Android驱动开发笔试题目记录

本文记录Android驱动开发工程师可能会遇到的笔试题目（面试时也有可能问到）。

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1. 解释Linux中的字符设备和块设备。

1. 字符设备：每次只能处理一个字符或字节的设备。例如键盘，鼠标，串口等。
   在Linux中，字符设备通常被实现为一组驱动程序，这些驱动程序使用字符缓冲区来处理输入输出操作。
   读操作，从字符设备的输入列表中读取一个字符，并将其返回给用户进程；
   写操作，接收用户进程传递过来的字符，并将其写入到字符设备的输出队列；

2. 块设备：可以处理大块设备的设备。例如硬盘，U盘等。
   在Linux中，块设备通常被实现为一组驱动程序，这些驱动程序将数据读取到块缓冲区中，然后再将其写回设备。每个块设备都被划分为若干个扇区（大小为512字节）。

3. 块设备的读写操作是以块为单位进行的，磁盘的读写速度要比字符设备慢得多。

2. 简述Android中的Binder工作原理。

在Android中，Binder是一种进程间通信（IPC）机制，工作原理可分为以下三个过程：

1. 服务端注册Binder服务
   每个Binder服务都需要一个唯一的标识符（令牌）用于与客户端通信。服务端需要在自己的进程中创建一个Binder对象并将其注册到Binder驱动程序中，以便其他进程可以通过令牌来访问Binder服务。

2. 客户端获取Binder服务
   客户端可以通过系统服务管理器来获取Binder服务的令牌。一旦客户端获得了服务的令牌，就可以使用此令牌来向服务端发送请求。

3. 客户端与服务端通信
   客户端通过Binder接口来与服务端进行通信，而Binder接口实际上是客户端和服务端之间的代理。当客户端调用Binder接口中的方法时，请求首先会被发送到Binder驱动程序，然后再通过内核共享内存区域将请求传递给服务端。
   服务端在收到请求后会处理请求并将结果返回给客户端。返回结果同样通过内核共享内存传递给客户端，并最终通过Binder接口的回调函数返回给客户端。

3.如何实现Android驱动程序中的中断处理？

实现Android驱动程序中的中断处理可以分为以下几个步骤：

1. 注册中断
   在编写Android驱动程序之前，必须首先确定中断请求（IRQ）号。通常，设备的硬件制造商会提供一个irq号码，并描述该中断的用途和触发条件。驱动程序需要使用内核API来注册中断处理程序并分配该IRQ号。

2. 定义中断处理程序
   在驱动程序中定义一个中断处理函数，以处理当特定IRQ被触发时所需执行的操作。中断处理函数应该是短小且尽可能快速地完成处理任务，不能阻塞其他进程的执行。

3. 请求中断处理
   驱动程序需要在启动时请求中断处理，并将中断处理程序与IRQ号相关联。通常，这个请求是通过调用request_irq()函数来实现的。

4. 中断处理程序的释放
   在驱动程序不再需要处理特定IRQ时，必须将中断处理程序释放并解除与IRQ的关联。这可以通过使用free_irq()函数来实现。

4. 列举一下Android中常用的内核同步机制？

1. 互斥锁（mutex）
   互斥锁是一种最基本的同步机制，它可以用于确保同时只有一个线程访问共享资源。互斥锁可以使用mutex_lock()和mutex_unlock()等函数来实现。

2. 读写锁（read-write lock）
   读写锁允许多个线程并发地访问共享资源，但在有写操作的情况下必须独占访问。读写锁可以使用rwlock_read_lock()、rwlock_write_lock()等函数来实现。

3. 原子操作（atomic operations）
   原子操作是指无需锁定就可以在多个线程之间安全地执行的操作。原子操作可以使用atomic_add()、atomic_inc()等函数来实现。

4. 信号量（semaphore）
   信号量是一种在多个线程之间同步操作的机制，它可以用于控制并发线程数量。信号量可以使用sema_init()、down_interruptible()、up()等函数来实现。

5. 自旋锁（spinlock）
   自旋锁是一种轻量级锁，它可以避免由于系统调度延迟导致的线程阻塞。自旋锁可以使用spin_lock()、spin_unlock()等函数来实现。

它们可以提高并发程序的性能和稳定性，并有效地避免了竞态条件等线程安全问题。

5. 描述一下Android系统的启动过程。

1. 加载引导程序Bootloader
   当用户按下设备的电源按钮时，设备首先会加载引导程序Bootloader。Bootloader会对设备进行自检，并负责加载操作系统内核。

2. 加载内核和初始化系统
   在引导程序的作用下，操作系统内核被加载到RAM中。一旦内核加载完成，系统进行基本设备和服务的初始化，包括挂载文件系统、启动内核服务等。

3. 启动init进程
   在内核启动后，init进程将作为第一个用户空间进程启动。init负责启动Android系统中的所有服务、应用程序以及系统守护进程等，以及设置权限和环境变量等。

4. 启动Zygote进程
   Zygote进程是一个特殊进程，它负责启动所有Android应用程序。在系统启动时，Zygote进程就已经启动并预加载了常用的应用程序类。

