Level 8：App 点一下控制板子上的 LED

我想做

在手机上装一个自己写的 App，点一下按钮，板子上的物理 LED 亮或灭。打通从 App 到 GPIO 寄存器的完整链路。

先回答三个问题

  1. App 是怎么跟硬件通信的？

    App (Java)
  ↓ Binder IPC
Native Service (C++)
  ↓ hw_get_module()
HAL (xxx_module_t)
  ↓ open("/dev/xxx")
Kernel Driver
  ↓ writel()
GPIO 寄存器

    每一层都是独立的模块，层与层之间有标准接口。替换其中任何一层不影响其他层。

  2. HAL 解决了什么问题？

    • 没有 HAL 之前：App 直接 open/ioctl 设备节点
    • 问题：驱动接口变了，所有 App 都得改
    • HAL 的解决：给上层提供稳定的抽象接口，驱动变化只改 HAL 实现，不涉及 Framework 和 App
    • 在 Treble 架构中，HAL 更是 vendor 和 system 的契约边界

  3. Binder 是什么？

    • Android 特有的 IPC（进程间通信）机制
    • App 和 Native Service 是不同进程，不能直接函数调用
    • Binder 让它们像调用本地函数一样跨进程通信
    • Binder 还负责权限校验——ServiceManager 检查调用方有没有权限访问某个服务

需要懂的知识

ioctl 驱动的写法（在 Level 4 驱动基础上扩展）

#define GPIO_LED_MAGIC 'L'
#define GPIO_LED_ON   _IO(GPIO_LED_MAGIC, 1)
#define GPIO_LED_OFF  _IO(GPIO_LED_MAGIC, 2)

static long gpio_led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {
    switch (cmd) {
        case GPIO_LED_ON:
            writel(1, gpio_base + GPIO_OUTPUT_REG);
            break;
        case GPIO_LED_OFF:
            writel(0, gpio_base + GPIO_OUTPUT_REG);
            break;
    }
    return 0;
}

在 .file_operations 中加入 .unlocked_ioctl = gpio_led_ioctl

HAL 模块模板

HAL 本质上是一个约定格式的动态库（.so），它必须暴露一个名为 HAL_MODULE_INFO_SYM 的符号：

const struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
    .id = "led",
    .methods = &led_module_methods,
};

上层通过 hw_get_module("led", &module) 加载这个 so，然后通过 module->methods->open() 拿到设备操作接口。

AIDL 与 Binder Service

Service 端实现一个接口（如 ILedService），注册到 ServiceManager：

defaultServiceManager()->addService("led", new LedService());

// App 端获取
sp<IBinder> binder = defaultServiceManager()->getService("led");
sp<ILedService> service = ILedService::asInterface(binder);
service->setLedOn();

动手方案

（各层代码从 Level 3、4、5 复用和扩展）

# 第 1 步：确认驱动已有 ioctl（扩展 Level 4 的驱动）
# 在 simple_char.c 中加入 GPIO_LED_ON/OFF 的 ioctl 命令

# 第 2 步：写 HAL 模块
# 位置：hardware/amlogic/led/ 或 vendor/amlogic/hardware/led/

# 第 3 步：写 Native Service
# 位置：device/amlogic/ross/ledservice/

# 第 4 步：写 App
# 用 Android Studio 或 aapt 编译

# 第 5 步：编译烧录（参考 level-2）

验收清单

项目 验证方式
全链路通 App 点按钮，板子上 LED 亮/灭
理解每层作用 你能画出去掉每一层后系统会怎样（例如没有 HAL 行不行）
SELinux 没有拦 dmesg | grep avc 没有你的服务的错误