偶看新闻逆转裁判6 dlc 汉化版:Android中HAL如何向上层提供接口总结
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/06/03 02:01:53
参考文献:
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6573809
http://blog.csdn.net/hongtao_liu/article/details/6060734
建议阅读本文时先浏览以上两篇文章，本文是对上两篇文章在HAL对上层接口话题的一个总结.
1 什么是HAL
HAL的全称是Hardware Abstraction Layer,即硬件抽象层.其架构图如下:
Android的HAL是为了保护一些硬件提供商的知识产权而提出的，是为了避开linux的GPL束缚。思路是把控制硬件的动作都放到了 Android HAL中，而linux driver仅仅完成一些简单的数据交互作用，甚至把硬件寄存器空间直接映射到user space。而Android是基于Aparch的license，因此硬件厂商可以只提供二进制代码，所以说Android只是一个开放的平台，并不是一个开源的平台。也许也正是因为Android不遵从GPL，所以Greg Kroah-Hartman才在2.6.33内核将Andorid驱动从linux中删除。GPL和硬件厂商目前还是有着无法弥合的裂痕。Android 想要把这个问题处理好也是不容易的。
总结下来，Android HAL存在的原因主要有：
1. 并不是所有的硬件设备都有标准的linux kernel的接口
2. KERNEL DRIVER涉及到GPL的版权。某些设备制造商并不原因公开硬件驱动，所以才去用HAL方式绕过GPL。
3. 针对某些硬件，Android有一些特殊的需求.
2 与接口相关的几个结构体
首先来看三个与HAL对上层接口有关的几个结构体：
1struct hw_module_t; //模块类型 2struct hw_module_methods_t; //模块方法 3struct hw_device_t; //设备类型这几个数据结构是在Android工作目录/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h文件中定义.
3 解释
一般来说，在写HAL相关代码时都得包含这个hardware.h头文件，所以有必要先了解一下这个头文件中的内容.
001/* 002 * Copyright (C) 2008 The Android Open Source Project 003 * 004 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 005 * you may not use this file except in compliance with the License. 006 * You may obtain a copy of the License at 007 * 008 * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 009 * 010 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 011 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 012 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 013 * See the License for the specific language governing permissions and 014 * limitations under the License. 015 */016 017#ifndef ANDROID_INCLUDE_HARDWARE_HARDWARE_H 018#define ANDROID_INCLUDE_HARDWARE_HARDWARE_H 019 020#include 021 022#include 023 024#include 025#include 026 027__BEGIN_DECLS 028 029/* 030 * Value for the hw_module_t.tag field 031 */032 033#define MAKE_TAG_CONSTANT(A,B,C,D) (((A) << 24) | ((B) << 16) | ((C) << 8) | (D)) 034 035#define HARDWARE_MODULE_TAG MAKE_TAG_CONSTANT('H', 'W', 'M', 'T') 036#define HARDWARE_DEVICE_TAG MAKE_TAG_CONSTANT('H', 'W', 'D', 'T') 037 038struct hw_module_t; 039struct hw_module_methods_t; 040struct hw_device_t; 041 042/** 043 * Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM 044 * and the fields of this data structure must begin with hw_module_t 045 * followed by module specific information. 046 */047//每一个硬件模块都每必须有一个名为HAL_MODULE_INFO_SYM的数据结构变量，它的第一个成员的类型必须为hw_module_t 048typedef struct hw_module_t { 049 /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */050 uint32_t tag; 051 052 /** major version number for the module */053 uint16_t version_major; 054 055 /** minor version number of the module */056 uint16_t version_minor; 057 058 /** Identifier of module */059 const char *id; 060 061 /** Name of this module */062 const char *name; 063 064 /** Author/owner/implementor of the module */065 const char *author; 066 067 /** Modules methods */068 //模块方法列表,指向hw_module_methods_t* 069 struct hw_module_methods_t* methods; 070 071 /** module's dso */072 void* dso; 073 074 /** padding to 128 bytes, reserved for future use */075 uint32_t reserved[32-7]; 076 077} hw_module_t; 078 079typedef struct hw_module_methods_t { //硬件模块方法列表的定义，这里只定义了一个open函数 080 /** Open a specific device */081 int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id, //注意这个open函数明确指出第三个参数的类型为struct hw_device_t** 082 struct hw_device_t** device); 083} hw_module_methods_t; 084 085/** 086 * Every device data structure must begin with hw_device_t 087 * followed by module specific public methods and attributes. 