Android Q 打通应用层到 HAL 层--( HAL 模块实现)

从这篇文章开始准备研究应用层到HAL层的一整套流程，目标是写一个APP调用HAL的一个函数，在AOSP源码环境下进行开发，大概流程是：APP---->Framework service---->native----->HAL

什么是HAL

HAL全称Hardware Abstract Layer，硬件抽象层，它向下屏蔽了硬件的实现细节，向上提供了抽象接口，HAL是底层硬件和上层框架直接的接口，框架层通过HAL可以操作硬件设备，HAL的实现在用户空间

为什么需要HAL

我们知道Android是基于Linux进行开发的，传统的Linux对硬件的操作基本上都是在内核中，而Android把对硬件的操作分为了两部分，HAL和内核驱动，HAL实现在用户空间，驱动在内核空间，这是因为Linux内核中的代码是需要开源的。

(资料图片)

如果把对硬件的操作放在内核这会损害硬件厂商的利益，因为这是别人厂商的商业机密，而现在有了HAL层位于用户空间，硬件厂商就可以将自己的核心算法之类的放在HAL层，保护了自己的利益，这样Android系统才能得到更多厂商的支持

HAL实现的一般规则

每种硬件都对应了一个HAL模块，要向实现自己的HAL，必须满足HAL的相关规则，规则定义在源码hardward目录下，头文件hardward.h，C文件hardward.c hardward.h中定义了三个重要的结构体：

structhw_module_t;structhw_module_methods_t;structhw_device_t;

其实HAL的实现使用了C中结构体继承的技巧，当然这种继承并不是真正意义的继承，而是一种结构体强制转换，我们可以理解为继承

结构体hw_module_t代表HAL模块，自己定义的HAL模块必须包含一个自定义struct，且必须”继承” hw_module_t（即第一个变量必须为 hw_module_t），且模块的tag必须指定为HARDWARE_MODULE_TAG，代表这是HAL模块的结构体

结构体hw_module_methods_t代表模块的操作方法列表，它内部只有一个函数指针open，用来打开该模块下的设备

结构体hw_device_t代表该模块下的设备，自己定义的HAL模块必须包含一个结构体，且必须“继承” hw_device_t（即第一个变量必须为hw_device_t）

每个自定义HAL模块还有一个模块名和N个设备名（标识模块下的设备个数，一个模块可以有多个设备），

最后这个模块定义好之后还必须导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM，指向这个模块，HAL_MODULE_INFO_SYM定义在hardware.h中值为“HMI”

接下来就手动实现一个HAL模块，这个HAL提供一个加法函数 首先在hardware/libhardware/include/hardware目录下创建hello.h文件

#include#include#include//HAL模块名#defineHELLO_HARDWARE_MODULE_ID"hello"//HAL版本号#defineHELLO_MODULE_API_VERSION_1_0HARDWARE_MODULE_API_VERSION(0,1)//设备名#defineHARDWARE_HELLO"hello"//自定义HAL模块结构体typedefstructhello_module{structhw_module_tcommon;}hello_module_t;//自定义HAL设备结构体typedefstructhello_device{structhw_device_tcommon;//加法函数int(*additionTest)(conststructhello_device*dev,inta,intb,int*total);}hello_device_t;//给外部调用提供打开设备的函数staticinlineint_hello_open(conststructhw_module_t*module,hello_device_t**device){returnmodule->methods->open(module,HARDWARE_HELLO,(structhw_device_t**)device);}

我们可以看到在hello.h中自定义了两个结构体，分别继承hw_module_t和hw_device_t且在第一个变量，满足前面说的规则，另外定义在device结构体中的函数的第一个参数也必须是device结构体

接着在hardware/libhardware/modules/目录下创建一个hello的文件夹，里面包含一个hello.c和Android.bp，我们来看hello.c文件

#defineLOG_TAG"HelloHal"#include#include#include#include#include#include//加法函数实现staticintadditionTest(conststructhello_device*dev,inta,intb,int*total){if(!dev){return-1;}*total=a+b;return0;}//关闭设备函数staticinthello_close(hw_device_t*dev){if(dev){free(dev);return0;}else{return-1;}}//打开设备函数staticinthello_open(consthw_module_t*module,constchar__unused*id,hw_device_t**device){if(device==NULL){ALOGE("NULLdeviceonopen");return-1;}hello_device_t*dev=malloc(sizeof(hello_device_t));memset(dev,0,sizeof(hello_device_t));dev->common.tag=HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0;dev->common.module=(structhw_module_t*)module;dev->common.close=hello_close;dev->additionTest=additionTest;*device=&(dev->common);return0;}staticstructhw_module_methods_thello_module_methods={.open=hello_open,};//导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM，指向自定义模块hello_module_tHAL_MODULE_INFO_SYM={.common={.tag=HARDWARE_MODULE_TAG,.module_api_version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0,.hal_api_version=HARDWARE_HAL_API_VERSION,.id=HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,.name="DemoHelloHAL",.author="dongjiao.tang@tcl.com",.methods=&hello_module_methods,},};

