参考文献:

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：

struct hw_module_t; //模块类型

struct hw_module_methods_t; //模块方法

struct hw_device_t; //设备类型,向上提供接口

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.

#ifndef ANDROID_INCLUDE_HARDWARE_HARDWARE_H

#define ANDROID_INCLUDE_HARDWARE_HARDWARE_H

#include

#include

#include

#include

__BEGIN_DECLS

#define MAKE_TAG_CONSTANT(A,B,C,D) (((A) <

#define HARDWARE_MODULE_TAG MAKE_TAG_CONSTANT('H', 'W', 'M', 'T')

#define HARDWARE_DEVICE_TAG MAKE_TAG_CONSTANT('H', 'W', 'D', 'T')

structhw_module_t;

structhw_module_methods_t;

structhw_device_t;

//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

typedefstructhw_module_t {

uint32_t tag;

uint16_t version_major;

uint16_t version_minor;

constchar*id;

constchar*name;

constchar*author;

//模块方法列表,指向hw_module_methods_t*

structhw_module_methods_t* methods;

void* dso;

uint32_t reserved[32-7];

} hw_module_t;

typedefstructhw_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

int(*open)(conststructhw_module_t* module,constchar* 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**

structhw_device_t** device);

} hw_module_methods_t;

//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

typedefstructhw_device_t {

uint32_t tag;

uint32_t version;

structhw_module_t* module;

uint32_t reserved[12];

int(*close)(structhw_device_t* device);

} hw_device_t;

#define HAL_MODULE_INFO_SYM HMI

#define HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR "HMI"

inthw_get_module(constchar*id,conststructhw_module_t **module);

inthw_get_module_by_class(constchar*class_id,constchar*inst,

conststructhw_module_t **module);

__END_DECLS

#endif

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

#define XXX_HARDWARE_MODULE_ID "XXX"

//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，

//这里就没有定义模块相关信息

structxxx_module_t {

structhw_module_t common;

};

//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.

structxxx_device_t {

structhw_device_t common;

//以下成员是HAL对上层提供的接口或一些属性

intfd;

int(*set_val)(structxxx_device_t* dev,intval);

int(*get_val)(structxxx_device_t* dev,int* val);

};

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:

structxxx_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,

//见hardware.h中的hw_module_t的类型信息说明.它是一个宏定义：#define

HAL_MODULE_INFO_SYM HMI

common: {

tag: HARDWARE_MODULE_TAG,

version_major: 1,

version_minor: 0,

id: XXX_HARDWARE_MODULE_ID,//头文件中有定义

name: MODULE_NAME,

author: MODULE_AUTHOR,

methods: &xxx_module_methods,//模块方法列表，在本地定义

}

};

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:

staticstructhw_module_methods_t xxx_module_methods = {

open: xxx_device_open

};

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:

staticintxxx_device_open(conststructhw_module_t* module,constchar* name,structhw_device_t** device) {

structxxx_device_t* dev;

dev = (structhello_device_t*)malloc(sizeof(structxxx_device_t));//动态分配空间

if(!dev) {

LOGE("Hello Stub: failed to alloc space");

return-EFAULT;

}

memset(dev, 0,sizeof(structxxx_device_t));

//对dev->common的内容赋值，

dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;

dev->common.version = 0;

dev->common.module = (hw_module_t*)module;

dev->common.close = xxx_device_close;

//对dev其它成员赋值

dev->set_val = xxx_set_val;

dev->get_val = xxx_get_val;

if((dev->fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR)) == -1) {

LOGE("Hello Stub: failed to open /dev/hello -- %s.", strerror(errno));

free(dev);

return-EFAULT;

}

//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?)

*device = &(dev->common);

LOGI("Hello Stub: open /dev/hello successfully.");

return0;

}

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:

typedefstructhw_module_methods_t {

int(*open)(conststructhw_module_t* module,constchar* id,

structhw_device_t** device);

} 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:

staticinlineinthello_device_open(consthw_module_t* module,structhello_device_t** device) {

returnmodule->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (structhw_device_t**)device);

}

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.