088 */089//每一个设备数据结构的第一个成员函数必须是hw_device_t类型，其次才是各个公共方法和属性 090typedef struct hw_device_t { 091 /** tag must be initialized to HARDWARE_DEVICE_TAG */092 uint32_t tag; 093 094 /** version number for hw_device_t */095 uint32_t version; 096 097 /** reference to the module this device belongs to */098 struct hw_module_t* module; 099 100 /** padding reserved for future use */101 uint32_t reserved[12]; 102 103 /** Close this device */104 int (*close)(struct hw_device_t* device); 105 106} hw_device_t; 107 108/** 109 * Name of the hal_module_info 110 */111#define HAL_MODULE_INFO_SYM HMI 112 113/** 114 * Name of the hal_module_info as a string 115 */116#define HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR "HMI" 117 118/** 119 * Get the module info associated with a module by id. 120 * 121 * @return: 0 == success, <0 == error and *module == NULL 122 */123int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module); 124 125/** 126 * Get the module info associated with a module instance by class 'class_id' 127 * and instance 'inst'. 128 * 129 * Some modules types necessitate multiple instances. For example audio supports 130 * multiple concurrent interfaces and thus 'audio' is the module class 131 * and 'primary' or 'a2dp' are module interfaces. This implies that the files 132 * providing these modules would be named audio.primary..so and 133 * audio.a2dp..so 134 * 135 * @return: 0 == success, <0 == error and *module == NULL 136 */137int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst, 138 const struct hw_module_t **module); 139 140__END_DECLS 141 142#endif /* ANDROID_INCLUDE_HARDWARE_HARDWARE_H */由以上内容可以看出(typedef struct hw_module_t ,typedef struct hw_device_t)，如果我们要写一个自定义设备的驱动的HAL层时，我们得首先自定义两个数据结构:
假设我们要做的设备名为XXX:
在头文件中定义:XXX.h
01/*定义模块ID*/02#define XXX_HARDWARE_MODULE_ID "XXX" 03 04/*硬件模块结构体*/05//见hardware.h中的hw_module_t定义的说明，xxx_module_t的第一个成员必须是hw_module_t类型，其次才是模块的一此相关信息，当然也可以不定义， 06//这里就没有定义模块相关信息 07struct xxx_module_t { 08 struct hw_module_t common; 09}; 10 11/*硬件接口结构体*/12//见hardware.h中的hw_device_t的说明，要求自定义xxx_device_t的第一个成员必须是hw_device_t类型，其次才是其它的一些接口信息. 13struct xxx_device_t { 14 struct hw_device_t common; 15 //以下成员是HAL对上层提供的接口或一些属性 16 int fd; 17 int (*set_val)(struct xxx_device_t* dev, int val); 18 int (*get_val)(struct xxx_device_t* dev, int* val); 19};注:特别注意xxx_device_t的结构定义，这个才是HAL向上层提供接口函数的数据结构,其成员就是我们想要关心的接口函数.
接下来我们在实现文件XXX.c文件中定义一个xxx_module_t的变量:
01/*模块实例变量*/02struct xxx_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { //变量名必须为HAL_MODULE_INFO_SYM,这是强制要求的，你要写Android的HAL就得遵循这个游戏规则, 03 //见hardware.h中的hw_module_t的类型信息说明. 04 common: { 05 tag: HARDWARE_MODULE_TAG, 06 version_major: 1, 07 version_minor: 0, 08 id: XXX_HARDWARE_MODULE_ID, //头文件中有定义 09 name: MODULE_NAME, 10 author: MODULE_AUTHOR, 11 methods: &xxx_module_methods, //模块方法列表，在本地定义 12 } 13};注意到上面有HAL_MODULE_INFO_SYM变量的成员common中包含一个函数列表xxx_module_methods,而这个成员函数列表是在本地自定义的。那么这个成员函数列是不是就是HAL向上层提供函数的地方呢？很失望，不是在这里，前面我们已经说过了，是在 xxx_device_t中定义的,这个xxx_module_methods实际上只提供了一个open函数，就相当于只提供了一个模块初始化函数.其定义如下:
1/*模块方法表*/2static struct hw_module_methods_t xxx_module_methods = { 3 open: xxx_device_open 4};注意到，上边的函数列表中只列出了一个xxx_device_open函数，这个函数也是需要在本地实现的一个函数。前面说过，这个函数只相当于模块初始化函数。
那么HAL又到底是怎么将xxx_device_t中定义的接口提供到上层去的呢?
