Android HAL 硬件抽象层加载过程

硬件厂商处于保护核心代码，会将核心实现以so库的形式出现在HAL层，当需要时HAL会自动调用相关的共享库。

共享库的格式

.variant.so

• id: 为硬件模块的唯一编号
• variant：为变种名称。这个值从系统属性中获取。获取顺序保存在variant_keys数组中。

static const char *variant_keys[] = {
    "ro.hardware",  /* This goes first so that it can pick up a different
                       file on the emulator. */
    "ro.product.board",
    "ro.board.platform",
    "ro.arch"
};

流程
app通过jni调用hal层hw_get_module函数获取硬件模块，hw_get_module通过模块ID查询对应的模块的共享库，调用load打开共享库，获取硬件结构地址，根据固定符号HAL_MODULE_INFO_SYM查找结构体hw_module_t，调用hw_module_methods_t中的open方法打开硬件。在open时传入hw_device_t二级指针，将模块的操作函数保存在hw_device_t中，实现与硬件的交互。

hw_get_module

int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,
                           const struct hw_module_t **module)
{
    int i = 0;
    char prop[PATH_MAX] = {0};
    char path[PATH_MAX] = {0};
    char name[PATH_MAX] = {0};
    char prop_name[PATH_MAX] = {0};

    if (inst)
        snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);
    else
        strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);

    /*
     * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on
     * the same .so will simply increment a refcount (and not load
     * a new copy of the library).
     * We also assume that dlopen() is thread-safe.
     */

    /* First try a property specific to the class and possibly instance */
    snprintf(prop_name, sizeof(prop_name), "ro.hardware.%s", name);
    if (property_get(prop_name, prop, NULL) > 0) {  //??获取属相
        if (hw_module_exists(path, sizeof(path), name, prop) == 0) {    //检测模块是否存在
            goto found;
        }
    }

    //在hal层搜索动态共享库的方式
    /* Loop through the configuration variants looking for a module */
    for (i=0 ; i

• hw_get_module 调用hw_get_module_by_class完成加载过程
• hw_get_module_by_class根据传入的变量class_id,查询ro.hardware.获取属相值，如果存在作为variant值，调用hw_module_exit检查目标共享库是否存在，存在调用load加载
• 不存在，循环遍历variant_keys数组定义的key获取对应的属性值，并判断是否存在对应的共享库，存在调用load加载，否则返回错误

hw_module_exists方法根据拼接的路径path，去查询是否存在共享库。共享库的路径由HAL_LIBRARY_PATH1（系统存放路径） ，id（moudle ID），variant(属性)组成。

共享库存放的路径

#if defined(__LP64__)
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib64/hw"
#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib64/hw"
#else
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"
#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"
#endif

• 共享库存放的位置位于 /system/lib64/hw，/system/lib/hw 和/vendor/lib64/hw ，/vendor/lib/hw 路径下
• 共享库以.variant.so命名，id为模块名称，variant为变种名称，随系统平台变化。

load

static int load(const char *id,
        const char *path,
        const struct hw_module_t **pHmi)
{
    int status = -EINVAL;
    void *handle = NULL;
    struct hw_module_t *hmi = NULL;

    /*
     * load the symbols resolving undefined symbols before
     * dlopen returns. Since RTLD_GLOBAL is not or'd in with
     * RTLD_NOW the external symbols will not be global
     */
     //调用dlopen打开path定义的目标共享库，得到库文件的句柄handle
    handle = dlopen(path, RTLD_NOW);
    if (handle == NULL) {
        char const *err_str = dlerror();
        ALOGE("load: module=%s\n%s", path, err_str?err_str:"unknown");
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }

    /* Get the address of the struct hal_module_info. */
    const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR;
    //调用dlsym获取符号HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR的地址，赋值给hmi
    hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);
    if (hmi == NULL) {
        ALOGE("load: couldn't find symbol %s", sym);
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }

    /* Check that the id matches */
    if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {
        ALOGE("load: id=%s != hmi->id=%s", id, hmi->id);
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }
    //保存共享库句柄
    hmi->dso = handle;

    /* success */
    status = 0;

    done:
    if (status != 0) {
        hmi = NULL;
        if (handle != NULL) {
            dlclose(handle);
            handle = NULL;
        }
    } else {
        ALOGV("loaded HAL id=%s path=%s hmi=%p handle=%p",
                id, path, *pHmi, handle);
    }

