Android硬件抽象層(HAL)深刻剖析(一)

做爲一個搞android驅動或者說搞底層的人，我以爲對於hal那是必需要掌握的，並且必須達到必定深度，因而我總結了一下，將整個本身的分析思路寫下來。

主要是看android源代碼，根據源代碼獲得的思路。(看源代碼比看什麼著做書籍都管用)

android HAL是什麼？爲何有它？

硬件抽象層是介於android內核kernel和上層之間的抽象出來的一層結構。他是對linux驅動的一個封裝，對上層提供統一接口，上層應用沒必要知道下層硬件具體怎麼實現工做的，它屏蔽了底層的實現細節。

它在整個android架構中的位置以下圖所示：

傳統的linux對硬件的操做基本上在內核空間的linux驅動程序中實現了，那麼如今爲何那麼畫蛇添足把對硬件的操做分爲兩部分，hal和linux驅動呢？

並且hal屬於用戶空間，linux驅動屬於內核空間。其實並很少餘。那麼爲何要高出這麼個東西，理由是不少的：

1.谷歌搭好了hal的框架，爲上層framework打經過jni調用hal提供了統一的api，硬件開發商或者移植人員只須要按照框架開發便可，無需話費精力在與上層的交互上的實現上，將精力放在hal層自己的實現上便可。

2.從商業角度，許多硬件廠商不肯意將本身硬件相關一些核心的東西開源出去，假如將對本身硬件的驅動程序所有放入內核空間驅動程序實現，那麼必須遵循GPL協議，是必需開源的。有了HAL層以後，他們能夠把一些核心的算法之類的東西的實現放在HAL層，而hal層位於用戶空間，不屬於linux內核，和android源碼同樣遵循的是appache協議，這個是能夠開源或者不開的。

 

搞清楚了hal的存在乎義，下面來根據hal層源碼分析一下hal究竟是怎麼樣個架構和實現原理，深刻剖析一下。

android hal層的代碼主要位於/hardware/libhardware下面咱們從上往下走。

在hal層中，各種硬件的都是以硬件模塊的形式描述的hal層中是用hw_module_t結構體來描述的，而每一類硬件模塊中又有各個獨立的硬件，hal中是用hw_device_t結構體來描述的。

上層app經過jni調用硬件時，首先得獲取到hw_module_t結構體，也便是硬件模塊，有了這個才能再對硬件進行操做。那麼咱們來看看看看這兩個結構體定義是什麼樣子的。

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

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，結構體的定義：

/**
 * 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，根據引文註釋能夠看到必須被初始化爲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;//做者

    /** Modules methods */
    struct hw_module_methods_t* methods;//硬件模塊方法結構體

    /** module's dso */
    void* dso;//打開硬件模塊的庫時獲得的句柄

    /** 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，看了註釋相信你們都知道了，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的方法的結構體，裏面不用看能夠猜出確定有一些函數指針，可是它裏面只有一個函數指針。能夠看看定義：

1 typedef struct hw_module_methods_t {
2     /** Open a specific device */
3     int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,//打開硬件設備函數指針
4             struct hw_device_t** device);
5 
6 } hw_module_methods_t;

咱們能夠看到確實只有一個函數指針，open它是打開硬件模塊中硬件設備的函數。

而後是成員void* dso，它是打開硬件模塊相關的額設備以後返回的句柄給它，這個在後面看hw_get_module函數源碼的時候你就會明白。

b.  下面咱們再來看看hw_device_t結構體,這個結構體主要是用來描述模塊中硬件設備的屬性信息什麼的。一個硬件模塊可能有多個硬件設備。

好比說，傳感器模塊，sensor_module,是一個硬件模塊，可是手機中的傳感器就對應的有好多種，好比加速度acc_sensor,磁傳感器M_sensor等，那麼他們都屬於sensor_module,可是他們有都有本身的

hw_device_t結構體來描述。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;   //設備tag
 8 
 9     /** version number for hw_device_t */
10     uint32_t version;//版本
11 
12     /** reference to the module this device belongs to */
13     struct hw_module_t* module;//本設備歸屬的硬件模塊
14 
15     /** padding reserved for future use */
16     uint32_t reserved[12];//保留
17 
18     /** Close this device */
19     int (*close)(struct hw_device_t* device);//關閉設備的函數指針
20 
21 } hw_device_t;

其中，第三個成員module指向的是這個設備歸屬的硬件模塊結構體。

最後一個函數指針close指向的確定是關閉設備的函數。

 

恩，到此，hal的主要的兩個結構體講完了，下次咱們繼續，將結合源碼，看看hal層究竟是怎麼工做的，看看上層怎麼獲取到硬件模塊，硬件設備的，究竟是怎麼加載解析動態共享庫的。