Android14-HAL分析

最新推荐文章于 2025-09-19 10:41:14 发布

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#Android14 HAL #HAL

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参考资料：

1、阿豪讲Framework：https://juejin.cn/user/342703355728382/posts

2、术语

1、VINTF : Vendor interface

一、HAL综述

1、HAL：Hardware Abstraction Layer

2、HAL存在的意义

1）HAL是对驱动操作的包装库，操作硬件的具体逻辑可以放到 HAL中（属于算法，如果这部分暴露的话会让友商反推出硬件IP Core的设计），驱动程序本身只提供基本寄存器操作功能。

3、不同版本的HAL（传统HAL、HIDL HAL、AIDL HAL）开发流程是不同的，HAL(so库)与HIDL/AIDL(进程间通信)要区分开，从推出时间来分类，如下
1）Android 8以前 -> HAL层以so库和.h文件存在 - 传统HAL
2）Android 8-10 -> HAL层以进程方式存在 - HIDL HAL
3）Android 10 -> HAL层以进程方式存在 - AIDL HAL

注意以上Android版本是推出时间，实际上高版本的Android混杂着各个HAL版本（比如Android13 Audio用的是hidl），实在让人混乱！

4、HAL库所在的代码目录

hardware/* 部分厂商开源的硬件适配层HAL代码

hardware/libhardware_legacy //旧的HAL层库

hardware/libhardware //HAL层实库

5、厂家闭源，厂家需要实现什么？

通过OS里面开源例子来了解学习

二、Android各版本HAL的演进

1、参考资料

1）Android8 HAL变迁： https://juejin.cn/post/7359954143916425251

2） Android HIDL HAL 接口定义语言详解：https://blog.youkuaiyun.com/qq_19923217/article/details/88398660

3）AN14 添加HAL层：https://blog.youkuaiyun.com/baidu_41666295/article/details/145503951

每一篇博文都有参考的意义（不同开发者的知识域都不同，角度不同即表述的内容也不同，应该各取精华）

2、Android版本对HAL有过几次改革，因此需要了解演进的背景和变化对理解几种HAL层的设计有很大的帮助；

1）尤其是网络上的各类资料，充斥着不同的Android版本，注意区分和分辨；

2）在不同版本上又应该如何选择实现HAL的方式？首先确定硬件厂商，而厂商不同，各自的选择也不同~

3、先理解Android系统各厂家合作模式：
在这里插入图片描述

1）Google : 负责Android系统开发、维护、迭代；

2）芯片厂商：负责适配硬件(vendor)，定制Framework，有实力的话会帮忙解bug，加特性；

3）终端厂商：负责进一步定制Framework，有实力的话也会解BUG和加特性；

4、Treble架构（Android 8 / O）

由于系统发布比较频繁，而芯片厂和厂商更新版本代价较高（移植适配，测试耗时耗力），导致下游厂家不愿升级，间接损害Google的利益，Google为了解决升级问题，将芯片厂商从Framework抽离开来，实现互相升级不受影响，这就是Android8引入的Treble架构（代价是大大增加了复杂度），看图：
在这里插入图片描述

1、划分之后，System（放Framework部分）/ Vendor（放厂商部分）分区中的native程序/库（NDK）只能链接各自的库，而这由系统权限设置管理，Framework要访问Vendor的HAL接口，只能通过进程间通信实现；

扩展，Android 9推出product分区（存放终端厂商的针对特定设备的系统配置、应用程序、资源文件）

2、但难免有vendor和Framework互相依赖库，这些“特别的库”被分类出来如下（了解下即可）
1）LL-NDK(low level vendor native development kit)，可以framework和vender进程链接，由google来维护，例子：
libEGL.so
libGLESv1_CM.so
libvndksupport.so
2）VNDK ： Vendor Native Development Kit（Android 8.0引入，将系统分区和供应商分区分离，保持Android核心系统的纯净性，供应商可以使用VNDK开发自己的HAL，包含在system.img中 - 即VNDK升级与否让供应商决定，可以不升级在新的Android版本上使用）

