android - 如何绕过 Java 在 Android Things 上执行 GPIO

Question

我一直在尝试使用 NDK 通过 Android 设备访问 Raspberry Pi 上的 GPIO，但在尝试了几种方法后，我总是发现某种安全墙阻止我访问它。

动机是我使用 Java API 从 GPIO 获得的速度缓慢。作为基本引用，我能够以大约 2KHz 的频率打开和关闭它，这恰好是 this list 中最差的一个。 .另见 What is Android Things Raspberry Pi GPIO max frequency? ，到目前为止还没有答案，我在其中添加了有关 Java 速度的评论。事实上，这项工作的动机是我在检查该问题时得到的结果。

目前最好的方法是尝试类似于 Debian 下的 sysfs 所采取的方法。从这个意义上讲，代码似乎是公平的，但在以 root 身份运行之后，将应用程序安装为系统应用程序(通过将其移动到/system/app)和 chmod a+rw /sys/class/gpio/下的几个不同的东西 和 /sys/class/gpio/gpio24/ 还有 /dev/gpiomem 这就是我得到的:

01-27 12:54:47.069  8412  8412 I NativeHelper: Call native = hello from helper java class
01-27 12:54:47.079  8412  8412 I NativeHelper: Open pin true
01-27 12:54:47.080  8412  8412 F libc    : Fatal signal 4 (SIGILL), code 1, fault addr 0xaf2e039c in tid 8412 (le.thingssample)
01-27 12:54:47.081   128   128 W         : debuggerd: handling request: pid=8412 uid=10028 gid=10028 tid=8412
01-27 12:54:47.066  8412  8412 I le.thingssample: type=1400 audit(0.0:211): avc: denied { write } for name="export" dev="sysfs" ino=854 scontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tcontext=u:object_r:sysfs:s0 tclass=file permissive=1
01-27 12:54:47.076  8412  8412 I le.thingssample: type=1400 audit(0.0:212): avc: denied { open } for path="/sys/class/gpio/export" dev="sysfs" ino=854 scontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tcontext=u:object_r:sysfs:s0 tclass=file permissive=1
01-27 12:54:47.166  8427  8427 F DEBUG   : *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***
01-27 12:54:47.166  8427  8427 F DEBUG   : Build fingerprint: 'generic/iot_rpi3/rpi3:7.0/NIF73/3565696:userdebug/test-keys'
01-27 12:54:47.166  8427  8427 F DEBUG   : Revision: '0'
01-27 12:54:47.166  8427  8427 F DEBUG   : ABI: 'arm'
01-27 12:54:47.167  8427  8427 F DEBUG   : pid: 8412, tid: 8412, name: le.thingssample  >>> com.amazingapps.sample.thingssample <<<
01-27 12:54:47.167  8427  8427 F DEBUG   : signal 4 (SIGILL), code 1 (ILL_ILLOPC), fault addr 0xaf2e039c
01-27 12:54:47.167  8427  8427 F DEBUG   :     r0 00000000  r1 b1f5e59f  r2 b1f5e59f  r3 af2e1c55
01-27 12:54:47.167  8427  8427 F DEBUG   :     r4 00000000  r5 be8e35fc  r6 acca3230  r7 be8e35d8
01-27 12:54:47.167  8427  8427 F DEBUG   :     r8 be8e36f8  r9 acc85400  sl 00000000  fp be8e3684
01-27 12:54:47.168  8427  8427 F DEBUG   :     ip be8e3590  sp be8e3598  lr ae7fbd2b  pc af2e039c  cpsr 60000030
01-27 12:54:47.170  8427  8427 F DEBUG   :
01-27 12:54:47.170  8427  8427 F DEBUG   : backtrace:
01-27 12:54:47.170  8427  8427 F DEBUG   :     #00 pc 0000139c  /data/app/com.amazingapps.sample.thingssample-1/lib/arm/libsample.so (Java_com_amazingapps_sample_thingssample_ndk_NativeHelper_doAll+59)
01-27 12:54:47.170  8427  8427 F DEBUG   :     #01 pc 002c8cb3  /data/app/com.amazingapps.sample.thingssample-1/oat/arm/base.odex (offset 0x2af000)
01-27 12:54:48.133   408  8432 W ActivityManager:   Force finishing activity com.amazingapps.sample.thingssample/.view.MainActivity
01-27 12:54:48.137   128   128 W         : debuggerd: resuming target 8412
01-27 12:54:48.138   408   427 I BootReceiver: Copying /data/tombstones/tombstone_02 to DropBox (SYSTEM_TOMBSTONE)
01-27 12:54:48.228  8433  8433 W crash_reporter: Received crash notification for app_process32[8412] sig 4, user 10028 (handling)
01-27 12:54:48.233  8433  8433 I crash_reporter: State of crashed process [8412]: S (sleeping)
01-27 12:54:48.226  8433  8433 I crash_reporter: type=1400 audit(0.0:213): avc: denied { search } for name="8412" dev="proc" ino=214991 scontext=u:r:crash_reporter:s0 tcontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tclass=dir permissive=1
01-27 12:54:48.226  8433  8433 I crash_reporter: type=1400 audit(0.0:214): avc: denied { read } for name="exe" dev="proc" ino=217417 scontext=u:r:crash_reporter:s0 tcontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tclass=lnk_file permissive=1
01-27 12:54:48.226  8433  8433 I crash_reporter: type=1400 audit(0.0:215): avc: denied { read } for scontext=u:r:crash_reporter:s0 tcontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tclass=file permissive=1
01-27 12:54:48.226  8433  8433 I crash_reporter: type=1400 audit(0.0:216): avc: denied { open } for path="/proc/8412/status" dev="proc" ino=216902 scontext=u:r:crash_reporter:s0 tcontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tclass=file permissive=1
01-27 12:54:48.226  8433  8433 I crash_reporter: type=1400 audit(0.0:217): avc: denied { getattr } for path="/proc/8412/status" dev="proc" ino=216902 scontext=u:r:crash_reporter:s0 tcontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tclass=file permissive=1
01-27 12:54:48.672   408   422 W ActivityManager: Activity pause timeout for ActivityRecord{f2233fb u0 com.amazingapps.sample.thingssample/.view.MainActivity t86 f}

