说到 android 驱动是离不开Linux驱动的。Android内核采用的是Linux2.6内核(最近Linux 3.3已经包含了一些Android代码)。但Android并没有完全照搬Linux系统内核,除了对Linux进行部分修正,还增加了不少内容。android 驱动主要分两种类型:Android专用驱动 和Android使用的设备驱动(linux)。

Android 专有驱动程序:

      1)Android Ashmem  匿名共享内存; 为用户空间程序提供分配内存的机制,为进程间提供大块共享内存,同时为内核提供回收和管理这个内存。

      2)Android Logger    轻量级的LOG(日志) 驱动;

  3)Android Binder    基于 OpenBinder框架的一个驱动;

      4)Android Power Management  电源管理模块;

      5)Low Memory Killer  低内存管理器;

      6)Android PMEM      物理内存驱动;

      7)USB Gadget         USB 驱动(基于 gaeget 框架);

      8)Ram Console        用于调试写入日志信息的设备;

      9)Time Device         定时控制设备;  

     10)Android Alarm       硬件时钟;

  Android 上的设备驱动(linux):

      1)Framebuff 显示驱动;

      2)Event 输入设备驱动;

      3)ALSA 音频驱动;

      4)OSS 音频驱动;

      5)v412摄像头:视频驱动;

      6)MTD 驱动;

      7)蓝牙驱动;

      8)WLAN 设备驱动;

 Android 专有驱动程序

1.Android Ashmem 

为用户空间程序提供分配内存的机制,为进程间提供大块共享内存,同时为内核提供回收和管理这个内存。

设备节点:/dev/ashmen .主设备号 10.

   源码位置: include/linux/ashmen.h    Kernel /mm/ashmen.c

相比于malloc和anonymous/named mmap等传统的内存分配机制,其优势是通过内核驱动提供了辅助内核的内存回收算法机制(pin/unoin)

 2.Android Logger  

    无论是底层的源代码还上层的应用,我们都可以使用 logger 这个日志设备看、来进行调试。

     设备节点:  /dev/log/main      /dev/log/event   /dev/log/radio

     源码位置:include/linux/logger.h     include/linux/logger.c

  3.Android Binder     

   IPC Binder 一种进程间通信机制。他的进程能够为其它进程提供服务--通过标准的 Linux 系统调用 API。

     设备节点 :/dev/binder

     源码位置:Kernel/include/linux/binder.h    Kernel/drivers/misc/binder.c

 4.Android Power Management  

     一个基于标准 linux 电源管理的轻量级 Android 电源管理系统,

源码位置:drivers/android/power.c      kernel/power/

 5.Low Memory Killer 

它在用户空间中指定了一组内存临界值,当其中某个值与进程描述中的 oom_adj 值在同一范围时,该进程将被Kill掉(在parameters/adj中指定oome_adj 的最小值)。它与标准的Linux OOM机制类似,只是实现方法不同

    源码位置:drivers/misc/lowmemorykiller.c       

6.Android PMEM       

    PMEM 主要作用就是向用户空间提供连续的物理内存区域。

    1.让 GPU 或 VPU 缓冲区共享 CPU 核心。2.用于 Android service 堆。

    源码位置:include/linux/android_pmem.h drivers/android/pmem.c                        

7.USB Gadget            

     基于标准 Linux USB gaeget 驱动框架的设备驱动。

     源码位置:drivers/usb/gadet/ 

 8.Ram Console         

      为了提供调试功能,android 允许将调试日志信息写入这个设备,它是基于 RAM 的 buffer.

       源码位置: drivers/staging/android/ram_console.c

  9.Time Device            

       定时控制,提供了对设备进行定时控制的功能。

       源码位置:drivers/staging/android/timed_output.c(timed_gpio.c)

  10.Android Alarm       

     提供一个定时器,用于把设备从睡眠状态唤醒,同时它还提供了一个即使在设备睡眠时也会运行的时钟基准。

        设备节点:/dev/alarm

        源码位置:drivers/trc/alarm.c


Android 设备驱动

    1. Framebuffer 帧缓存设备

  Framebuffer驱动在Linux中是标准的显示设备的驱动。对于PC系统,它是显卡的驱动;对于嵌入式 SOC 处理器系统,它是 LCD 控制器或者其他显示控制器的驱动。它是一个字符设备,在文件系统中设备节点通常是/dev/fbx。每个系统可以有多个显示设备,依次用 /dev/fb0 ,/dev/fb1等来表示。在 Android 系统中主设备号为 29,次设备号递增生成。

