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关于后端:Android-HAL-开发-1

jiezi

最近开始看 Android 的 HAL 开发方面的东东，发现当初国内钻研这个的并不多，来自台湾的 Jollen 可能是走在 Android HAL 钻研的最前沿，这也和他以前专一做嵌入式 linux（openmoko）的工作经验无关，毕竟 Android 的 application 开发是基于 Java 的，而之前 Jollen 做的更多的还是 C /C++ 开发，因而抉择从 HAL 作为进入 Android 的 shortcut 还是很理智的，我以前也次要是做 linux kernel 以及基于 C /C++ 的 app 开发，当初转作 Android，发现它的 HAL 比拟有意思，也是能够钻研的一个很好的方向。

因为本人并没有加入 Jollen 的 HAL 整合培训，不过手头有这个培训的资料，以及从 http://code.google.com/p/mokoid/ 下载了 mokoid 工程的代码，花了一段时间钻研了 Android 的 HAL，也有一些心得，上面总结一下：

首先，Android 的 HAL 是为了一些硬件提供商提出的“爱护 proprietary”的驱动程序而产生的东东，简而言之，就是为了避开 linux kernel 的 GPL license 的解放。Android 把管制硬件的动作都放到了 user space 中，而再 kernel driver 外面只有最简略的读写寄存器的操作，而齐全去掉了各种功能性的操作（比方管制逻辑等），这些可能体现硬件个性的操作都放到了 Android 的 HAL 层，而 Android 是基于 Aparch 的 license，因而硬件厂商能够只提供二进制代码，所以说 Android 只是一个凋谢的平台，并不是一个开源的平台。

而后，Android 的 HAL 的实现须要通过 JNI(Java Native Interface)，JNI 简略来说就是 java 程序能够调用 C /C++ 写的动态链接库，这样的话，HAL 能够应用 C /C++ 语言编写，效率更高。而 Android 的 app 能够间接调用.so，也能够通过 app->app_manager->service(java)->service(jni)->HAL 来调用。第二种办法看上去很简单，然而更加合乎 android 的框架结构。我这里也着重介绍第二种办法。根本的框架如下所示：

Mokiod 工程代码树如下所示：

  1. .
  2. |– apps — 测试应用程序
  3. | |– LedClient — 间接调用 service 管制硬件
  4. | | |– AndroidManifest.xml
  5. | | `– src
  6. | | `– com
  7. | | `– mokoid
  8. | | `– LedClient
  9. | | `– LedClient.java
  10. | `– LedTest — 通过 manager 来管制硬件
  11. | |– AndroidManifest.xml
  12. | `– src
  13. | `– com
  14. | `– mokoid
  15. | `– LedTest
  16. | |– LedSystemServer.java
  17. | `– LedTest.java
  18. |– frameworks — 框架代码
  19. | `– base
  20. | |– core
  21. | | `– java
  22. | | `– mokoid
  23. | | `– hardware
  24. | | |– ILedService.aidl — Android Interface Definition Language 代码，提供 LedService 的接口
  25. | | `– LedManager.java — LedManager 实现代码
  26. | `– service
  27. | |– com.mokoid.server.xml
  28. | |– java
  29. | | `– com
  30. | | `– mokoid
  31. | | `– server
  32. | | `– LedService.java — LedService 的 java 实现代码
  33. | `– jni
  34. | `– com_mokoid_server_LedService.cpp — LedService 的 jni 实现代码
  35. |– hardware
  36. `– modules
  37. |– include
  38. | `– mokoid
  39. | `– led.h
  40. `– led
  41. `– led.c — led 理论管制硬件的代码
    介绍 Android 的 HAL 的时候，我打算从底层往下层介绍。

Kernel Driver
这里的 kernel driver 绝对于 linux 真正的 driver 模式上是一样的，也提供 open，read，write，ioctl，mmap 等接口，然而，一般来说，只通过这些代码，你并不能理解到硬件的个性，比方 write 接口，就能够只作成往寄存器写操作，至于如何写，为什么要写，这些工作都会再 HAL 层进行，而个别用户是看不到这些代码的。这也是为什么 linux mainstream 把 android 的 kernel 踢出去的起因，因为这些 driver 根本无法用在其余的 linux 平台上。
HAL 层
这一层就位于 kernel 之上的 user space 了，一般来说这里须要波及的是两个构造体：hw_module_t 和 hw_device_t，第一个构造体是当这个 hardware stub 被 load 的时候 (hw_get_module()) 提供的初始化操作，比方提供 stub 的 open(module->methods->open())操作，而第二个构造体是提供该硬件 stub 具备的操作硬件的接口，再 jollen 的 mokoid 工程里，次要提供关上和敞开 led 的操作，相干的代码如下：
led.h

  1. struct led_module_t {
  2. struct hw_module_t common;
  3. };
    4.
  4. struct led_control_device_t {
  5. struct hw_device_t common;
    7.
  6. / attributes /
  7. int fd;
    10.
  8. / supporting control APIs go here /
  9. / 关上 led 操作/
  10. int (set_on)(struct led_control_device_t dev, int32_t led);
  11. / 敞开 led 操作 /
  12. int (set_off)(struct led_control_device_t dev, int32_t led);
  13. };
    led.c
  14. / 关上 led 操作 /
  15. int led_on(struct led_control_device_t *dev, int32_t led)
  16. {
  17. LOGI(“LED Stub: set %d on.”, led);
  18. return 0;
  19. }
  20. / 敞开 led 操作 /
  21. int led_off(struct led_control_device_t *dev, int32_t led)
  22. {
  23. LOGI(“LED Stub: set %d off.”, led);
  24. return 0;
  25. }
  26. / 关上 led 硬件时候的操作 /
  27. static int led_device_open(const struct hw_module_t module, const char name,
  28. struct hw_device_t** device)
  29. {
  30. struct led_control_device_t *dev;
    18.
  31. dev = (struct led_control_device_t )malloc(sizeof(dev));
  32. memset(dev, 0, sizeof(*dev));
  33. …
  34. / 提供给 service 可用的硬件操作接口 /
  35. dev->set_on = led_on;
  36. dev->set_off = led_off;
  37. *device = &dev->common;
  38. success:
  39. return 0;
  40. }
    29.
  41. static struct hw_module_methods_t led_module_methods = {
  42. open: led_device_open
  43. };
    33.
  44. const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
  45. common: {
  46. tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
  47. version_major: 1,
  48. version_minor: 0,
  49. id: LED_HARDWARE_MODULE_ID,
  50. name: “Sample LED Stub”,
  51. author: “The Mokoid Open Source Project”,
  52. methods: &led_module_methods,
  53. }
  54. / supporting APIs go here /
  55. };
    以上代码最初会被编译成动态链接库，比方 libled.so 放到 /system/libs/hw/, 当 service 调用 hw_get_module(hardware/libhardware/hardware.c)时候，会在 /system/libs/hw/ 外面寻找对应的动态链接库，而后提供给 service 对应的操作接口。
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