第一章：JNI的簡單使用(4)-通路c程式

上一小節，介紹了界面設計怎麼和具體功能函數聯系在一起。下面将介紹在andriod系統中怎麼通路C程式
在java中是無法調用C函數的，但是我們要操作硬體又不得不去調用C函數，看起來這是個十分沖突的問題。其實不然，
例如：在winds作業系統中，我們沒有辦法執行linux程式，但是通過虛拟機可以運作ubuntu執行linux系統程式。
同理，在andriod系統中，我們也可以建立一個虛拟機，去調用C函數，實作對底層的控制

協定制定

根據我們目的，要實作對LED燈的控制，我們至少需要兩個C函數open，ioctrl。在C檔案中，我們把這個兩個函數實作，然後通過java虛拟機進行注冊，轉化為對應的方法。為了友善，我們使用一一對應的關系，即在java軟體程式中調用ioctl，實質是調用C程式的ioctl，當然open，close也是一一對應。

制定一個簡單的協定，ioctl傳入兩個參數，第一個指定LED（可傳遞參數1或者2），第二個參數指定LED的狀态（0代表OFF，1代表ON）下面我們就開始向java虛拟機注冊函數

注冊本地C函數

我們先建立一個hardcontrol.c檔案，這個檔案主要是把C函數（主要為對硬體的操作函數）注冊轉化為java方法，這樣andriod系統就可以通過調用java方法，執行對應的C函數，實作對硬體的操作。

首先實作函數

該函數會在APP軟體程式中調用System.loadLibrary時進而被調用，那麼System.loadLibrary的作用是什麼呢？從名字上了解即可，就是系統加載library，至于他什麼時候加載，怎麼加載，在後面進行講解。下面我們看看這個函數需要做什麼

JNIEXPORT jint JNICALL
JNI_OnLoad(JavaVM *jvm, void *reserved)
{
	JNIEnv *env;
	jclass cls;

	if ((*jvm)->GetEnv(jvm, (void **)&env, JNI_VERSION_1_4)) {
		return JNI_ERR; /* JNI version not supported */
	}
	cls = (*env)->FindClass(env, "com/thisway/hardlibrary/HardControl");
	if (cls == NULL) {
		return JNI_ERR;
	}

	/* 2. map java hello <-->c c_hello */
	if ((*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0])) < 0)
		return JNI_ERR;

	return JNI_VERSION_1_4;
}

其中的核心函數為 ( ∗ e n v ) − > R e g i s t e r N a t i v e s ( ) \color{red}{(*env)->RegisterNatives()} (∗env)−>RegisterNatives(),它實作了C函數到java方法的轉化，這個函數需要是個參數：

JNIEnv *env: JNI的環境變量

jclass cls: 注冊C程式後，生成的類相關資訊儲存結構體

JNINativeMethod **methods: 需要注冊的C函數結構體數組

jint number：注冊函數的數目

既然要實作RegisterNatives函數，那麼我們就需要傳遞他所需要的四個參數

JNIEnv *env

JNIEnv *env;
if ((*jvm)->GetEnv(jvm, (void **)&env, JNI_VERSION_1_4))

其中JNI_VERSION_1_4為JNI的版本号，這裡我們暫時填寫為JNI_VERSION_1_4

jclass cls

jclass cls;
cls=(*env)>FindClass(env,"com/example/administrator//hardlibrary/HardControl");

注意 \color{red}{注意} 注意：這裡的路徑比較重要，要生成一個class，這個路徑表示這個class屬于哪個包，在其他的class想導入生成的class必須以這個路徑為基準，這個後續會再次提到。

JNINativeMethod **methods

static const JNINativeMethod methods[] = {
	{"ledOpen", "()I", (void *)ledOpen},
	{"ledClose", "()V", (void *)ledClose},
	{"ledCtrl", "(II)I", (void *)ledCtrl},
};

這個參數，為一個二級指針，我們可以一次注冊多個函數，右邊的"ledOpen"，“ledClose”,“ledCtrl"代表的是java中的方法，注冊之後我們就可以調用HardControl類中"ledOpen”，“ledClose”，“ledCtrl”。實質是調用右邊與之對應的C函數，然後我們就需要實作這三個函數，具體代碼在最後有貼出

由于核心驅動，還沒有移植，我們暫時隻做簡單資訊列印，其中

"()I"代表方法沒有參數，傳回值為int型

"()V"代表方法沒有參數，也沒有傳回值

"(II)I"代表方法有兩個int型參數和一個int型的傳回值，具體了解可另行百度

動态C庫編譯

通過上面的介紹，我們已經寫出了JNI本地函數，現在我們需要把hardcontrol.c編譯成動态C庫，然後加載到APP中。編譯指令如下

sudo aarch64-linux-gnu-gcc hardcontrol.c -fPIC -shared -o libhardcontrol.so -I /usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-amd64/include/ -I /usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/include/linux/ -I /home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/include/ -nostdlib /home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/lib/libc.so /home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/lib/liblog.so

指令看起來有點吓人，不過沒有辦法，

如果不加上

-I /usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-amd64/include/

就會出現找不到jni.h的錯誤提示；

如果不加上

-I /home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/include/

就會出現找不到log.h的錯誤提示；

如果不加上

-nostdlib /home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/lib/libc.so

就會出現library “libc.so.6” not found 的錯誤提示，系統中預設沒有libc.so.6庫，是以可以直接指定使用libc.so進行代替；

如果不加上

/home/zwh/nfs/2.Work/RK3399/android/2.sourceCode/RK3399IND-pro/prebuilts/ndk/current/platforms/android-24/arch-arm64/usr/lib/liblog.so

