Android HAL是什么?

本文內(nèi)容是基于Android4.0源碼分析得到。

android HAL是什么?為什么有它?

硬件抽象層是介于android內(nèi)核kernel和上層之間的抽象出來的一層結(jié)構(gòu)。他是對linux驅(qū)動的一個封裝，對上層提供統(tǒng)一接口，上層應(yīng)用不必知道下層硬件具體怎么實現(xiàn)工作的，它屏蔽了底層的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

它在整個android架構(gòu)中的位置如下圖所示：

傳統(tǒng)的linux對硬件的操作基本上在內(nèi)核空間的linux驅(qū)動程序中實現(xiàn)了，那么現(xiàn)在為什么那么多此一舉把對硬件的操作分為兩部分，hal和linux驅(qū)動呢?

而且hal屬于用戶空間，linux驅(qū)動屬于內(nèi)核空間。其實并不多余。那么為什么要高出這么個東西，理由是很多的：

1.谷歌搭好了hal的框架，為上層framework打通過jni調(diào)用hal提供了統(tǒng)一的api，硬件開發(fā)商或者移植人員只需要按照框架開發(fā)即可，無需話費(fèi)精力在與上層的交互上的實現(xiàn)上，將精力放在hal層本身的實現(xiàn)上即可。

2.從商業(yè)角度，許多硬件廠商不愿意將自己硬件相關(guān)一些核心的東西開源出去，假如將對自己硬件的驅(qū)動程序全部放入內(nèi)核空間驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)，那么必須遵循GPL協(xié)議，是必需開源的。有了HAL層之后，他們可以把一些核心的算法之類的東西的實現(xiàn)放在HAL層，而hal層位于用戶空間，不屬于linux內(nèi)核，和android源碼一樣遵循的是appache協(xié)議，這個是可以開源或者不開的。

搞清楚了hal的存在意義，下面來根據(jù)hal層源碼分析一下hal到底是怎么樣個架構(gòu)和實現(xiàn)原理，深入剖析一下。

android hal層的代碼主要位于/hardware/libhardware下面我們從上往下走。

在hal層中，各類硬件的都是以硬件模塊的形式描述的hal層中是用hw_module_t結(jié)構(gòu)體來描述的，而每一類硬件模塊中又有各個獨(dú)立的硬件，hal中是用hw_device_t結(jié)構(gòu)體來描述的。

上層app通過jni調(diào)用硬件時，首先得獲取到hw_module_t結(jié)構(gòu)體，也即是硬件模塊，有了這個才能再對硬件進(jìn)行操作。那么我們來看看看看這兩個結(jié)構(gòu)體定義是什么樣子的。

它們的定義在/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h里面。

a. hw_module_t表示硬件模塊，它主要包含了一些硬件模塊的信息，結(jié)構(gòu)體的定義：

/**

* Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM

* and the fields of this data structure must begin with hw_module_t

* followed by module specific information.

*/

typedef struct hw_module_t {

/** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */

uint32_t tag; //tag，根據(jù)引文注釋可以看到必須被初始化為HARDWARE_MODULE_TAG

/** major version number for the module */

uint16_t version_major;//主版本號

/** minor version number of the module */

uint16_t version_minor;//次版本號

/** Identifier of module */

const char *id;//模塊id字符串

/** Name of this module */

const char *name;//模塊名

/** Author/owner/implementor of the module */

const char *author;//作者

/** Modules methods */

struct hw_module_methods_t* methods;//硬件模塊方法結(jié)構(gòu)體

/** module's dso */

void* dso;//打開硬件模塊的庫時得到的句柄

/** padding to 128 bytes, reserved for future use */

uint32_t reserved[32-7];

} hw_module_t;

前面tag，name那幾個成員屬性就不說了，看了注釋相信大家都知道了，下面看看hw_module_methods_t,這個指針methods它指向的是與本硬件模塊相關(guān)的方法的結(jié)構(gòu)體，里面不用看可以猜出肯定有一些函數(shù)指針，但是它里面只有一個函數(shù)指針。可以看看定義：

1 typedef struct hw_module_methods_t {

2 /** Open a specific device */

3 int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,//打開硬件設(shè)備函數(shù)指針

4 struct hw_device_t** device);

5 } hw_module_methods_t;

我們可以看到確實只有一個函數(shù)指針，open它是打開硬件模塊中硬件設(shè)備的函數(shù)。

然后是成員void* dso，它是打開硬件模塊相關(guān)的額設(shè)備之后返回的句柄給它，這個在后面看hw_get_module函數(shù)源碼的時候你就會明白。

b. 下面我們再來看看hw_device_t結(jié)構(gòu)體,這個結(jié)構(gòu)體主要是用來描述模塊中硬件設(shè)備的屬性信息什么的。一個硬件模塊可能有多個硬件設(shè)備。

比如說，傳感器模塊，sensor_module,是一個硬件模塊，但是手機(jī)中的傳感器就對應(yīng)的有好多種，比如加速度acc_sensor,磁傳感器M_sensor等，那么他們都屬于sensor_module,但是他們有都有自己的hw_device_t結(jié)構(gòu)體來描述。hw_device_t定義：

1 /**

2 * Every device data structure must begin with hw_device_t

3 * followed by module specific public methods and attributes.

4 */

5 typedef struct hw_device_t {

6 /** tag must be initialized to HARDWARE_DEVICE_TAG */

7 uint32_t tag; //設(shè)備tag

8 /** version number for hw_device_t */

9 uint32_t version;//版本

10 /** reference to the module this device belongs to */

11 struct hw_module_t* module;//本設(shè)備歸屬的硬件模塊

12 /** padding reserved for future use */

13 uint32_t reserved[12];//保留

14 /** Close this device */

15 int (*close)(struct hw_device_t* device);//關(guān)閉設(shè)備的函數(shù)指針

16 } hw_device_t;

其中，第三個成員module指向的是這個設(shè)備歸屬的硬件模塊結(jié)構(gòu)體。

最后一個函數(shù)指針close指向的肯定是關(guān)閉設(shè)備的函數(shù)。

恩，到此，hal的主要的兩個結(jié)構(gòu)體講完了，下次我們繼續(xù)，將結(jié)合源碼，看看hal層到底是怎么工作的，看看上層怎么獲取到硬件模塊，硬件設(shè)備的，到底是怎么加載解析動態(tài)共享庫的。