Android Q 打通应用层到 HAL 层--( HAL 模块实现)|微动态
从这篇文章开始准备研究应用层到HAL层的一整套流程,目标是写一个APP调用HAL的一个函数,在AOSP源码环境下进行开发,大概流程是:APP---->Framework service---->native----->HAL
什么是HALHAL全称Hardware Abstract Layer,硬件抽象层,它向下屏蔽了硬件的实现细节,向上提供了抽象接口,HAL是底层硬件和上层框架直接的接口,框架层通过HAL可以操作硬件设备,HAL的实现在用户空间
【资料图】
为什么需要HAL我们知道Android是基于Linux进行开发的,传统的Linux对硬件的操作基本上都是在内核中,而Android把对硬件的操作分为了两部分,HAL和内核驱动,HAL实现在用户空间,驱动在内核空间,这是因为Linux内核中的代码是需要开源的。
如果把对硬件的操作放在内核这会损害硬件厂商的利益,因为这是别人厂商的商业机密,而现在有了HAL层位于用户空间,硬件厂商就可以将自己的核心算法之类的放在HAL层,保护了自己的利益,这样Android系统才能得到更多厂商的支持
HAL实现的一般规则每种硬件都对应了一个HAL模块,要向实现自己的HAL,必须满足HAL的相关规则,规则定义在源码hardward目录下,头文件hardward.h,C文件hardward.c hardward.h中定义了三个重要的结构体:
structhw_module_t;structhw_module_methods_t;structhw_device_t;
其实HAL的实现使用了C中结构体继承的技巧,当然这种继承并不是真正意义的继承,而是一种结构体强制转换,我们可以理解为继承
结构体hw_module_t代表HAL模块,自己定义的HAL模块必须包含一个自定义struct,且必须”继承” hw_module_t(即第一个变量必须为 hw_module_t),且模块的tag必须指定为HARDWARE_MODULE_TAG,代表这是HAL模块的结构体
结构体hw_module_methods_t代表模块的操作方法列表,它内部只有一个函数指针open,用来打开该模块下的设备
结构体hw_device_t代表该模块下的设备,自己定义的HAL模块必须包含一个结构体,且必须“继承” hw_device_t(即第一个变量必须为hw_device_t)
每个自定义HAL模块还有一个模块名和N个设备名(标识模块下的设备个数,一个模块可以有多个设备),
最后这个模块定义好之后还必须导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM,指向这个模块,HAL_MODULE_INFO_SYM定义在hardware.h中值为“HMI”
接下来就手动实现一个HAL模块,这个HAL提供一个加法函数 首先在hardware/libhardware/include/hardware目录下创建hello.h文件
#include#include #include //HAL模块名#defineHELLO_HARDWARE_MODULE_ID"hello"//HAL版本号#defineHELLO_MODULE_API_VERSION_1_0HARDWARE_MODULE_API_VERSION(0,1)//设备名#defineHARDWARE_HELLO"hello"//自定义HAL模块结构体typedefstructhello_module{structhw_module_tcommon;}hello_module_t;//自定义HAL设备结构体typedefstructhello_device{structhw_device_tcommon;//加法函数int(*additionTest)(conststructhello_device*dev,inta,intb,int*total);}hello_device_t;//给外部调用提供打开设备的函数staticinlineint_hello_open(conststructhw_module_t*module,hello_device_t**device){returnmodule->methods->open(module,HARDWARE_HELLO,(structhw_device_t**)device);}
我们可以看到在hello.h中自定义了两个结构体,分别继承hw_module_t和hw_device_t且在第一个变量,满足前面说的规则,另外定义在device结构体中的函数的第一个参数也必须是device结构体
接着在hardware/libhardware/modules/目录下创建一个hello的文件夹,里面包含一个hello.c和Android.bp,我们来看hello.c文件
#defineLOG_TAG"HelloHal"#include#include #include #include #include #include //加法函数实现staticintadditionTest(conststructhello_device*dev,inta,intb,int*total){if(!dev){return-1;}*total=a+b;return0;}//关闭设备函数staticinthello_close(hw_device_t*dev){if(dev){free(dev);return0;}else{return-1;}}//打开设备函数staticinthello_open(consthw_module_t*module,constchar__unused*id,hw_device_t**device){if(device==NULL){ALOGE("NULLdeviceonopen");return-1;}hello_device_t*dev=malloc(sizeof(hello_device_t));memset(dev,0,sizeof(hello_device_t));dev->common.tag=HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0;dev->common.module=(structhw_module_t*)module;dev->common.close=hello_close;dev->additionTest=additionTest;*device=&(dev->common);return0;}staticstructhw_module_methods_thello_module_methods={.open=hello_open,};//导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM,指向自定义模块hello_module_tHAL_MODULE_INFO_SYM={.common={.tag=HARDWARE_MODULE_TAG,.module_api_version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0,.hal_api_version=HARDWARE_HAL_API_VERSION,.id=HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,.name="DemoHelloHAL",.author="dongjiao.tang@tcl.com",.methods=&hello_module_methods,},};