且看上面这个函数列表中唯一的一个xxx_device_open的定义:
01static int xxx_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, struct hw_device_t** device) { 02 struct xxx_device_t* dev; 03 dev = (struct hello_device_t*)malloc(sizeof(struct xxx_device_t));//动态分配空间 04 05 if(!dev) { 06 LOGE("Hello Stub: failed to alloc space"); 07 return -EFAULT; 08 } 09 10 memset(dev, 0, sizeof(struct xxx_device_t)); 11 //对dev->common的内容赋值， 12 dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG; 13 dev->common.version = 0; 14 dev->common.module = (hw_module_t*)module; 15 dev->common.close = xxx_device_close; 16 //对dev其它成员赋值 17 dev->set_val = xxx_set_val; 18 dev->get_val = xxx_get_val; 19 20 if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) { 21 LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno)); 22 free(dev); 23 return -EFAULT; 24 } 25 26 //输出&(dev->common),输出的并不是dev,而是&(dev->common)!(common内不是只包含了一个close接口吗?) 27 *device = &(dev->common); 28 LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully."); 29 30 return 0; 31}经验告诉我们，一般在进行模块初始化的时候，模块的接口函数也会“注册”，上面是模块初始化函数，那么接口注册在哪？于是我们找到*device =&(dev->common);这行代码，可问题是，这样一来，返回给调用者不是&(dev->common)吗？而这个 dev->common仅仅只包含了一个模块关闭接口！到底怎么回事？为什么不直接返回dev,dev下不是提供所有HAL向上层接口吗?
在回答上述问题之前，让我们先看一下这xxx_device_open函数原型,还是在hardware.h头文件中,找到下面几行代码:
1typedef struct hw_module_methods_t { 2 /** Open a specific device */3 int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id, 4 struct hw_device_t** device); 5 6} hw_module_methods_t;这是方法列表的定义，明确要求了方法列表中有且只一个open方法，即相当于模块初始化方法，且，这个方法的第三个参数明确指明了类型是struct hw_device_t **,而不是用户自定义的xxx_device_t,这也就是解译了在open函数实现内为什么输出的是&(dev->common)而不是dev了，原来返回的类型在hardware.h中的open函数原型中明确指出只能返回hw_device_t类型.
可是，dev->common不是只包含close接口吗？做为HAL的上层，它又是怎么"看得到"HAL提供的全部接口的呢?
接下来，让我们来看看做为HAL上层，它又是怎么使用由HAL返回的dev->common的:
参考: 在Ubuntu为Android硬件抽象层（HAL）模块编写JNI方法提供Java访问硬件服务接口 这篇文章,从中可以看到这么几行代码：
1/*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/ 2static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) { 3 return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device); 4}由此可见，返回的&(dev->common)最终会返回给struce hello_device_t **类型的输出变量device,换句话说，类型为hw_device_t的dev->common在初始化函数open返回后，会强制转化为 xxx_device_t来使用，终于明白了，原来如此！另外，在hardware.h中对xxx_device_t类型有说明，要求它的 第一个成员的类型必须是hw_device_t，原来是为了HAL上层使用时的强制转化的目的，如果xxx_device_t的第一个成员类型不是hw_device_t，那么HAL上层使用中强制转化就没有意义了，这个时候，就真的“看不到”HAL提供的接口了.
此外，在hardware.h头文件中，还有明确要求定义xxx_module_t类型时，明确要求第一个成员变量类型必须为hw_module_t，这也是为了方便找到其第一个成员变量common,进而找到本地定义的方法列表，从而调用open函数进行模块初始化.
综上所述，HAL是通过struct xxx_device_t这个结构体向上层提供接口的.
即：接口包含在struct xxx_device_t这个结构体内。
而具体执行是通过struct xxx_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM这个结构体变量的函数列表成员下的open函数来返回给上层的.
文章出处：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/7086273