Connecting Android. Externe Hardware mit dem grünen Roboter verbinden. Alexander Dahmen Dominik Helleberg

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1 Connecting Android Externe Hardware mit dem grünen Roboter verbinden Alexander Dahmen Dominik Helleberg

2 Speaker Dominik Helleberg Mobile Development Android / Embedded Tools

3 Speaker Alexander Dahmen Application Development Embedded Android

4 Android ist modern und anders https://twitter.com/arubin/status/

5 Beispiele Amazon Samsung Google Glass Samsung Gear Live Android Auto Boing 787 LG Kühlschrank Motorola MC https://play.google.com/store/devices/details?id=samsung_gear_live_black

6 Smart Hubs im IoT

7 Beispiel: Smart Home

8 Vorteile Modernes OS (Architektur) UI-Stack Community SDK Hardware Support Lizensierung

9 Vorteile Hardware Acceleration builtin Application Views Canvas API libhwui SKIA OpenGL ES SurfaceFlinger

10 Vorteile Hardware Acceleration builtin

11 Vorteile - HAL / Service Architektur Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo Applikations-Logik Java API / SDK / Dokumentation Greift über RPC Call auf den Service zu Binder Interface für den Service (AIDL) Logik, Security Checks, Native JNI Aufrufe Native interface (header file) device depenedent driver kernel / module

12

13 Grove 16x2 Display mit I2C LCD-Modul RGB-Modul Der Befehlssatz des LCDs wird vom Hersteller bereitgestellt. MarS Board mit Android (BSP) Das LCD wird per I2C an das Mars Board angeschlossen LCD 0x3e RGB 0x62 driver.so /dev/foo

14 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

15 Der Android Kernel basiert auf einem Linux Kernel mit einigen Android spezifischen Anpassungen Der Linux Kernel stellt bereits einen I2C-Core-Treiber zur Verfügung. Dieser übernimmt die Kommunikation mit den am Bus angeschlossenen Geräten. Für das LCD-Modul und das RGB-Modul wird jeweils ein I2C- Client Treiber benötigt. driver.so /dev/foo

16 static int init lcd1313m1_init(void) { ret = i2c_add_driver(&lcd1313m1_i2c_driver); } static struct i2c_driver lcd1313m1_i2c_driver = {.probe = lcd1313m1_i2c_probe,.driver = {.name = "lcd1313m1",.owner = THIS_MODULE, }, }; driver.so /dev/foo

17 static const struct file_operations lcd1313m1_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = lcd1313m1_open,.release = lcd1313m1_release,.write = lcd1313m1_write, }; driver.so /dev/foo

18 Der Client-Treiber kann über die I2C-Funktionen des Core- Treibers mit dem LCD kommunizieren. i2c_smbus_write_byte_data (client, u8 command, u8 value); i2c_smbus_read_byte_data (client, u8 command); driver.so /dev/foo

19 Anforderung: Die Treiber sollen beim Systemstart geladen und das Display initialisiert werden. Wie findet die Verknüpfung zwischen LCD-/RGB-Modul und dem jeweiligen Treiber statt? board-mx6q_marsboard.c unter /arch/arm/mach-mx6 driver.so /dev/foo

20 Erweiterung der board-mx6q_marsboard.c static struct i2c_board_info mxc_i2c2_board_info[] initdata = { { }, { }, }; I2C_BOARD_INFO("lcd1313M1", 0x3e), I2C_BOARD_INFO("rgb1313M1", 0x62), driver.so /dev/foo LCD RGB

21 driver.so /dev/foo

22 Integration der Client-Treiber in den Kernel Anpassung/Erstellung der Kconfig-Dateien und Makefiles make menuconfig (Konfigurationsdateien) driver.so /dev/foo

23 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

24 Zugriff auf die Treiber über eine HAL-Bibliothek (Userspace) HAL-Bibliothek greift über System-Call-Interface auf die Gerätedateien zu (/dev/lcd1313m1 u. /dev/rgb1313m1) Kann auch unter eine proprietäre Lizenz gestellt werden (Treiber muss unter die GPL gestellt werden, daher werden diese oft einfach gehalten) libhardware

25 Die HAL-Bibliothek besteht aus zwei Komponenten Implementierung unter: /device/fsl/marsboard_6q/lcd1313m1 Headerdatei unter: /hardware/libhardware/include/hardware Der Zugriff auf die HAL-Bibliothek findet über die Headerdatei statt libhardware

