原文网址：http://www.embedu.org/Column/Column339.htm
作者：刘老师,华清远见嵌入式学院讲师。
一、概述
本文希望通过分析台湾的Jollen的mokoid 工程代码，和在s5pc100平台上实现过程种遇到的问题，解析Andorid HAL的开发方法。
二、HAL介绍
现有HAL架构由Patrick Brady (Google) 在2008 Google I/O演讲中提出的，如下图。
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。也许也正是因为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：
1. 并不是所有的硬件设备都有标准的linux kernel的接口
2. 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。
3. 针对某些硬件，An有一些特殊的需求。
三、HAL内容
1、HAL 主要的储存于以下目录：
（注意：HAL在其它目录下也可以正常编译）
● libhardware_legacy/ - 旧的架构、采取链接库模块的观念进行
● libhardware/ - 新架构、调整为 HAL stub 的观念
● ril/ - Radio Interface Layer
● msm7k QUAL平台相关
主要包含以下一些模块：Gps、Vibrator、Wifi、Copybit、Audio、Camera、Lights、Ril、Overlay等。
2、两种 HAL 架构比较
目前存在两种HAL架构，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。
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图3.1 旧HAL架构 图3.2 新HAL架构
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。
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。
下面结合实例来分析HAL编程方法。
四、mokoid 工程代码下载与结构分析
1、mokid项目概述
modkoid工程提供了一个LedTest示例程序，是台湾的Jollen用于培训的。对于理解android层次结构、Hal编程方法都非常有意义。
2、下载方法
#svn checkout http://mokoid.googlecode.com/svn/trunk/mokoid-read-only
3、结构分析
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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。在Android下访问HAL大致有以下两种方式：
（1）Android的app可以直接通过service调用.so格式的jni
（2）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，LegManager和LedService（java）在两个进程中，需要通过进程通讯的方式来通讯。
mokoid工程中实现了上述两种方法。下面将详细介绍这两种方法的实现原理。
4、第一种方法：直接调用service方法的实现过程
下面分析第一种方法中，各层的关键代码。
（1）HAL层
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;
下面结合代码说明这3个结构的用法。部分代码经过修改，后面的章节会给出修改的原因。
文件：mokoid-read-only/hardware/modules/include/mokoid/led.h
/***************************************************************************/
struct led_module_t {
struct hw_module_t common;
};
//HAL 规定不能直接使用hw_module_t结构，因此需要做这么一个继承。
struct led_control_device_t {
//自定义的一个针对Led控制的结构，包含hw_device_t和支持的API操作
struct hw_device_t common;
/* attributes */
int fd; //可用于具体的设备描述符
/* supporting control APIs go here */
int (*set_on)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
int (*set_off)(struct led_control_device_t *dev, int32_t led);
};
#define LED_HARDWARE_MODULE_ID "led"
//定义一个MODULE_ID，HAL层可以根据这个ID找到我们这个HAL stub
文件：mokoid-read-only/hardware/modules/led/led.c
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（2）JNI层
文件：mokoid-read-only/frameworks/base/service/jni/com_mokoid_server_LedService.cpp
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（3）service （属于Framework层）
（4）APP 测试程序 （属于APP层）
文件：apps/LedClient/src/com/mokoid/LedClient/LedClient.java
5、第二种方法：经过Manager调用service
HAL、JNI两层和第一种方法一样，所以后面只分析其他的层次。
（1）Manager （属于Framework层）
APP通过这个Manager和service通讯。
文件：mokoid-read-only /frameworks/base/core/java/mokoid/hardware/LedManager.java
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因为LedService和LedManager在不同的进程，所以要考虑到进程通讯的问题。Manager通过增加一个aidl文件来描述通讯接口
文件：mokoid-read-only/frameworks/base/core/java/mokoid/hardware/ILedService.aidl
（2）SystemServer （属于APP层）
文件：mokoid-read-only/apps/LedTest/src/com/mokoid/LedTest/LedSystemServer.java
（3）APP 测试程序（属于APP层）
文件：mokoid-read-only/apps/LedTest/src/com/mokoid/LedTest/LedTest.java
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五、实验中需要注意的问题
将下载后的源码放到你的android源码目录下，然后编译系统。本实验用的android版本为2.1。实验的过程中大致出现过以下几个问题：
1、目标系统中没有生成LedClient.apk或LedTest.apk应用程序
编译完成后，没有在目标系统的system/app/目录下找到LedClient.apk或LedTest应用程序。只有通过单独编译LedClient或LedTest才能在目标目录中生成。方法如下：
#mmm mokoid-read-only/apps/LedTest/
检查原因后发现mokoid-read-only/apps/LedTest/Android.mk
LOCAL_MODULES_TAGS :=user
而我们的s5pc100系统在配置时tapas时选择的是eng，所以没有装载到目标系统。
所以修改LedTest和LedClient的Android.mk
LOCAL_MODULES_TAGS :=user eng
再次编译即可自动装载到目标系统/system/app/目录下。
2、启动后没有图标，找不到应用程序
目标系统启动后找不到两个应用程序的图标。仔细阅读logcat输出的信息发现：
E/PackageManager( 2717): Package com.mokoid.LedClient requires unavailable shared library com.mokoid.server; failing!
原因是找不到 com.mokoid.server。检查mokoid-read-only/frameworks/base/Android.mk发现系统将LedManager和LedService编译成 mokoid.jar库文件。为了让应用程序可以访问到这个库，需要通过com.mokoid.server.xml 来设定其对应关系。解决方法：拷贝com.mokoid.server.xml到目标系统的system/etc/permissions/目录下。
此时两个应用的程序的图标都正常出现了。
3、提示找不到 JNI_OnLoad
按照以前的实验加入下列代码：
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4、需要针对你的目标平台修改HAL的Makefile
修改mokoid-read-only/hardware/modules/led/Android.mk
LOCAL_MODULE := led.default
5、在eclipse中编译不了LedSystemServer.java
原因是程序中要用到ServiceManager.addService，这需要系统权限。
解决方法可以把应用程序放入Android源码中编译，并确保以下两点：
（1）在应用程序的AndroidManifest.xml中的manifest节点中加入android:sharedUserId="android.uid.system"这个属性。
（2）修改Android 加入LOCAL_CERTIFICATE := platform.
当然：mokoid工程源码中已经做了这些。