android HAL简记
16lz
2022-01-03
硬件抽象层是位于用户空间的Android系统和位于内核空间的Linux驱动程序中间的一个层次
Android系统实际关心的只是硬件抽像层，并不关心驱动程序，将Android系统的部分功能和Linux中的驱动程序隔
离，Android不依赖于Linux的驱动程序。
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
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structhw_module_t结构体用于定义硬件模块的格式
- typedefstructhw_module_t{
- uint32_ttag;/**tagmustbeinitializedtoHARDWARE_MODULE_TAG*/
- uint16_tversion_major;/**主版本号*/
- uint16_tversion_minor;/**次版本号*/
- constchar*id;/*模块标识*/
- constchar*name;//模块的名称
- constchar*author;//模块的作者
- structhw_module_methods_t*methods;/**模块方法*/
- void*dso;/**模块的dso*/
- uint32_treserved[32-7];/**填充字节，为以后使用*/
- }hw_module_t;
- /********************************************************************/
- 在led.h里定义
- structled_module_t{
- structhw_module_tcommon;
- };
- /*
- *struchhw_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"conststructled_module_tHAL_MODULE_INFO_SYM={
- common:{
- tag:HARDWARE_MODULE_TAG,
- version_major:1,
- version_minor:0,
- id:LED_HARDWARE_MODULE_ID,
- name:"SampleLEDStub",
- author:"TheForlinxOpenSourceProject",
- methods:&led_module_methods,
- }
- };
- 结构体二structhw_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
- typedefstructhw_module_methods_t{
- /**打开设备的方法*/
- int(*open)(conststructhw_module_t*module,constchar*id,
- structhw_device_t**device);
- }hw_module_methods_t;
- structhw_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structhw_module_t结构体的一个成员
- /**************************************************************************/
- staticstructhw_module_methods_tled_module_methods={
- open:led_device_open
- };
- 结构体三structhw_device_t表示一个硬件设备
- hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h中定义
- typedefstructhw_device_t{
- uint32_ttag;/**tagmustbeinitializedtoHARDWARE_DEVICE_TAG*/
- uint32_tversion;//hw_device_t的版本号
- structhw_module_t*module;//引用这个设备属于的硬件模块
- uint32_treserved[12];//填充保留字节
- int(*close)(structhw_device_t*device);//关闭设备
- }hw_device_t;
- structhw_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.h
- structled_control_device_t{
- structhw_device_tcommon;
- intfd;
- /*supportingcontrolAPIsgohere*/
- int(*set_on)(structled_control_device_t*dev,int32_tled);
- int(*set_off)(structled_control_device_t*dev,int32_tled);
- };
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
- #defineLED_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_open
- staticintled_device_open(conststructhw_module_t*module,constchar*name,
- structhw_device_t**device)
- {
- //打开后得到设备硬件dev
- structled_control_device_t*dev;
- dev=(structled_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=(structhw_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("LEDStub:open/dev/ledsfail.");
- }else{
- LOGI("LEDStub:open/dev/ledssuccess.");
- }return0;
- }
- 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
3 C++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。
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