硬件抽象层接口方法

1hardware模块的方式

Android的libhardware库提供一种不依赖编译时绑定，可以动态加载硬件抽象层

硬件模块方法的硬件抽象层架构

Android HAL_第2张图片

在使用硬件抽象层的过程中，Android系统的框架层将调用libhardware的接口，根据每一个模块的id，将在指定路径动态打开dlopen各个模块，然后找到符号dlsym,调用硬件模块中的各个接口。

在led.h中定义的id

#defineLED_HARDWARE_MODULE_ID"led"

Libhardware的接口在以下目录中定义

hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h

/**

*Everyhardwaremodulemusthaveadatastructurenamed HAL_MODULE_INFO_SYM

*andthefieldsofthisdatastructuremustbeginwithhw_module_t

*followedbymodulespecificinformation.

结构体一 struct hw_module_t 结构体用于定义硬件模块的格式typedef struct hw_module_t {    uint32_t tag;    /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */    uint16_t version_major; /** 主版本号 */    uint16_t version_minor;/** 次版本号*/    const char *id;   /*模块标识*/    const char *name;//模块的名称    const char *author;//模块的作者    struct hw_module_methods_t* methods;   /** 模块方法*/    void* dso;  /** 模块的 dso */    uint32_t reserved[32-7];    /** 填充字节，为以后使用*/} hw_module_t;/********************************************************************/在led.h里定义struct led_module_t {   struct hw_module_t common;};/**struch hw_module_t结构体定义了一个硬件模块的信息，在各个具体硬件模块中，需要以这个结构体为第一个成员，即表示继承了这个结构体。*/在led.cpp里定义extern "C" const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {    common: {        tag: HARDWARE_MODULE_TAG,        version_major: 1,        version_minor: 0,        id: LED_HARDWARE_MODULE_ID,        name: "Sample LED Stub",        author: "The Forlinx Open Source Project",        methods: &led_module_methods,    }};结构体二 struct hw_module_methods_t 是一个表示模块方法的结构体。hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h中定义typedef struct hw_module_methods_t {    /** 打开设备的方法 */    int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,            struct hw_device_t** device);} hw_module_methods_t;struct hw_module_methods_t结构体只包含了一个打开模块的函数指针，这个结构体也作为struct hw_module_t结构体的一个成员/**************************************************************************/static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {    open: led_device_open};结构体三 struct hw_device_t 表示一个硬件设备hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h中定义typedef struct hw_device_t {    uint32_t tag;  /** tag must be initialized to HARDWARE_DEVICE_TAG */    uint32_t version;//hw_device_t的版本号    struct hw_module_t* module;//引用这个设备属于的硬件模块uint32_t reserved[12];//填充保留字节int (*close)(struct hw_device_t* device);//关闭设备} hw_device_t;struct hw_device_t 也是需要被具体实现的结构体包含使用，一个硬件模块可以包含多个硬件设备/*****************************************************************************/led.hstruct led_control_device_t {   struct hw_device_t common;   int fd;   /* supporting control APIs go here */   int (*set_on)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);   int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);};

硬件的具体调用流程如下1）通过id得到硬件模块#define LED_HARDWARE_MODULE_ID "led"2）从硬件模块中得到hw_module_methods_t，打开得到硬件设备hw_device_t open: led_device_openstatic int led_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name,        struct hw_device_t** device) {//打开后得到设备硬件devstruct led_control_device_t *dev;dev = (struct led_control_device_t *)malloc(sizeof(*dev));memset(dev, 0, sizeof(*dev));dev->common.tag =  HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version = 0;//hw_module_t的版本号dev->common.module = (struct hw_module_t*)module;dev->common.close = led_device_close;/********调用hw_device_t中的各个方法****************/dev->set_on = led_on;dev->set_off = led_off;
 *device = &dev->common;//引用这个设备属于的硬件模块
g_fd = open("/dev/leds0", 0);if (g_fd < 0) { g_fd = open("/dev/leds", 0);} if(g_fd<0) { LOGI("LED Stub: open /dev/leds fail."); }else { LOGI("LED Stub: open /dev/leds success ."); }return 0;}3）调用hw_device_t中的各个方法4）通过hw_device_t的close关闭设备