使用列印接口需要使用到liblog.so否則就會出錯，該liblog.so可以在android源碼中查找得到；

APP加載C庫

通過前面的操作，編譯生成libhardcontrol.so我們把這個C庫拷貝到AS（AandriodStudio）工程目錄app-> libs-> arm64-v8a(該檔案自行建立)下，然後打開AS，在工程界面app-> jniLibs下可以看到arm64-v8a檔案夾中的libhardcontrol.so，這樣我們的這個C庫，就加載到了工程中，但是加載過後我們并沒有使用。

前面提到過

這裡要填寫"com/example/administrator/HardControl"的原因是，我們要把對硬體操作的C函數注冊成一個類，這個類就是HardControl，屬于包com.example.administrator，現在我們在這個包中建立文夾（工程目錄app->src-> main-> java-> example-> administrator）hardlibrary，并且在其中建立檔案HardControl.java，然後打開AS軟體，編寫該檔案代碼如下：

package com.example.administrator.hardlibrary;

public class  HardControl {
    public static native int ledCtrl(int which,int status);
    public static native int ledOpen();
    public static native void ledClose();

    static {
        try {
            System.loadLibrary("hardcontrol");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

這裡我們定義了一個public class HardControl，其中定義了三個靜态本地函數ledCtrl(int which,int status)，ledOpen()，ledClose()。其中有靜态代碼塊，塊中的 System.loadLibrary(“hardcontrol”)加載了我們之前編譯生成的C庫，前面提到過，在加載C庫的時候，會執行

這樣，就會注冊C函數為HardControl中的方法，在APP軟體程式中，需要控制LED時，隻需要導入import com.example.administrator.hardlibrary.*，我們就可以調用HardControl中的方法了。

APP軟體補充

在上一節中，我們的APP軟體隻隻是進行了簡單的操作，點選界面button和checkbox隻做了簡單的列印資訊，現在我們讓他通過

class HardControl 進而調用C函數，打開MainActivity.java檔案（app-> java中），在class MyButtonListener implements View.OnClickListener中，添加HardControl.ledCtrl函數，具體怎麼添加，請看本部落格末尾的代碼清單。

注意 \color{red}{注意} 注意：Gradle Scripts->build.gradle(Modeule:app)腳本檔案中，android 代碼段添加

splits {
        abi {
            enable true
            reset()
            include 'x86', 'x86_64', 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a' //select ABIs to build APKs for
            universalApk true //generate an additional APK that contains all the ABIs
        }
    }

目的是讓其把libhardcontrol.so加載到APK之中，在我們的GEC-3399開發闆上正常運作。

代碼清單

hardcontrol.c

#include <jni.h>  /* /usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-amd64/include/ */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include <android/log.h>  /* liblog */
 
#if 0
typedef struct {
    char *name;          /* Java閲岃皟鐢ㄧ殑鍑芥暟鍚?*/
    char *signature;    /* JNI瀛楁鎻忚堪绗? 鐢ㄦ潵琛ㄧずJava閲岃皟鐢ㄧ殑鍑芥暟鐨勫弬鏁闆拰杩斿洖鍊肩被鍨?*/
    void *fnPtr;          /* C璇█瀹炵幇鐨勬湰鍦闆嚱鏁?*/
} JNINativeMethod;
#endif

jint ledOpen(JNIEnv *env, jobject cls)
{
	__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, "LEDDemo", "native ledOpen");
	return 0;
}

void ledClose(JNIEnv *env, jobject cls)
{
	__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, "LEDDemo", "native ledClose");
}

jint ledCtrl(JNIEnv *env, jobject cls, jint which, jint status)
{
	int ret;
	//int ret = ioctl(fd, status, which);
	__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, "LEDDemo", "native ledCtrl : %d, %d, %d", which, status, ret);
	return ret;
}


static const JNINativeMethod methods[] = {
	{"ledOpen", "()I", (void *)ledOpen},
	{"ledClose", "()V", (void *)ledClose},
	{"ledCtrl", "(II)I", (void *)ledCtrl},
};




/* System.loadLibrary */
JNIEXPORT jint JNICALL
JNI_OnLoad(JavaVM *jvm, void *reserved)
{
	JNIEnv *env;
	jclass cls;

	if ((*jvm)->GetEnv(jvm, (void **)&env, JNI_VERSION_1_4)) {
		return JNI_ERR; /* JNI version not supported */
	}
	cls = (*env)->FindClass(env, "com/example/administrator/hardlibrary/HardControl");
	if (cls == NULL) {
		return JNI_ERR;
	}

	/* 2. map java hello <-->c c_hello */
	if ((*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0])) < 0)
		return JNI_ERR;

	return JNI_VERSION_1_4;
}

HardControl.java

package com.example.administrator.hardlibrary;

public class  HardControl {
    public static native int ledCtrl(int which,int status);
    public static native int ledOpen();
    public static native void ledClose();

    static {
        try {
            System.loadLibrary("hardcontrol");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

回顧總結

該小節，主要介紹了，andriod軟體如何加載，通過JNI調用C函數，以及生成動态C庫的編譯過程

下小節将介紹，核心驅動的實作

源碼下載下傳

[系統移植相關源碼]

(https://github.com/944284742/android7.1Transplant.git)

[AndriodStudioAPP]

(https://github.com/944284742/andriod7.1APP.git)

第一章：JNI的簡單使用(4)-通路c程式

協定制定

注冊本地C函數

JNIEnv *env

jclass cls

JNINativeMethod **methods

動态C庫編譯

APP加載C庫

APP軟體補充

代碼清單

hardcontrol.c

HardControl.java

回顧總結

源碼下載下傳

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