### Android通过JNI调用驱动程序
#### 背景与目的
在Android系统中，Java层主要用于编写应用程序的用户界面及逻辑处理，而系统级或性能敏感的操作则通常由C/C++实现。本地代码可以通过JNI (Java Native Interface) 与Java层进行交互，这种架构设计不仅提高了系统的可维护性，也使得开发者能够更好地利用硬件资源。
本篇内容旨在详细介绍如何通过JNI技术调用底层驱动程序，从而实现对硬件设备的控制。具体来说，我们将通过一个简单的示例——控制LED灯的开关状态——来展示整个过程。这对于希望深入了解Android底层机制以及驱动程序开发的读者而言，将是一次非常有价值的学习经历。
#### 示例概述
本示例中，我们将假设已经存在一个用于控制LED灯的驱动程序，并创建了一个设备节点`/dev/vib`。通过对此节点执行`open`、`read`、`write`和`ioctl`等操作，我们可以控制LED灯的开关状态。这里的关键在于如何通过JNI在Java层调用这些C/C++函数来完成硬件操作。
#### 开发环境
1. **Ubuntu下的NDK编译环境**：用于编译C/C++代码。
2. **Eclipse开发环境**：用于编写Java层的应用程序。
#### 编写JNI模块
1. **创建项目结构**
在源代码文件夹下创建一个新的文件夹`LEDSJNI`。
2. **编写C/C++源代码**
在`LEDSJNI/jni/`目录下，创建名为`vib-jni.c`的文件，其中包含了主要的C/C++函数定义。这些函数将被Java层调用，并执行具体的硬件操作。
```c
#include <string.h>
#include <jni.h>
#include <fcntl.h>
#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "vib-jni"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define DEVICE_NAME "/dev/vib"
static int fd;
// Java接口函数
static jstring Java_com_auly_control_vibClass_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz) {
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI -- Peter for vib!");
}
static jint Java_com_auly_control_vibClass_Init(JNIEnv *env) {
LOGE("vibClass_Init()\n");
fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);
LOGE("vibClass_Init()->fd=%d\n", fd);
if (fd == -1) {
LOGE("open device %s error\n", DEVICE_NAME);
return 0;
} else {
return 1;
}
}
static jint Java_com_auly_control_vibClass_IOCTLVIB(JNIEnv *env, jobject thiz, jint controlCode) {
int CTL_CODE = controlCode;
LOGE("IOCTLVIB()=%x -- vibClass_IOCTLVIB\n", CTL_CODE);
switch (CTL_CODE) {
case 0x11: // VIB_ON
ioctl(fd, 0x11); // 假设这里的数字代表打开LED灯
break;
case 0x22: // VIB_OFF
ioctl(fd, 0x22); // 假设这里的数字代表关闭LED灯
break;
default:
break;
}
return 1;
}
```
3. **配置Android.mk文件**
同样在`LEDSJNI/jni/`目录下，创建名为`Android.mk`的文件，用于指定编译规则和配置。
```makefile
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := vib-jni
LOCAL_SRC_FILES := vib-jni.c
LOCAL_CFLAGS := -Werror
LOCAL_LDLIBS := -llog -lGLESv2
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
```
注意，在`LOCAL_LDLIBS`中添加了`-llog`，以便能够使用`__android_log_print`函数进行日志输出。
4. **编译JNI模块**
使用以下命令进入`LEDSJNI`目录，并编译JNI模块：
```bash
cd /home/workspace/android-ndk-r4b/sources/LEDSJNI
ndk-build
```
5. **集成到Android项目中**
将编译好的`.so`文件加入到项目的`libs`目录中，并在Java代码中声明相应的JNI方法。
6. **编写Java层代码**
在Java层，你需要定义与C/C++函数对应的`native`方法，并通过JNI调用它们。
```java
public class VibControl {
static {
System.loadLibrary("vib-jni");
}
public native String stringFromJNI();
public native int init();
public native int ioctlVib(int controlCode);
}
```
7. **测试**
在实际应用中，你可以通过调用上述Java方法来控制LED灯的状态。例如，在Activity中调用`init()`初始化设备，然后通过`ioctlVib()`来控制LED灯的开关。
#### 总结
通过上述步骤，我们成功实现了通过JNI在Android系统中调用底层驱动程序的功能。这种方法不仅为开发者提供了灵活的编程方式，同时也极大地提升了应用程序的性能和稳定性。对于那些需要访问特定硬件资源或进行高性能计算的应用而言，这种方式无疑是最佳选择之一。
