硬件抽象层 (HAL)

HAL 可定义一个标准接口以供硬件供应商实现,这可让 Android 忽略较低级别的驱动程序实现。借助 HAL,您可以顺利实现相关功能,而不会影响或更改更高级别的系统。HAL 实现会被封装成模块,并由 Android 系统适时地加载。

图 1. HAL 组件

您必须为您的产品所提供的特定硬件实现相应的 HAL(和驱动程序)。HAL 实现通常会内置在共享库模块(.so 文件)中,但 Android 并不要求 HAL 实现与设备驱动程序之间进行标准交互,因此您可以视情况采取适当的做法。不过,要使 Android 系统能够与您的硬件正确互动,您必须遵守各个特定于硬件的 HAL 接口中定义的合同。

为了保证 HAL 具有可预测的结构,每个特定于硬件的 HAL 接口都要具有 hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h 中定义的属性。这类接口可让 Android 系统以一致的方式加载 HAL 模块的正确版本。HAL 接口包含两个组件:模块和设备。

HAL 模块

模块表示被封装且存储为共享库 (.so file) 的 HAL 实现。hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h 标头文件会定义一个表示模块的结构体 (hw_module_t),其中包含模块的版本、名称和作者等元数据。Android 会根据这些元数据来找到并正确加载 HAL 模块。

另外,hw_module_t 结构体还包含指向另一个结构体 hw_module_methods_t 的指针,后面这个结构体会包含一个指向相应模块的 open 函数的指针。此 open 函数用于与相关硬件(此 HAL 是其抽象形式)建立通信。每个特定于硬件的 HAL 通常都会使用附加信息为该特定硬件扩展通用的 hw_module_t 结构体。例如,在相机 HAL 中,camera_module_t 结构体会包含一个 hw_module_t 结构体以及其他特定于相机的函数指针:

typedef struct camera_module {
    hw_module_t common;
    int (*get_number_of_cameras)(void);
    int (*get_camera_info)(int camera_id, struct camera_info *info);
} camera_module_t;

实现 HAL 并创建模块结构体时,您必须将其命名为 HAL_MODULE_INFO_SYM。以下是 Nexus 9 音频 HAL 的示例:

struct audio_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .common = {
        .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
        .module_api_version = AUDIO_MODULE_API_VERSION_0_1,
        .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,
        .id = AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID,
        .name = "NVIDIA Tegra Audio HAL",
        .author = "The Android Open Source Project",
        .methods = &hal_module_methods,
    },
};

HAL 设备

设备是产品硬件的抽象表示。例如,一个音频模块可能包含主音频设备、USB 音频设备或蓝牙 A2DP 音频设备。

设备由 hw_device_t 结构体表示。与模块类似,每类设备都定义了一个通用 hw_device_t 的详细版本,其中包含指向硬件特定功能的函数指针。例如,audio_hw_device_t 结构体类型会包含指向音频设备操作的函数指针:

struct audio_hw_device {
    struct hw_device_t common;

    /**
     * used by audio flinger to enumerate what devices are supported by
     * each audio_hw_device implementation.
     *
     * Return value is a bitmask of 1 or more values of audio_devices_t
     */
    uint32_t (*get_supported_devices)(const struct audio_hw_device *dev);
  ...
};
typedef struct audio_hw_device audio_hw_device_t;

除了这些标准属性之外,每个特定于硬件的 HAL 接口都可以定义更多的自有功能和要求。有关详情,请参阅 HAL 参考文档以及各 HAL 的单独说明。

编译 HAL 模块

HAL 实现会内置在模块 (.so) 文件中,并由 Android 适时地动态链接。您可以为每个 HAL 实现创建 Android.mk 文件并指向源文件,从而编译模块。一般来说,您的共享库必须以特定格式命名,以方便找到并正确加载。各模块的命名方案略有不同,但它们都遵循以下通用模式:<module_type>.<device_name>

要详细了解如何为每个 HAL 设置模块编译,请参阅本网站“移植”部分中特定于 HAL 的文档。