26 Zur Verfügung gestellte Funktionen der HAL-Bibliothek displayinit() settext(...) setrgb(...) backlighton()/backlightoff()... libhardware

27 const struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {.tag = HARDWARE_MODULE_TAG,.id = LCD1313M1_HARDWARE_MODULE_ID,.methods = &lcd1313m1_module_methods, }; static int open_lcd1313m1hw(...) { struct lcd1313m1hw_device_t *dev = malloc(sizeof(struct lcd1313m1hw_device_t)); file_descriptor_lcd = open("/dev/lcd1313m1", O_RDWR); return 0; } libhardware

28 Damit ein open(...) auf /dev/lcd1313m1 erfolgreich ist, müssen die Rechte stimmen /system/core/rootdir/ueventd.rc erweitern: /dev/lcd1313m system system /dev/rgb1313m system system HAL-Bibliothek läuft im system-kontext libhardware

29 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

30 Der Manager Service besteht aus zwei Teilen: den nativen Methoden in com_android_server_lcdservice.cpp LCDService.java com_android_server_lcdservice.cpp bindet die Headerdatei der HAL-Bibliothek ein und lädt die Bibliothek LCDService.java ruft die nativen Methoden über das JNI auf Manager Service

31 Manager Service

32 public class LCDService extends ILCDService.Stub { private int mnativepointer; public LCDService(Context context) { super(); mnativepointer = init_native(); } public int settext(string mstring) { checkpermission(android.manifest.permission.lcd_service); synchronized (mlock) { byte[] buffer = mstring.getbytes(); return settext_native(mnativepointer, buffer); } } private static native int init_native(); SystemService

33 Android Permission für das LCD android.manifest.permission.lcd_service Eine App, die den Service/Hardware verwenden möchte, muss diese Permission in der Manifest-Datei angeben <uses-permission> Manager Service

34 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

35 Für den LCDService muss eine zugehörige ILCDService. aidl Datei erstellt werden. Diese beinhaltet die Deklarierung der Funktionen, die vom Binder aufrufbar sein sollen. Aus der.aidl Datei wird ein Binder-Interface für den Java- Dienst generiert (ILCDService.java) Manager Interface

36 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

37 AIDL-Funktionsprinzip SystemService

38 public class LCDManager { public static LCDManager getlcdmanager() { IBinder b = ServiceManager.getService("lcd1313M1"); ILCDService service = ILCDService.Stub.asInterface(b); return new LCDManager(service); } public int settext(string mstring) { try { return mservice.settext(mstring); } catch (RemoteException e) { return -1; } } SystemService

39 Anpassung des System Servers damit beim Systemstart der neue LCDService gestartet wird public void run() { //... try { ServiceManager.addService("lcd1313M1", new LCDService(context)); } catch ( Throwable e ) { reportwtf("starting LCD service",e) ; } } SystemService

40 Application SystemService Manager Interface Manager Service libhardware driver.so /dev/foo

41 Application

42 Problem: Application

43 Android Build System!

44 Vorteile Ein BSP für alles: Build Targets Firmware for production/debug (extern: Kernel, Bootloader) Emulator Custom SDK / SDK Addons Embedded Android as a Platform

45 Vorteile Ein BSP für alles: Releasetools Firmware Updates: komplett incrementel / delta (inc. Kernel, Bootloader) Digitale Signaturen

46 Vorteile Buildsystem inkl. Produktlinien- und Variantenmanagement Board Configuration Hardware Konfiguration Partitionierung Boot-Adressen Architektur Firmware (Bootloader, Kernel )

47 Vorteile Buildsystem inkl. Produktlinien- und Variantenmanagement LCDBoardConfig.mk fsl-imx6boardconfigcomm.mk fsl-omx.mk fsl-gpu.mk fsl-codec.mk

48 Vorteile Buildsystem inkl. Produktlinien- und Variantenmanagement Product Configuration Gerätenamen, Hersteller etc. System Apps System Module Shared Libraries Vorinstallierte Daten Lokalisierung SDK-Addons

49 SDK-Addon: Application

50 SDK-Addon: Application

51 SDK-Addon: Application

52 SDK-Addon: Application

53 SDK-Addon: Application

54 Emulator: Application

55 Emulator: Application

56 Android Open Source Projekt Architektur Stock Apps User Apps Framework / API System Services Java Dalvik / Runtime / Zygote Libs HAL Init Kernel

57 Embedded Android Devel Getting Board Started

58 Embedded Android + IoT + https://entwickler.de/iot-mag

59 Danke! Danke!

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