Android源码分析：硬件适配层HAL(1)之总述

Android源码分析：硬件适配层HAL(1)之总述
红狼博客

硬件模块库的通用写法

将Android移植到不同的硬件平台上，这些平台可能包含诸如GSenor、 Compass、Light和overlay等。Android Framework通过JNI通过调用这些硬件模块库来使用操控这些硬件。Google已经为这些提供了一个完整的框架，移植开发者只需编写相应的函数即可，不需考虑太多与Android Framework如何交互，这样就可以让开发者将精力集中在硬件的操控上。

在头文件hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h中，定义了通用的数据结构。主要包括：hw_module_t和hw_device_t两个结构体。前者代表着硬件模块，包含硬件模块的一些基本信息（诸如版本号和开发者，详见下面的代码注释）和一个成员函数结构体（里面只是一个打开硬件设备的open函数指针，这需要开发者去实现函数）；后者代表着硬件，它里面包含了一个关闭硬件的close函数指针。硬件开发者在开发自己的模块时，需要在代码中给结构体变量赋值，包括将自己实现的函数赋给函数指针。

hw_module_t和hw_device_t和类型如下：

//硬件模块结构体类型：
struct hw_module_t {
uint32_t tag; // tag标识：应初始化为宏HARDWARE_MODULE_TAG定义的‘HWMT’
uint16_t version_major; //模块主版本号
uint16_t version_minor;//模块次版本号
const char *id; //模块ID
const char *name;//模块名称
const char *author; //模块开发者
struct hw_module_methods_t* methods; //函数结构体，相当于C++中的成员函数
uint32_t reserved[32-6];//保留的填充字节
};

//函数结构体只包含一个打开具体的设备的函数，定制开发者开发的模块库中应实现它
struct hw_module_methods_t {
int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,
struct hw_device_t** device);
};

//硬件设备结构体：
struct hw_device_t {
uint32_t tag; //Tag标记，必须初始化为宏HARDWARE_DEVICE_TAG定义的‘HWDT’
uint32_t version; //版本号
struct hw_module_t* module; //对应的硬件模块指针
uint32_t reserved[12]; //保留字段
int (*close)(struct hw_device_t* device);//关闭设备的函数指针
};

//成功调用则返回值为0，获取的模块存放在module中；失败则返回值为负，module设为空
int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module);

如上代码注释，还声明了一个hw_get_module函数，用于从开发者编写的硬件模块库中获取hw_module_t模块变量符号，以给JNI层使用。下面是hardware/libhardware/hardware.c

的代码及其注释：

//硬件模块放置的路径
#define HAL_LIBRARY_PATH “/system/lib/hw”

//缺省变种名称
#define HAL_DEFAULT_VARIANT “default”

//变种搜寻顺序，数组中的值是属性键标识，属性值则是变种名称
static const char *variant_keys[] = {
“ro.hardware”, //在模拟器上该值被设置，因此使用它
“ro.product.board”,
“ro.board.platform”,
“ro.arch”
};

//数组元素个数
#define HAL_VARIANT_KEYS_COUNT (sizeof(variant_keys)/sizeof(variant_keys[0]))

//装载具体的模块文件，成功返回值为0；非0值则失败，解析的模块符号名称存在pHmi中.
static int load(const char *id, const char *variant,
const struct hw_module_t **pHmi)
{
int status;
void *handle;
const struct hw_module_t *hmi;
char path[PATH_MAX];

//得到形如“/system/lib/hw/led.trout.so”字符串：
snprintf(path, sizeof(path), “%s/%s.%s.so”, HAL_LIBRARY_PATH, id, variant);

LOGV(“load: E id=%s path=%s”, id, path);

handle = dlopen(path, RTLD_NOW);//打开硬件模块库

if (handle == NULL) {//错误检查
char const *err_str = dlerror();
LOGW(“load: module=%s error=%s”, path, err_str);
status = -EINVAL;
goto done;
}

const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR;
hmi = (const struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);//解析宏定义的符号
if (hmi == NULL) {
char const *err_str = dlerror();
LOGE(“load: couldn’t find symbol %s”, sym);
status = -EINVAL;
goto done;
}

if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {//检查是ID名称是否否匹配
LOGE(“load: id=%s != hmi->id=%s”, id, hmi->id);
status = -EINVAL;
goto done;
}

//成功后的返回值：
status = 0;

done:
if (status != 0) {
hmi = NULL;
if (handle != NULL) {
dlclose(handle);
handle = NULL;
}
}

*pHmi = hmi;//解析后的符号指针将通过它传回

LOGV(“load: X id=%s path=%s hmi=%p handle=%p status=%d”,id, path,
*pHmi, handle, status);

return status;
}

//根据模块名称ID进行装载:先判断采取哪个变种，然后调用load装载模块文件解析符号
int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)
{
int status;
int i;
const struct hw_module_t *hmi = NULL;
LOGV(“hal_module_info_get: Load module id=%s”, id);
status = -EINVAL;

//依优先级顺序获取模块
for (i = 0; (status != 0) && (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT); i++) {
if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {
continue;
}
status = load(id, prop, &hmi);
}

//如果没有指定，装载哪个变种则装载缺省
if (status != 0) {
status = load(id, HAL_DEFAULT_VARIANT, &hmi);//若没指定，则使用缺省
}

*module = hmi; //模块结构体指针通过它传回给调用者

LOGV(“hal_module_info_get: X id=%s hmi=%p status=%d”, id, hmi, status);
return status;
}

JNI层使用函数hw_get_module去打开模块文件库文件，然后解析库中的符号HAL_MODULE_INFO_SYM（宏定义为“HMI”），获取其变量指针，在通过一些检查后，可以调用它的open函数打开设备，然后进行相应的操作。

注意：hw_get_module装载一个.so模块库时，该库文件名称形如：

“<MODULE_ID>.<Variant>.so”

其中“MODULE_ID”指的是模块ID名称，如lights或led等。

”Variant”指定了变种。同一架构下会有不同的平台，同一平台会有不同的产品系列，比如HTC Dream 手机上的led灯模块，将依次根据属性系统中是否指定有值：product、platform和archtecture版本：

led.trout.so ：trout产品上的版本

led.msm7k.so： 高通msm7xxx平台上的版本

led.ARMV6.so：ARMV6版本

led.default.so：缺省版本

可以在Android的属性系统中指定它们：“ro.product.board”、“ro.board.platform”和“ro.arch”。于是，在函数hw_get_module装载哪个模块文件时，依次判断是否指定有值：若有，则使用它，若没有则继续搜寻下去，都没有，则使用缺省。

在下一节将以Android中的overlay原始代码为例讲述如何编写硬件模块。

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