         Android 对 Framebuffer 驱动的使用方式是标准的,在/ dev / graphie /中的 Framebuffer设备节点由 init 进程自动创建 ,被libui库调用 。Android 的GUI系统中,通过调用 Framebuffer 驱动的标准接口,实现显示设备的抽象。

     Framebuff的结构框架和实现 :

         linux LCD驱动(二)--FrameBuffer  

        Linux LCD驱动(四)--驱动的实现                                    

    2.Event输入设备驱动

   Input 驱动程序是Linux输入设备的驱动程序,分为游戏杆 (joystick) 、鼠标 (mouse 和 mice)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程序、可支持键盘 、鼠标、触摸屏等多种输入设备。Input 驱动程序的主设备号是 l3,每一种 Input 设备从设备号占用5位,3种从设备号分配是 :游戏杆 0 ~ 61 ;Mouse 鼠标 33 ~ 62 ;Mice 鼠标 63 ;事件设备 64 ~ 95 ,各个具体的设备在 misc 、touchscreen 、keyboard 等目录中。
        Event 设备在用户空问使用 read 、ioctl 、poll 等文件系统的接口操作,read 用于读取输入信息, ioctl 用于获取和设置信息,poll 用于用户空间的阻塞,当内核有按键等中断时,通过在中断中唤醒内核的 poll 实现。 

        Event 输入驱动的架构和实现:

        Linux设备驱动之——input子系统

    3.ALSA音频驱动

    高级 Linux 声音体系 ALSA(Advanced Linux Sound Architecture ) 是为音频系统提供驱动的Linux 内核组件,以替代原先的开发声音系统 OSS 。它是一个完全开放源代码的音频驱动程序集 ,除了像 OSS 那样提供一组内核驱动程序模块之外,ALSA 还专门为简化应用程序的编写提供相应的函数库,与 OSS 提供的基于 ioctl 等原始编程接口相比,ALSA 函数库使用起来要更加方便一些 

    利用该函数库,开发人员可以方便、快捷地开发出自己的应用程序,细节则留给函数库进行内部处理 。 所以虽然 ALSA 也提供了类似于 OSS 的系统接口 ,但建议应用程序开发者使用音频函数库,而不是直接调用驱动函数。

      ALSA 驱动的主设备号为 116 ,次设备号由各个设备单独定义,主要的设备节点如下:
         / dev / snd / contmlCX —— 主控制 ;
         / dev / snd / pcmXXXc —— PCM 数据通道 ;
         / dev / snd / seq —— 顺序器;
         / dev / snd / timer —— 定义器。
        在用户空问中 ,ALSA 驱动通常配合 alsa库使用 , 库通过 ioctl 等接口调用 ALSA 驱动程序的设备节点。对于 AIJSA 驱动的调用,调用的是用户空间的 ALSA 库的接口,而不是直接调 ALSA 驱动程序。

ALSA 音频驱动的架构

                       

安卓显示驱动架构 安卓底层驱动_驱动程序

              

  ALSA 驱动程序的主要头文件是 include/sound/sound.h ,驱动核心数据结构和具体驱动的注册函数是include/sound/core.h,驱动程序的核心实现是Sound/core/sound .c文件。                     

       ALSA 驱动程序使用下面的函数注册控制和设备:

 int snd _ pcm _ new (struct snd _ card * card ,char * id , int device , int playback _ count , int capture _ count , struct snd _ pcm ** rpcm) ;

      int snd ctl _ add(struct snd _ card * card , struct snd _ kcontrol * kcontro1) ;

     ALSA 音频驱动在内核进行 menuconfig 配置时,配置选项为 “ Device Drivers ” > “ Sound card support ” 一 > “ Advanced Linux Sound Architecture ” 。子选项包含了Generic sound devices( 通用声音设备 ) 、ARM 体系结构支持,以及兼容 OSS 的几个选项。 ALSA 音频驱动配置对应的文件是sound / core / Kconfig 。

      Android 没有直接使用ALSA驱动,可以基于 A-LSA 驱动和 ALSA 库实现 Android Audio 的硬件抽象层; ALSA 库调用内核的 ALSA 驱动, Audio 的硬件抽象层调用 ALSA 库。      

 4.OSS音频驱动

         OSS(Open Sound System开放声音系统)是 linux 上最早出现的声卡驱动。OSS 由一套完整的内核驱动程序模块组成,可以为绝大多数声卡提供统一的编程接口。

 OSS 是字符设备,主设备号14,主要包括下面几种设备文件:

