Android HAL层添加HIDL实例实现串口通信

不会写bug的程序员不是好码农

已于 2022-12-01 16:45:54 修改

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分类专栏： frameworks 系统服务文章标签： android c++

于 2020-08-19 16:20:45 首次发布

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三、SELinux部分——hal service

概述

HIDL是Hardware Interface Definition Language的简称。在Android Project Treble被提出，在android O中被全面的推送，设计 HIDL 这个机制的目的，主要目的是把框架（framework）与 HAL 进行隔离，使得框架部分可以直接被覆盖、更新，而不需要重新对 HAL 进行编译。

HIDL 实际上是用于进行进程间通信（Inter-process Communication，IPC）的。进程间的通信可以称为 Binder 化（Binderized）。对于必须连接到进程的库，也可以使用 passthough 模式（但在Java中不支持）。

下面编写HIDL实例

实现过程

一、hardware部分

1.1 编写hal

.hal文件的语言格式是C++和Java的结合体。

在 AOSP代码目录创建 hardware/interfaces/serialport/1.0/（1.0代表版本，后续版本升级添加文件2.0）

新建ISerialPort.hal，主要类

package android.hardware.serialport@1.0;

import ISerialPortCallback;

interface ISerialPort {
   initSerialPort(string address, int32_t baudrate, int32_t flags);//初始化串口
   startRead();//开始读取
   stopRead();//结束读取
   closeSerialPort();//关闭串口
   sendSerialPort(vec<int32_t> buf, int32_t size) generates (bool res);//写入数据
   setCallback(int32_t type, ISerialPortCallback callback);//回调读取的数据
};

新建 types.hal (非必要，用于定义结构体，复杂变量可在此定义)

package android.hardware.serialport@1.0;

struct SerialPortEvent {
    int32_t what;//数据类型
    int32_t length;//数据长度
    vec<int32_t> data;//数据
};

enum SerialPortType : int32_t {
    VARIOUS = 0,
    VDR = 1,
    CAR_BODY = 2,
    AIR = 3,
    KEY = 4,
    FCT = 5,
    AUTOPILOT = 6,
};

新建ISerialPortCallback.hal,用于回调

package android.hardware.serialport@1.0;

interface ISerialPortCallback {
    oneway onDataChange(SerialPortEvent event);
};

1.2 使用hidl-gen生成变量

使用hidl-gen的前提是AOSP全编通过，如果之前全编通过可不用再次全编

source ./build/envsetup.sh
lunch car_mt2712-eng
make -j4
make hidl-gen -j4

设置临时变量

PACKAGE=android.hardware.serialport@1.0
LOC=hardware/interfaces/serialport/1.0/default

使用hidl-gen生成default目录里的C++文件

hidl-gen -o $LOC -Lc++-impl -randroid.hardware:hardware/interfaces -randroid.hidl:system/libhidl/transport $PACKAGE

使用hidl-gen生成default目录里的Android.bp文件

hidl-gen -o $LOC -Landroidbp-impl -randroid.hardware:hardware/interfaces -randroid.hidl:system/libhidl/transport $PACKAGE

使用update-makefiles.sh生成1.0目录下的Android.bp

./hardware/interfaces/update-makefiles.sh

此时的目录结构为

└── 1.0
    ├── Android.bp
    ├── default
    │   ├── Android.bp
    │   ├── SerialPortCallback.cpp
    │   ├── SerialPortCallback.h
    │   ├── SerialPort.cpp
    │   ├── SerialPort.h
    ├── ISerialPortCallback.hal
    ├── ISerialPort.hal
    └── types.hal

1.3 实现.cpp

SerialPort.h (由hidl-gen工具生成）

#ifndef ANDROID_HARDWARE_SERIALPORT_V1_0_SERIALPORT_H
#define ANDROID_HARDWARE_SERIALPORT_V1_0_SERIALPORT_H

#include <android/hardware/serialport/1.0/ISerialPort.h>
#include <hidl/MQDescriptor.h>
#include <hidl/Status.h>
#include "android/log.h"

static const char *TAG="serialport";
#define LOGV(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, TAG, __VA_ARGS__) 
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG , TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO  , TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN  , TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR  , TAG, __VA_ARGS__)

namespace android {
namespace hardware {
namespace serialport {
namespace V1_0 {
namespace implementation {

using ::android::hardware::hidl_array;
using ::android::hardware::hidl_memory;
using ::android::hardware::hidl_string;
using ::android::hardware::hidl_vec;
using ::android::hardware::Return;
using ::android::hardware::Void;
using ::android::sp;

struct SerialPort : public ISerialPort {
    // Methods from ::android::hardware::serialport::V1_0::ISerialPort follow.
    Return<void> initSerialPort(const hidl_string& address, int32_t baudrate, int32_t flags) override;
    Return<void> startRead() override;
    Return<void> stopRead() override;
    Return<void> closeSerialPort() override;
    Return<bool> sendSerialPort(const hidl_vec<int32_t>& buf, int32_t size) override;
    Return<void> setCallback(int32_t type, const sp<::android::hardware::serialport::V1_0::ISerialPortCallback>& callback) override;

