSS驱动的主要头文件 include/linux/sound.h：定义OSS驱动的次设备号和注册函数 OSS驱动程序的核心： sound/sound_core.c Android没有直接使用OSS驱动，可以基于OSS驱动实现Android Audio部分的硬件抽象层,10.4 Android驱动开发,驱动开发的主要工作有两个部分： Linux驱动开发 Android系统硬件抽象层 Linux中的驱动工作在内核空间，Android系统硬件抽象层工作在用户空间，有了这两个部分的结合，就可以让庞大的Android系统运行在特定的硬件平台上。,10.4 Android驱动开发,10.4.1 Li

16、nux 驱动开发,下面将介绍如何在EMB9G45开发平台上进行LED驱动开发 EMB9G45 开发平台的LED 部分硬件原理图，如右图所示,10.4.1 Linux 驱动开发,EMB9G45 核心板上设计有3 个用户可编程的LED（D6D8），颜色各不相同，本驱动使用其中的D7 与D8 D7 与D8 的正极分别与“+3V3”相连，负极分别间接与at91sam9g45 处理器的PD31、PD0 相连，即PD31、PD0 输出低电平时，LED 亮；输出高电平时，LED 灭。,10.4.1 Linux 驱动开发,设备驱动程序首先应包含设备的注册和释放函数，即static int _init leds

17、_ctrl_init(void)和static void _exit leds_ctrl_exit(void) 代码如下,10.4.1 Linux 驱动开发,leds_ctrl_init(void) 函数调用platform_driver_register(&leds_ctrl_driver)函数来注册设备的驱动程序。 leds_ctrl_driver 结构体如下：,10.4.1 Linux 驱动开发,static int leds_ctrl_probe(struct platform_device *pdev)：检测设备 static int leds_ctrl_remove(struct

18、platform_device *pdev)：移除设备。 name 变量为设备名 owner 定义了设备的所有者，一般初始化为THIS_MODULE,10.4.1 Linux 驱动开发,file_operations 结构体是一个函数指针集合，定义能够在设备上进行的操作，比如open()、read()、write()、release()、ioctl()操作。 驱动程序中定义的file_operations 结构体如下： 变量open 定义的leds_ctrl_open 用于打开LED 设备，变量release 定义的leds_ctrl_release用于释放LED 设备。,10.4.1 Lin

19、ux 驱动开发,变量ioctl 定义的leds_ctrl_ioctl 则是用于控制LED 灯的亮灭，其具体定义如下：,10.4.1 Linux 驱动开发,传入函数leds_ctrl_ioctl 的参数有4 个， file 保存文件的读写位置， inode 记录文件上的物理信息。 cmd 是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。 至于变量arg，向上层（或硬件抽像层）进行值传递,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,Hardware Abstraction Layer 硬件抽象层是一个轻量级（lightweight）的运行环境，提供了简单的设备驱动程序接口，应用程序使用设备驱动程序与底层硬

20、件之间进行通信。HAL应用程序接口和ANSIC标准库结合在一起，这样用户可以使用C语言库函数来访问Android文件系统。 HAL是基于Linux Kernel与Libraries和Android Runtime之间。也就是说，HAL是底层硬件设备驱动程序暴露给Application Framework （也就是通常我们使用的Android API ）的一个接口层。 提示：Android硬件抽象层的接口是本地移植层的接口，不属于标准API，不具有向前或者向后兼容性。,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,内核驱动编写的最终目的是去控制开发平台上的led灯D7、D8，所以JNI 需要调用led 硬

21、件抽象层代码与内核通信 led 硬件抽象层头文件leds_hal.h 定义结构体，通过此结构体JNI调用硬件抽象层函数：,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,硬件抽象层的c 文件leds_hal.c 定义结构成员get_leds_ctrl_dev：,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,硬件抽象层与Linux 内核驱动的通信，需包含头文件sys/ioctl.h 应用程序的启动时，相关函数通过层层调用到这里的leds_ctrl_open()，当系统调用open(FILE_PATH, O_RDWR)时，操作系统会将文件系统对应路径为FILE_PATH 的设备文件inode 中的file_operat

22、ions 安装进用户进程的task_struct 中的file_struct，然后再调用具体文件的file_operations 中的open 函数 其他操作close、ioctl 也是如此,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,open(FILE_PATH, O_RDWR)是通过读、写方式（所以在访问设备节点前要修改设备节点的权限，改为可读可写）打开一个路径为FILE_PATH 的设备，如果打开设备出错，返回值为-1，打开正确返回值为一个不小于0 的文件描述符。 后期的其他操作都是通过控制文件描述符来完成对设备的操作。,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,硬件抽象层的c 文件leds_hal.

23、c中的部分代码如下,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,10.4.2 HAL（硬件抽象层）,10.4.3 Android NDK,Android NDK 是配合Android SDK的工具，它集成了交叉编译器，并提供了相应的mk 文件隔离CPU、平台、ABI 等差异，开发人员只需要简单修改mk 文件（指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等），就可以创建出so NDK可以自动地将so 和Java 应用一起打包，极大地减轻了开发人员的打包工作。 比较简单的说，NDK是一套交叉编译工具，它可以帮你把你用C 或C+书写的代码，编译为.so格式的文件，使你可以在你的Android 程序当中用Java