本文檔提供了在 Android 10 設備上通過應用程序（App）控制通用輸入輸出（GPIO）的詳細指南。這涵蓋了從創建 gpio驅動到App 配置 以及 SELinux 策略以允許特定訪問的所有必要步驟。

1.1驅動實現

添加創建gpio控制驅動bspkernelkernel4.14driversgpiogpio_led.c，并添加好對應的Makfile編譯

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#define GPIO_HIGH _IO('L', 0)
#define GPIO_LOW _IO('L', 1)


#define LED_ON 1
#define LED_OFF 0
#define SIMPIE_LED_MAX 4


//============================== Upper interface value ==============================//
// 驅動模塊名稱定義
#define MODULE_NAME "gpio_led"     // 驅動模塊的名字
#define MISC_NAME "gpio_led_device"   // 用于注冊為“misc”設備的名字


// 模塊函數接口定義，供上層應用調用的接口。通過MM_DEV_MAGIC區分不同系統接口，通過_IO()加上自己的編號作為接口number。
#define MM_DEV_MAGIC 'N'


// LED 控制命令
#define RFID_IO1 _IO(MM_DEV_MAGIC, 93)
#define RFID_IO2 _IO(MM_DEV_MAGIC, 130)
#define RFID_IO3 _IO(MM_DEV_MAGIC, 121)
#define RFID_LED _IO(MM_DEV_MAGIC, 138)


static int major;
static struct class *cls;


// GPIO 描述數組
struct gpio_desc *led_gpio[SIMPIE_LED_MAX];


// cat命令將調用該函數
static ssize_t gpio_value_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
  return sprintf(buf, "%d
", gpiod_get_value(led_gpio[0]));
}


// echo命令將調用該函數
static ssize_t gpio_value_store(struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
{
  pr_err("[vanxoak]%c
", buf[0]);
  if ('0' == buf[0])
  {
    gpiod_direction_output(led_gpio[0], 0);
    pr_err("[vanxoak]: _%s_ :gpio off
", __func__);
  }
  else if ('1' == buf[0])
  {
    gpiod_direction_output(led_gpio[0], 1);
    pr_err("[vanxoak]: _%s_ :gpio on
", __func__);
  }
  else
    pr_err("I only support 0 or 1 to ctrl gpio on or off
");
  pr_err("[vanxoak]gpio_value_store
");
  return len;
}


// 定義一個名為gpio_led的設備屬性
static DEVICE_ATTR(gpio_led, 0664, gpio_value_show, gpio_value_store);


// 提供給上層控制的接口
long gpio_led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
  switch (cmd)
  {
  case RFID_LED:
    gpiod_direction_output(led_gpio[0], arg);
    break;
  case RFID_IO1:
    gpiod_direction_output(led_gpio[1], arg);
    break;
  case RFID_IO2:
    gpiod_direction_output(led_gpio[2], arg);
    break;
  case RFID_IO3:
    gpiod_direction_output(led_gpio[3], arg);
    break;


  default:
    pr_err("[vanxoak] %s default: break
", __func__);
    break;  
  }
  return 0;
}


struct file_operations gpio_led_ops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .unlocked_ioctl = gpio_led_ioctl,
};


// LED燈初始化
static int simpie_led_init(struct platform_device *pdev)
{
  int ret = 0;
  int i;


  // 申請gpio設備
  led_gpio[0] = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "led0", GPIOD_OUT_LOW);
  led_gpio[1] = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "led1", GPIOD_OUT_LOW);
  led_gpio[2] = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "led2", GPIOD_OUT_LOW);
  led_gpio[3] = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "led3", GPIOD_OUT_LOW);


  for (i = 0; i < SIMPIE_LED_MAX; i++)
 ? ?{
 ? ? ? ?if (IS_ERR(led_gpio[i]))
 ? ? ? ?{
 ? ? ? ? ? ?ret = PTR_ERR(led_gpio[i]);
 ? ? ? ? ? ?return ret;
 ? ? ? ?}
 ? ? ? ?// 輸出初始電平
 ? ? ? ?ret = gpiod_direction_output(led_gpio[i], LED_OFF);
 ? ?}


 ? ?device_create_file(&pdev->dev, &dev_attr_gpio_led);
  return ret;
}


// 驅動入口
static int gpio_led_probe(struct platform_device *pdev)
{
  int ret = 0;
  pr_err("[vanxoak]gpio_led_probe start...
");