    // Methods from ::android::hidl::base::V1_0::IBase follow.
    private:
        void run();

};

// FIXME: most likely delete, this is only for passthrough implementations
// extern "C" ISerialPort* HIDL_FETCH_ISerialPort(const char* name);

}  // namespace implementation
}  // namespace V1_0
}  // namespace serialport
}  // namespace hardware
}  // namespace android

#endif  // ANDROID_HARDWARE_SERIALPORT_V1_0_SERIALPORT_H

SerialPort.cpp (由hidl-gen工具生成）

实现各个方法，由于代码比较多多，就不贴出来。SerialPort.cpp

1.4 添加启动service

新建android.hardware.serialport@1.0-service.rc 启动脚本

service serialport-hal-1-0 /vendor/bin/hw/android.hardware.serialport@1.0-service
    class hal 
    user system
    group system

新建service.cpp

#define LOG_TAG "serialport1.0-service"

#include <android/log.h>
#include <hidl/HidlTransportSupport.h>
#include "SerialPort.h"

using android::sp;
using android::status_t;
using android::OK;
 
using android::hardware::configureRpcThreadpool;
using android::hardware::joinRpcThreadpool;
using android::hardware::serialport::V1_0::ISerialPort;
using android::hardware::serialport::V1_0::implementation::SerialPort;

int main(int /* argc */, char* /* argv */ []) {
    android::sp<ISerialPort> service = new SerialPort();

    configureRpcThreadpool(4, true /*callerWillJoin*/);
    status_t status = service->registerAsService();

    if (status == OK) {
        LOGD("SerialPort HAL Ready.");
        service->initSerialPort("/dev/ttyS2", 115200, 0);
        service->startRead();
        joinRpcThreadpool();
    }

    LOGD("Cannot register Serialport HAL service");
    return 1;
}

修改Android.bp

cc_library_shared {
    // FIXME: this should only be -impl for a passthrough hal.
    // In most cases, to convert this to a binderized implementation, you should:
    // - change '-impl' to '-service' here and make it a cc_binary instead of a
    //   cc_library_shared.
    // - add a *.rc file for this module.
    // - delete HIDL_FETCH_I* functions.
    // - call configureRpcThreadpool and registerAsService on the instance.
    // You may also want to append '-impl/-service' with a specific identifier like
    // '-vendor' or '-<hardware identifier>' etc to distinguish it.
    name: "android.hardware.serialport@1.0-impl",
    relative_install_path: "hw",
    // FIXME: this should be 'vendor: true' for modules that will eventually be
    // on AOSP.
    proprietary: true,
    srcs: [
        "SerialPort.cpp",
    ],
    shared_libs: [
        "libhidlbase",
        "libhidltransport",
        "libutils",
        "liblog",
        "android.hardware.serialport@1.0",
    ],
}

cc_binary {
    name: "android.hardware.serialport@1.0-service",
    relative_install_path: "hw",
    defaults: ["hidl_defaults"],
    proprietary: true,
    init_rc: ["android.hardware.serialport@1.0-service.rc"],
    srcs: [
        "SerialPort.cpp",
        "service.cpp",
    ],
    shared_libs: [
        "libbase",
        "liblog",
        "libdl",
        "libutils",
        "libhardware",
        "libhidlbase",
        "libhidltransport",
        "android.hardware.serialport@1.0",
    ],
}

调用 update-makefiles.sh更新一下

1.5 VNDK相关

在目录aosp\build\make\target\product\vndk 里

28.txt 和 current.txt 按照字母顺序新增

VNDK-core: android.hardware.serialport@1.0.so

二、device部分

lunch的是car_mt2712-eng,芯片是MTK的2712，所以在device找到下面目录aosp\device\mediatek/mt2712/manifest_ab.xml，由于是mtk提供的代码，所以在manifest_ab.xml添加，正常应该在manifest.xml

  <hal format="hidl">
      <name>android.hardware.serialport</name>
      <transport>hwbinder</transport>
      <version>1.0</version>
      <interface>
          <name>ISerialPort</name>
          <instance>default</instance>
      </interface>
 </hal>

mediatek/mt2712/device.mk添加启动 serialport service

# serialport HAL
PRODUCT_PACKAGES += \
    android.hardware.serialport@1.0-service \
    android.hardware.serialport@1.0-impl

三、SELinux部分——hal service

对应sepolicy, Google 也设定了不同的存放目录, 以便进行分离, 以Google 默认的sepolicy 为例. /system/sepolicy

public: android 和 vendor 共享的sepolicy 定义, 通常情况下, 意味着vendor 开发者可能为此新增一些权限. 一般system/vendor 共用的一些类型和属性的定义, neverallow 限制等会存放于此.

private: 通常意义上的仅限于system image 内部的使用, 不对vendor 开放. 这个只会编译到system image 中.

vendor: 它仅仅能引用public 目录下的相关定义, 这个只会编译到vendor image 中. 但它依旧可以对system image 里面的module 设定sepolicy(对应module 需要在public 下进行声明); 在很大程度上绕过了Google GTS 约束测试.

mapping: 为兼容老版本的sepolicy 而导入, 只有在system image version > vendor version 的时候, 才可能被用到. 即包括两方面, 新版本增加的type , 新版本移除的type, 以及老版本public, 新版本private 等变化的设定, 以兼容老版本.