          1) /dev/sndstat

                 它是声卡驱动程序提供的简单接口,它通常是一个只读文件,作用也只限于汇报声卡的当前状态。(用于检测声卡)

          2)/dev/dsp

                 用于数字采样和数字录音的设备文件。对于音频编程很重要。实现模拟信号和数字信号的转换。

          3)/dev/audio

                 类似于/dev/dsp,使用的是 mu-law 编码方式。

          4)/dev/mixer

                 用于多个信号组合或者叠加在一起,对于不同的声卡来说,其混音器的作用可能各不相同。

          5)/dev/sequencer

                   这个设备用来对声卡内建的波表合成器进行操作,或者对 MIDI 总线上的乐器进行控制。

           OSS 驱动所涉及的文件主要包括:

                kernel/include/linux/soundcard.h

                kernel/include/linux/sound.h   定义 OSS 驱动的次设备号和注册函数

                kernel/sound_core.c    OSS核心实现部分

    OSS驱动架构图:

安卓显示驱动架构 安卓底层驱动_驱动程序_02

     5.V4l2视频驱动

 V4L2是V4L的升级版本,为linux下视频设备程序提供了一套接口规范。包括一套数据结构和底层V4L2驱动接口。V4L2提供了很多访问接口,你可以根据具体需要选择操作方法。需要注意的是,很少有驱动完全实现了所有的接口功能。所以在使用时需要参考驱动源码,或仔细阅读驱动提供者的使用说明。

      V4L2的主设备号 是81,次设备号:0~255,这些次设备号里也有好几种设备(视频设备、Radio设备、Teletext、VBI)。

        V4L2的设备节点: /dev/videoX, /dev/vbiX and /dev/radioX

    V4L2框架图:

安卓显示驱动架构 安卓底层驱动_linux_03


MTD 驱动

       Flash 驱动通常使用 MTD (memory technology device ),内存技术设备。

        MTD 的字符设备:/dev/mtdX           主设备号 90.

        MTD 的块设备:/dev/block/mtdblockX   主设备号 13.

    MTD 驱动源码

                        drivers/mtd/mtdcore.c:MTD核心,定义MTD原始设备

                        drivers/mtd/mtdchar.c:MTD字符设备

                        drivers/mtd/mtdblock.c:MTD块设备

 MTD 结构图

安卓显示驱动架构 安卓底层驱动_android_04

     MTD 驱动程序是 Linux 下专门为嵌入式环境开发的新一类驱动程序。Linux 下的 MTD 驱动程序接口被划分为用户模块和硬件模块:

           用户模块 提供从用户空间直接使用的接口:原始字符访问、原始块访问、FTL (Flash Transition Layer)和JFS(Journaled File System)。

            硬件模块  提供内存设备的物理访问,但不直接使用它们,二十通过上述的用户模块来访问。这些模块提供了闪存上读、写和擦除等操作的实现。

     

 蓝牙驱动    

              在 Linux 中,蓝牙设备驱动是网络设备,使用网络接口。

              Android 的蓝牙协议栈使用BlueZ实现来对GAP, SDP以及RFCOMM等应用规范的支持,并获得了SIG认证。由于Bluez使用GPL授权, 所以Android 框架通过D-BUS IPC来与bluez的用户空间代码交互以避免使用未经授权的代码。             

              蓝牙协议部分头文件:include/net/bluetooth/hci_core.h   include/net/bluetooth/bluetooth.h

               蓝牙协议源代码文件:net/bluetooth/*

               蓝牙驱动程序部分的文件:drivers/bluetooth/*

              蓝牙的驱动程序一般都通过标准的HCI控制实现。但根据硬件接口和初始化流程的不同,又存在一些差别。这类初始化动作一般是一些晶振频率,波特率等基础设置。比如CSR的芯片一般通过BCSP协议完成最初的初始化配置,再激活标准HCI控制流程。对Linux来说,一旦bluez可以使用HCI与芯片建立起通信(一般是hciattach + hciconfig),便可以利用其上的标准协议(SCO, L2CAP等),与蓝牙通信,使其正常工作了。

  WLAN 设备驱动(Wi-Fi)(比较复杂我面会专门写个wifi分析)

      在linux中,Wlan设备属于网络设备,采用网络接口。

       Wlan在用户空间采用标准的socket接口进行控制。

                     WiFi协议部分头文件:include/net/wireless.h

                    WiFi协议部分源文件:net/wireless/*

                    WiFi驱动程序部分:drivers/net/wireless/*

        wifi模块结构图:

安卓显示驱动架构 安卓底层驱动_android_05