  // LED燈gpio初始化及輸出配置
  ret = simpie_led_init(pdev);  


  pr_err("[vanxoak]gpio_led_probe end...
");


  return 0;
}


// 綁定設備
static struct of_device_id gpio_led_match_table[] = {
  {.compatible = "yz,gpio-led"},
  {}};


static int gpio_led_remove(struct platform_device *pdev)
{
  pr_err("[vanxoak]gpio_led_remove...
");
  return 0;
}


static struct platform_driver gpio_led_driver = {
  .driver = {
    .name = MODULE_NAME,
    .owner = THIS_MODULE,
    .of_match_table = gpio_led_match_table,
  },
  .probe = gpio_led_probe,
  .remove = gpio_led_remove,
};


// gpio初始化入口
static int gpio_led_init(void)
{
  struct device *mydev;


  pr_err("[vanxoak]gpio_led_init start...
");
  platform_driver_register(&gpio_led_driver);


  major = register_chrdev(0, "gpiotest", &gpio_led_ops);


  // 創建gpio_led_class設備
  cls = class_create(THIS_MODULE, "gpio_led_class");


  // 在gpio_led_class設備目錄下創建一個gpio_led_device屬性文件
  mydev = device_create(cls, 0, MKDEV(major, 0), NULL, MISC_NAME);
  if (sysfs_create_file(&(mydev->kobj), &dev_attr_gpio_led.attr))
  {  
    return -1;
  }


  return 0;
}


static void gpio_led_exit(void)
{
  pr_err("[vanxoak]gpio_led_exit...
");
  platform_driver_unregister(&gpio_led_driver);


  device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
  class_destroy(cls);
  unregister_chrdev(major, "gpiotest");
}


module_init(gpio_led_init);
module_exit(gpio_led_exit);


MODULE_DESCRIPTION("Device_create Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");


設備樹配置 
gpio_led: yz,gpio-led {
        status = "disabled";
        compatible = "yz,gpio-led";
        led0-gpio = <&ap_gpio 138 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        led1-gpio = <&ap_gpio 93 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        led2-gpio = <&ap_gpio 130 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        led3-gpio = <&ap_gpio 121 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

配置好上面gpio驅動后重新編譯更新kernel 可以在/dev目錄下找到對應的設備文件

"/dev/gpio_led_device"，通過讀寫設備文件就可以操作gpio了。

1.2創建 Native 庫

1.2.1設置 JNI 方法

在 App 中定義 JNI 方法以實現與 GPIO 設備的交互。

public class NativeClass {     






  static {     
    try {     
      System.loadLibrary("jni_gpiocontrol");     
      Log.d("NativeClass", "Native library loaded successfully.");     
    } catch (UnsatisfiedLinkError e) {     
      Log.e("NativeClass", "Failed to load native library: " + e.getMessage());     
      // throw new RuntimeException("Failed to load native library", e);     
    }     
  }     
  // 聲明本地方法     
  public native int controlGPIO(int cmd, long arg);     
}

1.2.2實現 Native 方法

在app/src/main目錄下創建一個cpp文件夾（如果你的項目是用Kotlin編寫的，這個步驟仍然適用，因為JNI是用C/C++實現的）。將你的libjni_gpiocontrol.cpp文件放到這個cpp目錄中。

注意事項：確保本地方法簽名正確，Java方法簽名和本地（C/C++）方法實現之間必須完全匹配。

#include
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#include
#include


#define MM_DEV_MAGIC 'N'
#define RFID_LED _IO(MM_DEV_MAGIC, 138)
#define RFID_IO1 _IO(MM_DEV_MAGIC, 93)
#define RFID_IO2 _IO(MM_DEV_MAGIC, 130)
#define RFID_IO3 _IO(MM_DEV_MAGIC, 121)  


#define DEVICE_PATH "/dev/gpio_led_device"
#define LOG_TAG "GPIOControl"




extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_example_gpio_NativeClass_controlGPIO(JNIEnv *env, jobject obj, jint cmd, jlong arg) {


  int device_fd;
  long ioctl_result;
  unsigned int ioctl_cmd = cmd;


  // Open the device file
  device_fd = open(DEVICE_PATH, O_RDWR);
  if (device_fd < 0) {
 ? ? ? ?__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, "Could not open device: %s", strerror(errno));
 ? ? ? ?return -1;
 ? ?}