3.1 vendor 目录

file_contexts 添加

 /(vendor|system/vendor)/bin/hw/android\.hardware\.serialport@1\.0-service     u:object_r:hal_serialport_default_exec:s0
#file_contexts文件保存系统中所有文件的安全上下文定义，每行前半部分是文件的路径，后面是它的安全上下文的定义(hal_serialport_default_exec)

新建 hal_serialport_default.te
在TE中，所有的东西都被抽象成类型。进程，抽象成类型；资源，抽象成类型。属性，是类型的集合。所以，TE规则中的最小单位就是类型。

#定义一个名字为 hal_serialport_default 的type
#TYPE是定义主体和客体所属的类型，对于进程而言，它的类型也称为domian。
#通常主体的type具有domian属性，因此，我们也把主体的type称为domain，将domain设置为hal_test_default的属性，表明zygote是用来描述进程的安全上下文的。

type hal_serialport_default, domain;
hal_server_domain(hal_serialport_default, hal_serialport)

type hal_serialport_default_exec, exec_type, vendor_file_type, file_type;
init_daemon_domain(hal_serialport_default)
allow hal_serialport_default serial_device:chr_file rw_file_perms;

3.2 public 目录

attributes 添加

hal_attribute(serialport);

hwservice.te 添加

type hal_serialport_hwservice, hwservice_manager_type;

新建 hal_serialport.te

# HwBinder IPC from client to server, and callbacks
binder_call(hal_serialport_client, hal_serialport_server)
binder_call(hal_serialport_server, hal_serialport_client)

add_hwservice(hal_serialport_server, hal_serialport_hwservice)

allow hal_serialport_client hal_serialport_hwservice:hwservice_manager find;

将以上修改同步到aosp\system\sepolicy\prebuilts\api\28.0\public

3.3 private 目录

hwservice_contexts 添加

android.hardware.serialport::ISerialPort                        u:object_r:hal_serialport_hwservice:s0

private/compat/26.0/26.0.ignore.cil 添加

hal_serialport_hwservice

private/compat/27.0/27.0.ignore.cil 添加

hal_serialport_hwservice

将以上修改同步到aosp\system\sepolicy\prebuilts\api\28.0\private

四、framework 实现

添加frameworks/baseservices/core/java/com/android/server/SerialService.java，具体添加方法这里就不写了，framework添加新service的方法可以自行百度。下面是主要类

ISerialPortService.aidl

package android.os.serialport;

import android.os.serialport.ISerialPortListener;

interface ISerialPortService {
    boolean sendData(in byte [] buf, int size);
    void registerCallback(ISerialPortListener listener);
    void unRegisterCallback(ISerialPortListener listener);
}

SerialPortService.java

package com.android.server；

import android.hardware.serialport.V1_0.ISerialPort;
import android.hardware.serialport.V1_0.ISerialPortCallback;
import android.hardware.serialport.V1_0.SerialPortEvent;

public class SerialPortService extends ISerialPortService.Stub {
    private Context mContext;
    private ISerialPort mHalService;

    public SerialPortService(Context context) {
        mContext = context;
        mHalService = ISerialPort.getService();//获取service
        if (mHalService != null) {//设置监听回调
            mHalService.setCallback(mType, new ISerialPortCallback.Stub() {
                @Override
                public void onDataChange(SerialPortEvent event) {
                       
                }
           });
        }
    }
}

SerialPortManager.java,主要为应用层提供接口

public class SerialPortManager {
    public static final String TAG = "SerialPortManager";

    private ISerialPortService mService;
    private int mMsgId;

    public SerialPortManager(ISerialPortService service) {
        mService = service;
    }   

    public boolean sendData(byte[] buf, int size) {
        try {
            if (mService != null) {
                ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
                for (byte b : buf) {
                    list.add(b & 0xFF);
                }
                return mService.sendData(buf, size);
            }   
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }   
        return false;
    } 
    public void registerCallback(SerialPortListener listener) {
        try {
            if (mService != null) {
                mService.registerCallback(listener);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void unRegisterCallback(SerialPortListener listener) {
        try {
            if (mService != null) {
                mService.unRegisterCallback(listener);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}