Android HAL 开发 (1)

发 布 时 间 : 2011-09-20 来 源 : http://buaadallas.blog.51cto.com/399160/371545 作 者 : buaadallas 浏 览 :

 最近开始看Android的HAL开发方面的东东,发现现在国内研究这个的并不多,来自台湾的Jollen可能是走在Android HAL研究的最前沿,这也和他以前专注做嵌入式linux(openmoko)的工作经历有关,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,因此选择从HAL作为进入Android的shortcut还是很明智的,我以前也主要是做linux kernel以及基于C/C++的app开发,现在转作Android,发现它的HAL比较有意思,也是可以研究的一个很好的方向。

由于自己并没有参加Jollen的HAL整合培训,不过手头有这个培训的材料,以及从 http://code.google.com/p/mokoid/ 下载了mokoid 工程的代码,花了一段时间研究了Android的HAL,也有一些心得,下面总结一下:

首先,Android的HAL是为了一些硬件提供商提出的“保护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的束缚。Android把控制硬件的动作都放到了user space中,而再kernel driver里面只有最简单的读写寄存器的操作,而完全去掉了各种功能性的操作(比如控制逻辑等),这些能够体现硬件特性的操作都放到了Android的HAL层,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。

然后,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。而Android的app可以直接调用.so,也可以通过app->app_manager->service(java)->service(jni)->HAL来调用。第二种方法看上去很复杂,但是更加符合android的框架结构。我这里也着重介绍第二种方法。基本的框架如下所示: 

 

Mokiod工程代码树如下所示:

  1. |-- apps  -- 测试应用程序
  2. |   |-- LedClient -- 直接调用service控制硬件
  3. |   |   |-- AndroidManifest.xml 
  4. |   |   `-- src 
  5. |   |       `-- com 
  6. |   |           `-- mokoid 
  7. |   |               `-- LedClient 
  8. |   |                   `-- LedClient.java 
  9. |   `-- LedTest -- 通过manager来控制硬件
  10. |       |-- AndroidManifest.xml 
  11. |       `-- src 
  12. |           `-- com 
  13. |               `-- mokoid 
  14. |                   `-- LedTest 
  15. |                       |-- LedSystemServer.java 
  16. |                       `-- LedTest.java 
  17. |-- frameworks -- 框架代码
  18. |   `-- base 
  19. |       |-- core 
  20. |       |   `-- java 
  21. |       |       `-- mokoid 
  22. |       |           `-- hardware 
  23. |       |               |-- ILedService.aidl -- Android Interface Definition Language 代码,提供LedService的接口
  24. |       |               `-- LedManager.java -- LedManager实现代码
  25. |       `-- service 
  26. |           |-- com.mokoid.server.xml 
  27. |           |-- java 
  28. |           |   `-- com 
  29. |           |       `-- mokoid 
  30. |           |           `-- server 
  31. |           |               `-- LedService.java -- LedService的java实现代码
  32. |           `-- jni 
  33. |               `-- com_mokoid_server_LedService.cpp -- LedService的jni实现代码
  34. |-- hardware 
  35.    `-- modules 
  36.        |-- include 
  37.        |   `-- mokoid 
  38.        |       `-- led.h 
  39.        `-- led 
  40.            `-- led.c -- led实际控制硬件的代码

介绍Android的HAL的时候,我打算从底层往上层介绍。

1. Kernel Driver

    这里的kernel driver相对于linux真正的driver形式上是一样的,也提供open,read,write,ioctl,mmap等接口,但是,一般来说,只通过这些代码,你并不能了解到硬件的特性,比如write接口,就可以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,而一般用户是看不到这些代码的。这也是为什么linux mainstream把android的kernel踢出去的原因,因为这些driver根本无法用在其他的linux平台上。

2. HAL层

    这一层就位于kernel之上的user space了,一般来说这里需要涉及的是两个结构体:hw_module_t和hw_device_t, 第一个结构体是当这个hardware stub被load的时候(hw_get_module())提供的初始化操作,比如提供stub的open(module->methods->open())操作,而第二个结构体是提供该硬件stub具有的操作硬件的接口,再jollen的mokoid工程里,主要提供打开和关闭led的操作,相关的代码如下:

led.h

  1. struct led_module_t { 
  2.    struct hw_module_t common; 
  3. }; 
  4.  
  5. struct led_control_device_t { 
  6.    struct hw_device_t common; 
  7.  
  8.    /* attributes */ 
  9.    int fd; 
  10.  
  11.    /* supporting control APIs go here */ 
  12.    /* 打开led操作*/ 
  13.    int (*set_on)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led); 
  14.    /* 关闭led操作 */ 
  15.    int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led); 
  16. }; 

 led.c

  1. /* 打开led操作 */  
  2. int led_on(struct led_control_device_t *dev, int32_t led) 
  3.     LOGI("LED Stub: set %d on.", led); 
  4.     return 0; 
  5. /* 关闭led操作 */  
  6. int led_off(struct led_control_device_t *dev, int32_t led) 
  7.     LOGI("LED Stub: set %d off.", led); 
  8.     return 0; 
  9. /* 打开led硬件时候的操作 */  
  10. static int led_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name, 
  11.         struct hw_device_t** device)  
  12.     struct led_control_device_t *dev; 
  13.  
  14.     dev = (struct led_control_device_t *)malloc(sizeof(*dev)); 
  15.     memset(dev, 0, sizeof(*dev)); 
  16. ...
  17.  /* 提供给service可用的硬件操作接口 */  
  18.     dev->set_on = led_on; 
  19.     dev->set_off = led_off;  
  20.     *device = &dev->common;  
  21. success: 
  22.     return 0; 
  23.  
  24. static struct hw_module_methods_t led_module_methods = { 
  25.     open: led_device_open 
  26. }; 
  27.  
  28. const struct led_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { 
  29.     common: { 
  30.         tag: HARDWARE_MODULE_TAG, 
  31.         version_major: 1, 
  32.         version_minor: 0, 
  33.         id: LED_HARDWARE_MODULE_ID, 
  34.         name: "Sample LED Stub"
  35.         author: "The Mokoid Open Source Project"
  36.         methods: &led_module_methods, 
  37.     } 
  38.     /* supporting APIs go here */ 
  39. }; 

以上代码最后会被编译成动态链接库,比如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/里面寻找对应的动态链接库,然后提供给service对应的操作接口。

 

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