目录示例：
android\prebuilts\vndk\v30\arm\arch-arm-armv7-a-neon\shared\vndk-core

VNDK深入剖析：https://blog.youkuaiyun.com/learnframework/article/details/134889443
bp中使用proprietary/vendor-only指定

3）SP-HAL：same-Process HAL(framework负责加载的hal库，由google来维护)，链接的so库称为VNDK-SP，需为VNDK或LL-NDK，例子：
android.hardware.graphics.mapper@2.0-impl.so
android.hardware.renderscrip@1.0-impl.so
4）VNDK-SP：链接LL-NDK/VNDK的SP-HAL

这些特性怎么体现？

1、由SEpolicy强制执行，在te文件或Andorid.bp指定属性；

目录示例：
android\prebuilts\vndk\v30\arm\arch-arm-armv7-a-neon\shared\vndk-sp

3、随着库和进程被隔离开，Framework访问HAL层只能通过进程通信的方式，因此基于binder设计出HIDL HAL；

4、进一步地，Android9之后推出apex，同样也是为了方便第三方对系统组件的更新；

三、传统HAL(<= Android7)

1、HAL应知应会

1、传统的HAL，即厂家提供.so和.h，在需要访问硬件的时候dlopen，调用对应接口
>>既然是厂家实现，Google需要提供demo以保证规范，在哪里？
以audio为例
1）
android\hardware\libhardware\modules\audio //旧架构
android\hardware\libhardware_legacy\audio //新架构
厂家参照这个demo实现自家的audio hal（使用哪个架构，视乎厂家，无论哪个架构，接口都是一样的），并生成so库提供第三方集成
2）qcom开源出来源码实现：
android\hardware\qcom\audio\hal  //对应新架构
android\hardware\qcom\audio\legacy //对应旧架构


2、传统hal必须按照一定规范来写，用库函数 来加载

3、传统的HAL在高版本被弃用？还有必要去了解？
1）没有完全弃用，Android推出新的架构，不会一下子丢弃旧的方式，厂商会逐渐过渡 甚至一直保留都有可能；

2、代码分析

1、在系统服务代码中使用以下方法加载 HAL 模块
const hw_module_t *module;
hw_get_module(AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, &module); //会根据名字去对应目录查找并加载

具体实现如下：
1）
android\hardware\libhardware\hardware.c
typedef struct hw_module_t {
    struct hw_module_methods_t* methods;
}
2)
hw_get_module(const char *id, struct hw_module_t **module)
--hw_get_module_by_class(id, module)
----load(class_id, path, module)
------dlopen(path)
------dlsym(handle, sym) //找到结构体(hw_module_t)，存在module指针中

3）例：audio_hw_module实现
struct audio_hw_module{
    struct hw_module_t common;
};
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 = "QCOM Audio HAL",
        .author = "Code Aurora Forum",
        .methods = &hal_module_methods,
    },
};

2、HAL什么时候被加载？最好是对应服务拉起的时候去加载，而事实也是如此
比如AudioFlinger 在启动时通过 hw_get_module方法加载传统hal库，并调用 create() 方法实例化接口

3、例：Vibrator（Vibrator实现相对简单易懂，是学习的好例子）
1）负责加载传统Vibrator HAL库对应的Service进程
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/VibratorService.java //注意此传统hal service实现与AIDL hal实现的VibratorService 是有区别的！

2）C语言中的继承
typedef struct vibrator_device {
    struct hw_device_t common;
    int (*vibrator_on)(struct vibrator_device* vibradev, unsigned int timeout_ms);
    int (*vibrator_off)(struct vibrator_device* vibradev);
} vibrator_device_t;
通过指针巧妙实现C语言中的“继承”，vibrator_device(子类) 和 hw_device_t(父类)指针可以相互转换