 ? ?// Translate cmd to appropriate ioctl command based on input
 ? ?switch (cmd) {
 ? ? ? ?case 138:
 ? ? ? ? ? ?ioctl_cmd = RFID_LED;
 ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ? ?case 93:
 ? ? ? ? ? ?ioctl_cmd = RFID_IO1;
 ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ? ?case 130:
 ? ? ? ? ? ?ioctl_cmd = RFID_IO2;
 ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ? ?case 121:
 ? ? ? ? ? ?ioctl_cmd = RFID_IO3;
 ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ? ?default:
 ? ? ? ? ? ?__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, "Invalid command");
 ? ? ? ? ? ?close(device_fd);
 ? ? ? ? ? ?return -1;
 ? ?}


 ? ?// Send an ioctl to the device
 ? ?ioctl_result = ioctl(device_fd, ioctl_cmd, arg);
 ? ?if (ioctl_result < 0) {
 ? ? ? ?__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, "Failed to call ioctl: %s", strerror(errno)); ? ?
 ? ? ? ?close(device_fd);
 ? ? ? ?return -1;
 ? ?}


 ? ?// Close the device
 ? ?close(device_fd);


 ? ?return 0;
}

1.2.3編譯 Native 庫

使用 CMake 或 ndk-build 工具編譯你的 native 代碼為共享庫（.so 文件）。

添加appsrcmaincppCMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project("gpiotest")
add_library(jni_gpiocontrol SHARED libjni_gpiocontrol.cpp)




find_library( log-lib log )


target_link_libraries(jni_gpiocontrol
            ${log-lib} ) 

1.2.4調用 Native 方法

通過 JNI 接口在 App 中調用實現的 native 方法以控制 GPIO。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
  private NativeClass nativeClass;


  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);


    nativeClass = new NativeClass();


    // 示例：打開LED  
    int result = nativeClass.controlGPIO(138, 1);
    // 根據result處理結果
  }
}

2.SELinux 配置

由于直接訪問硬件設備在 Android 中受到 SELinux 策略的限制，需要修改 SELinux 策略以允許 App 訪問 GPIO 設備文件。

定義設備類型：為 GPIO 設備定義一個新的 SELinux 類型（如 gpio_led_device_t）。

在SDK_dir/device/sprd/sharkle/common/sepolicy/device.te 添加

# 定義新的設備類型
type gpio_led_device_t, dev_type;

分配文件上下文：為 GPIO 設備文件分配新定義的 SELinux 類型。

SDK_dir/device/sprd/sharkle/common/sepolicy/file_contexts中添加

/dev/gpio_led_device ugpio_led_device_t:s0

授予權限：在 SELinux 策略中添加規則，允許 App 訪問 GPIO 設備。

SDK_dir/device/sprd/sharkle/common/sepolicy/system_app.te

# 允許 system_app 訪問 gpio_led_device
allow system_app gpio_led_device_t:chr_file { read write };

重新編譯 SELinux 策略：對更改的 SELinux 策略進行編譯，并將其部署到設備上。這一步驟的目的是將自定義的安全策略更改應用到Android構建系統的預設SELinux策略中，確保在編譯系統鏡像時，這些更改會被包含進去。

cp system/sepolicy/public/app.te system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/public/app.te
cp system/sepolicy/private/coredomain.te system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/private/coredomain.te

3.測試與部署

測試 App：在具有所需硬件支持的 Android 10 設備上測試 App。確保 App 能成功加載 native 庫，并能通過 JNI 調用控制 GPIO。

SELinux 策略測試：驗證 SELinux 策略更改是否允許 App 無障礙地訪問 GPIO 設備。

問題排查：如果遇到訪問被拒絕的情況，請檢查 SELinux 審計日志以確定是否需要進一步調整策略。

3.1注意事項

安全性：在修改 SELinux 策略以增加訪問權限時，務必小心謹慎，避免引入安全漏洞。

設備兼容性：確保你的實現考慮到了不同設備可能存在的硬件和配置差異。

文檔和維護：適當記錄你的設計和實現過程，包括 JNI 接口、native 代碼和 SELinux 策略更改，以便于未來的審計和維護。

通過遵循以上步驟，你可以在遵守 Android 安全模型的同時，實現 App 對 GPIO 的有效控制。