android的HAL与JIN分析
来源:互联网 发布:千牛工作台mac版下载 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 15:46
转自:http://www.cnblogs.com/lcw/p/3335505.html
以下是基于android4.0.3,对应其他低版本的代码,可能有所差异,但基本大同小异。
Android的HAL是为了保护一些硬件提供商的知识产权而提出的,是为了避开linux的GPL束缚。
思路是把控制硬件的动作都放到了Android HAL中,而linux driver仅仅完成一些简单的数据交互作用,甚至把硬件寄存器空间直接映射到user space。而Android是基于Aparch的license,因此硬件厂商可以只提供二进制代码,所以说Android只是一个开放的平台,并不是一个开源的平台。
也正是因为Android不遵从GPL,所以Greg Kroah-Hartman才在2.6.33内核将Andorid驱动从linux中删除。GPL和硬件厂商目前还是有着无法弥合的裂痕。Android想要把这个问题处理好也是不容易的。
总结下来,Android HAL存在的原因主要有:
- 并不是所有的硬件设备都有标准的linux kernel的接口
- KERNEL DRIVER涉及到GPL的版权。某些设备制造商并不原因公开硬件驱动,所以才去用HAL方 式绕过GPL。
- 针对某些硬件,An有一些特殊的需求
Android架构
源码位置
/hardware/libhardware_legacy/ - 旧的架构、采取链接库模块的方式
/hardware/libhardware 新架构、调整为 HAL stub 目录的结构如下:
/hardware/libhardware/hardware.c 编译成libhardware.s置于/system/lib
/hardware/libhardware/include/hardware目录下包含如下头文件:
hardware.h 通用硬件模块头文件
copybit.h copybit模块头文件
gralloc.h gralloc模块头文件
lights.h 背光模块头文件
overlay.h overlay模块头文件
qemud.h qemud模块头文件
sensors.h 传感器模块头文件
/hardware/libhardware/modules 目录下定义了很多硬件模块
/hardware/msm7k
/hardware/qcom
/hardware/ti
/device/Samsung
/device/moto 各个厂商平台相关的hal
这些硬件模块都编译成xxx.xxx.so,目标位置为/system/lib/hw目录。
HAL层的实现方式
目前HAL存在两种构架,位于libhardware_legacy目录下的“旧HAL架构”和位于libhardware目录下的“新HAL架构”。
两种框架如下图所示:
libhardware_legacy
libhardware_legacy 是将 *.so 文件当作shared library来使用,在runtime(JNI 部份)以direct function call 使用 HAL module。通过直接函数调用的方式,来操作驱动程序。
当然,应用程序也可以不需要通过 JNI 的方式进行,直接加载 *.so (dlopen)的做法调用*.so 里的符号(symbol)也是一种方式。
总而言之是没有经过封装,上层可以直接操作硬件。
libhardware
现在的libhardware 架构,就有stub的味道了。
HAL stub 是一种代理人(proxy)的概念,stub 虽然仍是以 *.so檔的形式存在,但HAL已经将 *.so 档隐藏起来了。
Stub 向 HAL提供操作函数(operations),而 runtime 则是向 HAL 取得特定模块(stub)的 operations,再 callback 这些操作函数。
这种以 indirect function call 的架构,让HAL stub 变成是一种包含关系,即 HAL 里包含了许许多多的 stub(代理人)。
Runtime 只要说明类型,即 module ID,就可以取得操作函数。
对于目前的HAL,可以认为Android定义了HAL层结构框架,通过几个接口访问硬件从而统一了调用方式。
JNI
Android的HAL的实现需要通过JNI(Java Native Interface)。
JNI简单来说就是java程序可以调用C/C++写的动态链接库,这样的话,HAL可以使用C/C++语言编写,效率更高。
JNI->通用硬件模块->硬件模块->内核驱动接口,具体一点:JNI->libhardware.so->xxx.xxx.so->kernel,具体来说:android frameworks中JNI调用hardware.c中定义的hw_get_module函数来获取硬件模块,然后调用硬件模块中的方法,硬件模块中的方法直接调用内核接口完成相关功能
访问HAL方式
在Android下访问HAL大致有以下两种方式。
经过service调用
Android的app可以直接通过service调用.so格式的jni。
经过Manager调用service
上面两种方法应该说是各有优缺点:
第一种方法简单高效,但不正规。
第二种方法实现起来比较复杂,但更符合目前的Android框架。
第二种方法中,LedManager和LedService(java)在两个进程中,需要通过进程通讯的方式来通讯。
在现在的android框架中,这两种方式都存在,比如对于lights,是直接透过LightsService调用JNI,而对于sensor,中间则是通过SensorsManager来调用JNI的。
通用硬件模块(libhardware.so)
一般来说HAL moudle需要涉及的是三个关键结构体:
struct hw_module_t; struct hw_module_methods_t;struct hw_device_t;
这三个结构体定义在hardware.h中(/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h)。
头文件中主要定义了通用硬件模块结构体hw_module_t,声明了JNI调用的接口函数hw_get_module、hw_module_t。
定义如下:
如注释所说,所有的hal模块都要有一个以HAL_MODULE_INFO_SYM命名的结构,而且这个结构要以hw_module_t开始,即要继承hw_module_t这个结构。
比如lights,sensor:
hw_module_t中比较重要的是硬件模块方法结构体hw_module_methods_t定义如下:
typedef struct hw_module_methods_t { /** Open a specific device */ int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device);} hw_module_methods_t;
该方法在定义HAL_MODULE_INFO_SYM的时候被初始化。目前该结构中只定义了一个open方法,其中调用的设备结构体参数hw_device_t定义如下:
亦如注释所说,每一个设备的数据结构都必须也以hw_device_t开始。
hw_get_module函数声明如下:
int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module);
参数id为模块标识,定义在/hardware/libhardware/include/hardware录下的硬件模块头文件中。
参数module是硬件模块地址,定义在/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h中
调用关系
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