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HAL概述
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：
1 struct sensors_module_t
2 {
3 struct hw_module_t common;
4 int (*get_sensors_list)(struct sensors_module_t* module,
5 struct sensor_t const** list);
6 };
7
8 /*
9 * The lights Module
10 */
11 struct light_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
12 common: {
13 tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
14 version_major: 1,
15 version_minor: 0,
16 id: LIGHTS_HARDWARE_MODULE_ID,
17 name: "Lights module",
18 author: "Rockchip",
19 methods: &light_module_methods,
20 }
21 };
22
23 const struct sensors_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
24 .common = {
25 .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
26 .version_major = 1,
27 .version_minor = 0,
28 .id = SENSORS_HARDWARE_MODULE_ID,
29 .name = "Stingray SENSORS Module",
30 .author = "Motorola",
31 .methods = &sensors_module_methods,
32 },
33 .get_sensors_list = sensors__get_sensors_list
34 };
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：
1 /**
2 * Every device data structure must begin with hw_device_t
3 * followed by module specific public methods and attributes.
4 */
5
6 typedef struct hw_device_t
7 {
8 /** tag must be initialized to HARDWARE_DEVICE_TAG */
9 uint32_t tag;
10
11 /** version number for hw_device_t */
12 uint32_t version;
13
14 /** reference to the module this device belongs to */
15 struct hw_module_t* module;
16
17 /** padding reserved for future use */
18 uint32_t reserved[12];
19
20 /** Close this device */
21 int (*close)(struct hw_device_t* device);
22 } hw_device_t;
23
24 struct light_device_t
25 {
26 struct hw_device_t common;
27 int (*set_light)(struct light_device_t* dev,
28 struct light_state_t const* state);
29 };
30
31 /**
32 * Every device data structure must begin with hw_device_t
33 * followed by module specific public methods and attributes.
34 */
35
36 struct sensors_poll_device_t
37 {
38 struct hw_device_t common;
39 int (*activate)(struct sensors_poll_device_t *dev,
40 int handle, int enabled);
41 int (*setDelay)(struct sensors_poll_device_t *dev,
42 int handle, int64_t ns);
43 int (*poll)(struct sensors_poll_device_t *dev,
44 sensors_event_t* data, int count);
45 };
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);