    //返回得到的hw_module_t结构体的指针
    *pHmi = hmi;

    return status;
}

• load 函数调用dlopen打开目标模块共享库，使用dlsym获取HMI地址（HMI为模块hw_module_t结构体的名字），得到对应模块hw_module_t指针；通过hw_module_t指针，可以对硬件进行操作。

通过dlopen和dlsym获取模块hw_module_t指针，操作硬件。

蓝牙HAL加载

硬件抽象层中每个模块必须自定义一个硬件抽象层模块结构，第一个成员必须是hw_module_t，其次才是模块的一此相关信息；还必须包含HAL_MODULE_INFO_SYM 。

蓝牙HAL加载在 com_android_bluetooth_btservice_AdapterService.cpp的classInitNative方法中，

static void classInitNative(JNIEnv* env, jclass clazz) {
    int err;
    hw_module_t* module;
    // ........中间省略.....
    char value[PROPERTY_VALUE_MAX];
    property_get("bluetooth.mock_stack", value, "");

    const char *id = (strcmp(value, "1")? BT_STACK_MODULE_ID : BT_STACK_TEST_MODULE_ID);

    //获取蓝牙模块hw_module_t指针
    err = hw_get_module(id, (hw_module_t const**)&module);

    if (err == 0) {
        hw_device_t* abstraction;
    //调用open方法，获取蓝牙设备hw_device_t指针
        err = module->methods->open(module, id, &abstraction);
        if (err == 0) {
            //蓝牙实现中将蓝牙设备bluetooth_device_t 和 bluetooth_module_t 定义成同一个值
            bluetooth_module_t* btStack = (bluetooth_module_t *)abstraction;
      //获取蓝牙模块interface接口，通过sBluetoothInterface操作蓝牙设备
            sBluetoothInterface = btStack->get_bluetooth_interface();
        } else {
           ALOGE("Error while opening Bluetooth library");
        }
    } else {
        ALOGE("No Bluetooth Library found");
    }
}

BT_STACK_MODULE_ID 定义在bluetooth.h文件中，

 #define BT_HARDWARE_MODULE_ID "bluetooth"
#define BT_STACK_MODULE_ID "bluetooth"

hw_get_module获取蓝牙模块hw_module_t指针，
蓝牙自定义硬件模块hw_module_t定义

struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
    .version_major = 1,
    .version_minor = 0,
    .id = BT_HARDWARE_MODULE_ID,
    .name = "Bluetooth Stack",
    .author = "The Android Open Source Project",
    .methods = &bt_stack_module_methods
};

蓝牙调用自定义模块hw_module_t中open方法，获取hw_device_t指针，

static struct hw_module_methods_t bt_stack_module_methods = {
    .open = open_bluetooth_stack,
};

static int open_bluetooth_stack(const struct hw_module_t *module, UNUSED_ATTR char const *name, struct hw_device_t **abstraction) {
  //给bluetooth_device_t赋值
  static bluetooth_device_t device = {
    //common变量赋值
    .common = {     
      .tag = HARDWARE_DEVICE_TAG,
      .version = 0,
      .close = close_bluetooth_stack,
    },
    //获取蓝牙模块接口
    .get_bluetooth_interface = bluetooth__get_bluetooth_interface
  };

  device.common.module = (struct hw_module_t *)module;
  //将bluetooth_device_t指针强制转换为hw_device_t指针赋值给abstraction
  *abstraction = (struct hw_device_t *)&device;
  return 0;
}

open_bluetooth_stack创建bluetooth_device_t 结构体，初始化，转换成hw_device_t。module->methods->open得到bluetooth_device_t 结构体的指针，也是bluetooth_module_t结构体的指针。

typedef struct {
    struct hw_device_t common;
    const bt_interface_t* (*get_bluetooth_interface)();
} bluetooth_device_t;

typedef bluetooth_device_t bluetooth_module_t;

bluetooth_device_t 包含hw_device_t；bluetooth_device_t 重命名为bluetooth_module_t。

open方法（open_bluetooth_stack）获取蓝牙设备hw_device_t指针，转化为bluetooth_module_t 指针，在open_bluetooth_stack中将bluetooth_get_bluetooth_interface赋值给get_bluetooth_interface，再赋值给sBluetoothInterface。

bluetooth_get_bluetooth_interface定义了蓝牙模块的基本接口，bluetooth_get_bluetooth_interface最后赋值给sBluetoothInterface，调用sBluetoothInterface可以操作蓝牙模块，与硬件交互。具体接口实现和平台相关。

参考

• http://www.cnblogs.com/microliang/p/3427322.html