前面我们说过,要想自定义的HAL模块被外部使用需要导出符号HAL_MODULE_INFO_SYM,导出的这个模块结构体最重要的其实就是tag,id和methods,tag必须定义为HARDWARE_MODULE_TAG,id就是在hello.h中定义的模块名。
methods指向hello_module_methods地址,hello_module_methods指向结构体hw_module_methods_t,它里面的open函数指针作用是打开模块下的设备,它指向hello_open函数
hello_openstaticinthello_open(consthw_module_t*module,constchar__unused*id,hw_device_t**device){if(device==NULL){ALOGE("NULLdeviceonopen");return-1;}hello_device_t*dev=malloc(sizeof(hello_device_t));memset(dev,0,sizeof(hello_device_t));dev->common.tag=HARDWARE_DEVICE_TAG;dev->common.version=HELLO_MODULE_API_VERSION_1_0;dev->common.module=(structhw_module_t*)module;dev->common.close=hello_close;dev->additionTest=additionTest;*device=&(dev->common);return0;}
其实hello_open函数也很简单,就是创建一个hello_device_t结构体,这是我们自定义HAL模块下的设备结构体,然后给这个结构体赋值,我们定义的加法函数additionTest赋值给设备结构体的函数指针,外部就可以使用。
因为这个HAL模块导出了符号HAL_MODULE_INFO_SYM,所以我们能通过模块id找到这个HAL模块,有了模块之后就可以调用它的hello_open函数打开设备,hello_open接收三个参数,module代表这个HAL模块,id代表要打开的是这个模块下哪一个设备,最后一个参数是一个二级指针,其实是我们自定义设备结构体指针的地址,传个地址过来就可以给这个设备结构体赋值。
这样最简单的一个HAL模块就定义好了,它仅仅提供了一个加法函数,对于Android.bp如下:最终编译成一个共享lib库
cc_library_shared{name:"hello.default",relative_install_path:"hw",proprietary:true,srcs:["hello.c"],header_libs:["libhardware_headers"],shared_libs:["liblog"],}
我们在根目录执行如下命令来编译一下:
mmmhardware/libhardware/modules/hello/
编译成功后生成了一个hello.default.so共享lib库
我们将这个so库push进手机/system/lib64路径下,接着需要写一个简单测试程序来测一下
我们在HAL模块目录下再创建一个test目录,test目录下创建一个HelloTest.cpp测试文件和一个Android.bp文件,目录结构如下:
HelloTest.cpp源码如下:#include#include #include #defineTAG"HelloHal"intmain(){hello_device_t*hello_device=NULL;consthello_module_t*module=NULL;intret=hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID,(conststructhw_module_t**)&module);if(!ret){ret=_hello_open((conststructhw_module_t*)module,&hello_device);}if(ret<0){ALOGD("gethello-halfailed.......");return-1;}inttotal=0;hello_device->additionTest(hello_device,3,5,&total);ALOGD("successstarthello-hal....total=%d",total);return0;}
通过hardware.c提供的hw_get_module函数,传递模块名获取对应的HAL模块,接着调用我们自定义的_hello_open函数通过获取到的模块打开设备,获取到设备之后,我们调用定义在设备结构体中的加法函数
Android.bp定义如下:
cc_binary{name:"hello_hal",srcs:["HelloTest.cpp"],shared_libs:["liblog","libhardware",],}
这个test会被编译成二进制可执行文件:hello_hal
我们将这个可执行文件push进手机system/bin目录,然后执行
可以看到log已经成功打印:
到此我们最简单的HAL就已经实现了,这个HAL并不设计底层驱动,实际开发中自己可以在设备结构体中定义函数访问底层硬件。后续文章会接着写从native层通过HIDL访问HAL,以及framework层通过JNI访问native层,以及通过应用层APK通过AIDL访问framework层,打通应用层到HAL层的整个开发框架。
原文链接: https://blog.csdn.net/qq_34211365/article/details/105492973
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