Android硬件抽象層(HAL)深入剖析(一)
時間：2018-09-26 來源：未知
本文內容是基于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，上層應用不必知道下層硬件具體怎么實現工作的，它屏蔽了底層的實現細節。
它在整個android架構中的位置如下圖所示：
傳統的linux對硬件的操作基本上在內核空間的linux驅動程序中實現了，那么現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驅動呢？
而且hal屬于用戶空間，linux驅動屬于內核空間。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調用hal提供了統一的api，硬件開發商或者移植人員只需要按照框架開發即可，無需話費精力在與上層的交互上的實現上，將精力放在hal層本身的實現上即可。
2.從商業角度，許多硬件廠商不愿意將自己硬件相關一些核心的東西開源出去，假如將對自己硬件的驅動程序全部放入內核空間驅動程序實現，那么必須遵循GPL協議，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放在HAL層，而hal層位于用戶空間，不屬于linux內核，和android源碼一樣遵循的是appache協議，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hal層源碼分析一下hal到底是怎么樣個架構和實現原理，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通過jni調用硬件時，首先得獲取到hw_module_t結構體，也即是硬件模塊，有了這個才能再對硬件進行操作。那么我們來看看看看這兩個結構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;//硬件模塊方法結構體
/** 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的方法的結構體，里面不用看可以猜出肯定有一些函數指針，但是它里面只有一個函數指針。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,//打開硬件設備函數指針
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指針，open它是打開硬件模塊中硬件設備的函數。
然后是成員void* dso，它是打開硬件模塊相關的額設備之后返回的句柄給它，這個在后面看hw_get_module函數源碼的時候你就會明白。
b. 下面我們再來看看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么的。一個硬件模塊可能有多個硬件設備。
比如說，傳感器模塊，sensor_module,是一個硬件模塊，但是手機中的傳感器就對應的有好多種，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 /** 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);//關閉設備的函數指針
16 } 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。
后一個函數指針close指向的肯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，下次我們繼續，將結合源碼，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，硬件設備的，到底是怎么加載解析動態共享庫的。