前面我们说过，要想自定义的HAL模块被外部使用需要导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM，导出的这个模块结构体最重要的其实就是tag，id和methods，tag必须定义为HARDWARE_MODULE_TAG，id就是在hello.h中定义的模块名。

methods指向hello_module_methods地址，hello_module_methods指向结构体hw_module_methods_t，它里面的open函数指针作用是打开模块下的设备，它指向hello_open函数

hello_open

staticinthello_open(consthw_module_t*module,constchar__unused*id,hw_device_t**device){if(device==NULL){ALOGE("NULLdeviceonopen");return-1;}hello_device_t*dev=malloc(sizeof(hello_device_t));memset(dev,0,sizeof(hello_device_t));dev->common.tag=HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0;dev->common.module=(structhw_module_t*)module;dev->common.close=hello_close;dev->additionTest=additionTest;*device=&(dev->common);return0;}

其实hello_open函数也很简单，就是创建一个hello_device_t结构体，这是我们自定义HAL模块下的设备结构体，然后给这个结构体赋值，我们定义的加法函数additionTest赋值给设备结构体的函数指针，外部就可以使用。

因为这个HAL模块导出了符号HAL_MODULE_INFO_SYM，所以我们能通过模块id找到这个HAL模块，有了模块之后就可以调用它的hello_open函数打开设备，hello_open接收三个参数，module代表这个HAL模块，id代表要打开的是这个模块下哪一个设备，最后一个参数是一个二级指针，其实是我们自定义设备结构体指针的地址，传个地址过来就可以给这个设备结构体赋值。

这样最简单的一个HAL模块就定义好了，它仅仅提供了一个加法函数，对于Android.bp如下：最终编译成一个共享lib库

cc_library_shared{name:"hello.default",relative_install_path:"hw",proprietary:true,srcs:["hello.c"],header_libs:["libhardware_headers"],shared_libs:["liblog"],}

我们在根目录执行如下命令来编译一下：

mmmhardware/libhardware/modules/hello/

编译成功后生成了一个hello.default.so共享lib库

我们将这个so库push进手机/system/lib64路径下，接着需要写一个简单测试程序来测一下

我们在HAL模块目录下再创建一个test目录，test目录下创建一个HelloTest.cpp测试文件和一个Android.bp文件，目录结构如下：

HelloTest.cpp源码如下：

#include#include#include#defineTAG"HelloHal"intmain(){hello_device_t*hello_device=NULL;consthello_module_t*module=NULL;intret=hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,(conststructhw_module_t**)&module);if(!ret){ret=_hello_open((conststructhw_module_t*)module,&hello_device);}if(ret<0){ALOGD("gethello-halfailed.......");return-1;}inttotal=0;hello_device->additionTest(hello_device,3,5,&total);ALOGD("successstarthello-hal....total=%d",total);return0;}

通过hardware.c提供的hw_get_module函数，传递模块名获取对应的HAL模块，接着调用我们自定义的_hello_open函数通过获取到的模块打开设备，获取到设备之后，我们调用定义在设备结构体中的加法函数

Android.bp定义如下：

cc_binary{name:"hello_hal",srcs:["HelloTest.cpp"],shared_libs:["liblog","libhardware",],}

这个test会被编译成二进制可执行文件：hello_hal

我们将这个可执行文件push进手机system/bin目录，然后执行

可以看到log已经成功打印：

到此我们最简单的HAL就已经实现了，这个HAL并不设计底层驱动，实际开发中自己可以在设备结构体中定义函数访问底层硬件。

后续文章会接着写从native层通过HIDL访问HAL，以及framework层通过JNI访问native层，以及通过应用层APK通过AIDL访问framework层，打通应用层到HAL层的整个开发框架。

原文链接: https://blog.csdn.net/qq_34211365/article/details/105492973

关键词： 插入图片 可执行文件 一个模块