5. 加载系统服务和应用
   随着系统的启动，许多系统服务也随之启动并运行，例如WiFi扫描服务、蓝牙服务、位置服务等。同时，一些重要的应用程序也同步启动，例如电话应用、短信应用、联系人应用等。

6. 启动Launcher
   Launcher是Android系统中负责管理应用程序和显示桌面界面的主界面。它在系统启动时运行，负责启动Launcher应用程序并提供桌面UI交互接口。

综上所述，Android系统的启动过程包括加载引导程序Bootloader、加载内核和初始化系统、启动init进程、启动Zygote进程、加载系统服务和应用、以及启动Launcher等阶段。

6. 如何在Android系统中实现自定义驱动？

在Android系统中，要实现自定义驱动程序，需要以下几个步骤：

1. 内核配置
   如果要添加自定义驱动程序到Android内核中，则需要在内核配置中启用相关的选项。这可以通过编译内核时进行配置的方式来完成。

2. 编写驱动程序
   开发者需要根据设备硬件和Android内核之间的接口，编写自定义驱动程序。驱动程序通常使用C或者C++语言编写，并遵循Linux内核驱动程序的规范。

3. 编译驱动程序
   开发者需要根据设备所使用的处理器架构和操作系统版本，对驱动程序进行编译。在Android系统中，一般采用交叉编译的方式，即在PC上编译出适用于特定设备的可执行文件。

4. 加载驱动程序
   在Android系统中，可以通过insmod命令将驱动程序加载到内核中。在加载前，在终端中输入lsmod命令，查看是否已经加载过该驱动，然后通过insmod命令加载。

7. 怎样针对Android设备进行内核调试，并且列举一些调试工具和方法？

1. 准备工作
   在进行内核调试之前，需要准备一台运行Linux系统的PC机和一个可以运行Android操作系统的设备。此外，还需要安装一些必要的软件和工具，例如交叉编译工具链、USB调试驱动程序等。

2. 选择调试方法
   针对Android设备的内核调试方法有多种，包括串口调试、JTAG调试、KGDB调试、Crashdump调试等。开发者需要根据自己的需求和设备上的接口配置，选择适合自己的调试方法。

3. 配置内核调试选项
   在进行内核调试之前，需要在内核配置中启用特定的调试选项。例如，在menuconfig界面中勾选“Kernel Hacking”选项，并选择需要的调试功能。

4. 连接设备
   连接Android设备和PC机，并通过ADB工具建立设备和主机之间的USB连接。

5. 开始调试
   在完成以上所有准备工作之后，就可以开始进行内核调试了。具体的内核调试工具和方法如下：
   （1）串口调试
   使用串口调试的方法可以通过USB转串口线连接设备和PC，将设备的调试信息打印到PC终端窗口。
   （2）ADB调试
   通过ADB工具建立设备和主机之间的USB连接，adb命令获取信息…

8. 常见的I/O操作是什么？它们分别在哪些层次上完成？

在计算机系统中，I/O操作通常是指通过输入设备（例如键盘、鼠标等）和输出设备（例如显示器、打印机等）与计算机之间进行数据交换的过程。常见的I/O操作包括以下几种：

1. 文件I/O操作：包括读取和写入文件、打开和关闭文件等操作。这类操作一般在用户空间完成，通过系统调用进入内核态进行实际的读写操作。
2. 网络I/O操作：包括建立网络连接、发送和接收网络数据等操作。这类操作主要在网络协议栈中完成，包括应用层、传输层、网络层、数据链路层等多个层次。
3. 存储I/O操作：包括磁盘读写、虚拟存储器管理等操作。这类操作涉及到的层次比较复杂，包括用户空间、内核空间、文件系统、块设备驱动程序等多个层次。
4. 外设I/O操作：包括对串口、并口、USB等外设进行读写操作。这类操作一般在驱动程序或者内核模块中完成。

9. 如何为Android设备添加新的硬件支持？

1. 确定硬件类型和接口
   首先，需要确定要添加的硬件类型和它使用的接口。例如，要添加一个新的传感器，就需要了解这个传感器的型号、接口类型等相关信息。

2. 准备驱动程序和固件
   根据硬件类型和接口类型，开发者需要准备相应的设备驱动程序。例如，对于一个SPI接口的传感器，在内核中需要为其实现SPI驱动程序，并且需要相应的设备固件文件。

3. 集成驱动程序和固件
   将驱动程序和固件集成到Android系统中。这通常需要进行编译，并将编译生成的模块或库文件打包到Android系统镜像中，或者作为模块动态加载到Android运行时中。

4. 配置系统和应用程序
   添加新的硬件支持还需要修改系统和应用程序的相关配置。例如，在系统配置文件中添加对新硬件的支持，或者在应用程序中通过调用硬件抽象层（HAL）接口来访问新硬件。

5. 测试和优化
   最后，需要对新硬件支持进行测试和优化。开发者需要验证新硬件的正确性和性能表现，并通过调整驱动程序和应用程序参数等方式进行优化。