第9章 硬件抽象层：HAL

Posted 2020-08-03 追鑫少年

Android的硬件抽象层，简单来说，就是对Linux内核驱动程序的封装，向上提供接口，屏蔽低层的实现细节。也就是说，把对硬件的支持分成了两层，一层放在用户空间（User Space），一层放在内核空间（Kernel Space），其中，硬件抽象层运行在用户空间，而Linux内核驱动程序运行在内核空间。为什么要这样安排呢？把硬件抽象层和内核驱动整合在一起放在内核空间不可行吗？从技术实现的角度来看，是可以的，然而从商业的角度来看，把对硬件的支持逻辑都放在内核空间，可能会损害厂家的利益。我们知道，Linux内核源代码版权遵循GNU License，而android源代码版权遵循Apache License，前者在发布产品时，必须公布源代码，而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层，那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码，而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了，在手机市场竞争激烈的今天，这对厂家来说，损害是非常大的。因此，Android才会想到把对硬件的支持分成硬件抽象层和内核驱动层，内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑，例如读写硬件寄存器的通道，至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑，都放在硬件抽象层中去了，这样就可以把商业秘密隐藏起来了。也正是由于这个分层的原因，Android被踢出了Linux内核主线代码树中。大家想想，Android放在内核空间的驱动程序对硬件的支持是不完整的，把Linux内核移植到别的机器上去时，由于缺乏硬件抽象层的支持，硬件就完全不能用了，这也是为什么说Android是开放系统而不是开源系统的原因。

撇开这些争论，学习Android硬件抽象层，对理解整个Android整个系统，都是极其有用的，因为它从下到上涉及到了Android系统的硬件驱动层、硬件抽象层、运行时库和应用程序框架层等等，下面这个图阐述了硬件抽象层在Android系统中的位置，以及它和其它层的关系：

Android加入HAL主要有如下的目的:

1.统一硬件的调用接口。由于HAL 有标准的调用接口，所以可以利用HAL:屏蔽Linux 驱动
复杂、不统一的接口。
2.解决了GPL版权问题。由于Linux 内核基于GPL协议，而Android 基于Apache Licence 2.0 协议．因此Google 玩了个“穿越“。将原本位于Linux驱动中的敏感代码向上移了一个层次。这样这些敏感代码就摆脱了GPL 协议的束缚， 那些不想开源的Linux驱动作者也就没必要开源了。
3.针对一些特殊的要求。对于有些硬件，可能需要访问一些用户空间的资源，或在内核空间不方便完成的工作以及特殊需求。在这种情况下，可以利用位于用户空间的HAL 代码来辅助Linux驱动完成一些工作。

编写一款支持HAL 的Linux 驱动程序的步骤

第1 步：编写Linux 驱动

第2 步：编写HAL Library

第3 步：编写Service Library

编写HAL 模块的步骤和原理

第1步：定义结构体和宏

编写HAL 模块需要使用到3 个非常重要的结构体（ hw_module_t 、hw_device_t 和hw _ module_ methods_t ）， 在第1步需要定义两个新的结构体， 这两个结构体的第1个变量的数据类型必须是hw_module_t 和hw_device_t。除此之外， 还需要为HAL 模块定义一个ID。

第2步：编写HAL 模块的open函数

open 函数是HAL 模块的入口点。

第3步：定义hw_module_methods_ t 结构体变量

HAL 模块需要hw_module_methods_t 结构体的open 函数指针交量指定open 入口函数。

第4步： 定义HAL_MODULE_INFO_SYM 变量

所有的HAL 模块都必须有一个HAL_MODULE_INFO_SYM 变量。

第5步：编写HAL 模块的close 函数

当HAL 模块被卸载后会调用close 函数。

第6步:编写控制LED 的函数

根据设备类型和功能的不同，这一步编写的函数也有所不同。