通过 chmod a+rw/sys/class/gpio/export 至少我得到了不同并且可以打开和关闭 pin，通过方法返回值验证并检查 /sys/class/gpio/gpio24.

我正在使用以下代码在 Raspberry Pi 3 上尝试:https://github.com/fmatosqg/androidthings_ndk/tree/SO_question

在另一种方法中，我尝试直接在 java 中加载 libperipheralman.so，希望调用它的函数(显然这是 GPIO setValue() 所在的位置)，但这次我遇到了一个不同的一些库的子集被某些安全问题拒绝加载的问题。请参阅关于他们不允许开发人员访问所有 .so 的 Nougat 文档，因为出于向后/ future 兼容性的目的。

我想任何跳过使用 Java VM/Dalvik 的实现也有可能让我更接近我的目标，即在 .apk 上获得不错的 GPIO 速度，但我不知道是否有任何方法有效on rpi3 + debian 可以在这里使用。

Answer 1

编辑:

每次您要运行该应用程序时运行类似的代码(适用于 pin 24，替换为您喜欢的 pin):

cd /sys/class/gpio
su root chmod a+w export
echo 24 > export
su root chmod a+w gpio24/direction
su root chmod a+w gpio24/value

ls gpio24/ -l

不幸的是，调用 execl 返回 -1，系统返回 32256，因此无法替代此手动步骤。即使尝试 system("/system/bin/date >/storage/self/primary/now "); 也会得到 32256。

然后将一个脚本放在一起，该脚本监听命名管道并基于该脚本运行上述代码。在使用 su 和 chmod 使其易于运行后，我将一个 C 代码放在一起，该代码将写入同一个管道。添加 300ms 等待管道被读取，我将开始从 apk 内部的 C 代码写入 gpio23/direction 和 gpio/value。

Led 亮起，一旦我优化 C 代码以获得更紧密的循环，我就会发布一些速度基准测试。

这里有完整的解决方案 https://github.com/fmatosqg/androidthings_ndk/tree/SO_answer .查看 README.md 以获取说明。

为了让它变得更好，我需要调试命名管道读取，因为有时我会读取错误的信息。并使脚本在启动时启动。