                    
            在以上流程中还需要libhardware提供一个得到模块的函数，hw_get_module
 在hardware.h中定义
 /**
 * Get the module info associated with a module by id.
 * @return: 0 == success, <0 == error and *pHmi == NULL
 */
 int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module);
 
        
hw_get_module()函数的实现在hardware/libhardware/hardware.c文件中实现int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module) {    int status;    int i;    const struct hw_module_t *hmi = NULL;    char prop[PATH_MAX];    char path[PATH_MAX];    /*     * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on     * the same .so will simply increment a refcount (and not load     * a new copy of the library).     * We also assume that dlopen() is thread-safe.     */    /* Loop through the configuration variants looking for a module */    for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++) {        if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {            if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {                continue;            }            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",                    HAL_LIBRARY_PATH1, id, prop);//得到模块的名称            if (access(path, R_OK) == 0) break;            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",                     HAL_LIBRARY_PATH2, id, prop);            if (access(path, R_OK) == 0) break;        } else {            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",//得到默认模块的名称                     HAL_LIBRARY_PATH1, id);            if (access(path, R_OK) == 0) break;//找到模块然后退出        }    }    status = -ENOENT;    if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {        /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try         * to load a different variant. */        status = load(id, path, module);    }    return status;}hw_get_module()函数执行的是一个动态查找的过程，找到硬件动态库*.so打开，当没有动态库的时候，将打开默认的库文件*default.so在hw_get_module（）函数中调用的load（）函数,在hardware.c中其主要内容如下/** * Load the file defined by the variant and if successful * return the dlopen handle and the hmi. * @return 0 = success, !0 = failure. */static int load(const char *id,        const char *path,        const struct hw_module_t **pHmi){    int status;    void *handle;    struct hw_module_t *hmi;    /*     * load the symbols resolving undefined symbols before     * dlopen returns. Since RTLD_GLOBAL is not or'd in with     * RTLD_NOW the external symbols will not be global     */    handle = dlopen(path, RTLD_NOW);进行动态库的打开    if (handle == NULL) {        char const *err_str = dlerror();        LOGE("load: module=%s\n%s", path, err_str?err_str:"unknown");        status = -EINVAL;        goto done;    }    /* Get the address of the struct hal_module_info. */    const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR;    hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);    if (hmi == NULL) {        LOGE("load: couldn't find symbol %s", sym);        status = -EINVAL;        goto done;    }    /* Check that the id matches */    if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {        LOGE("load: id=%s != hmi->id=%s", id, hmi->id);        status = -EINVAL;        goto done;    }    hmi->dso = handle;    /* success */    status = 0;    done:    if (status != 0) {        hmi = NULL;        if (handle != NULL) {            dlclose(handle);            handle = NULL;        }    } else {        LOGV("loaded HAL id=%s path=%s hmi=%p handle=%p",                id, path, *pHmi, handle);    }    *pHmi = hmi;    return status;}/********************************************************************/load()函数实际上执行了一个动态的打开dlopen和动态取出符号dlsym的过程，这个过程解除了在编译时的Android本地框架对特有硬件模块依赖硬件模块的调用方式如下/----------------------------------------------------------------------------------------------------/xxx_module_t*gModule;xxx_device_t*gDevice;{xxx_module_t const *module;err = hw_get_module(XXXX_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_moeule_t **)&module);gModule = (xxxx_module_t *)module;gModule->ModuleFunction();//调用模块中的函数gDevice->DeviceFunction();//调用设备中的函数}通常情况下，硬件模块调用者是Android中的本地框架层libhardware的接口头文件中，除了hardware.h之外，其他各个头文件是相互并列的，每一个文件表示了一种硬件抽象层lights.h背光和指示灯模块copybit.h位复制模块overlay.h叠加视频抽象层模块qemud.hQEMU的守护进程模块sensors.h传感器模块gralloc.h用于显示的模块gprs.hGPRS模块

2直接接口方式
hardware_legacy库中提供了一些各自独立的接口，由用户实现后形成库，被直接连接到系统中，这是实现硬件抽象层最直接的方式。
hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy
hardware_legacy库中包含了几个C接口的文件，power,wifi,vibrator,在开发一个新的硬件系统时，可以根据需要去实现这几个库，也可以使用系统默认的实现方式。
这种做法实际上并没有完全将硬件抽象层和Android的本地框架分开，其好处是接口的定义和实现比较简单
3C++的继承实现方式
使用C++类的继承方式实现硬件抽象层


                    在这种实现方式中，具体的硬件抽象层通常要求被编译成为指定的名称的动态库，由本地框架库连接它，通用的实现被编译成静态库*.a，本地框架库连接这些静态库的时候，其实就是包含了它们在其中。使用特定硬件抽象层还是通用的硬件抽象层，通常需要根据宏来指定
            Camera和Audio系统使用的是C++类的继承方式
        
参考文献：《Android 系统级深入开发--移植与调试》

Android HAL

硬件抽象层接口方法

1hardware模块的方式

2直接接口方式

3C++的继承实现方式

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