Android Graphic HAL&Driver(一)

本文详细介绍Android系统中Graphic HAL层及Driver的工作原理,包括HAL层的结构、模块与设备的概念,以及HAL模块的编译过程。通过学习,读者可以深入了解Android Graphic HAL层的设计理念及其与Linux Kernel的交互方式。

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Android Graphic HAL&Driver(一)

工作很久,一直不怎么写博客,今天开始准备写写博客,坚持一下把过去所学的东西积累一下。学而不思则罔,思而不学则殆。一直加班解解bug,发现自己变得越来越笨。一直是做Driver的,最近准备把Android Graphic的HAL&Driver串一串。

一、Android架构概述

就跟以前毕业论文一致,写东西肯定先得写一个系概述了,
根据官方给的图片Android主要分成了Android Application Framework,Binder IPC,System service,HAL,Linux kernel这五层。本文主要集中的是HAL层和Linux kernel,等HAL层和Linux kernel整理完了会继续看看graphic相关的service和Application Framework。

二、Android HAL概述

HAL(硬件抽象层)是Google定义的一个标准的接口给硬件供应商实现,允许Android系统忽略低级别的驱动程序实现,所以HAL层一般是由IC原厂设计实现,并且会被封装成模块文件(.so),并会由Android系统适时地加载。

2.1 标准HAL层结构

HAL接口包含了两个通用的组件:一个模块和一个设备。位于hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h,统一定义的接口能让Android系统以一致的方式加载HAL模块。
2.1.1 HAL模块
模块表示被封装且被存储为共享库的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,
},
};
2.1.2 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。
2.1.3 HAL模块编译
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。

介绍 STM32CubeTM是意法半导体的项原始计划,旨在通过减少 开发工作,时间和成本。 STM32CubeTM涵盖了STM32产品组合。 STM32CubeTM版本1.x包括: STM32CubeMX,种图形软件配置工具,允许生成C初始化 使用图形向导编写代码。 每个系列都提供了个全面的嵌入式软件平台(例如STM32CubeF4 STM32F4系列) STM32Cube HAL是STM32抽象层嵌入式软件,可确保最大化 跨STM32产品组合的可移植性 致的中间件组件,例如RTOS,USB,TCP / IP,图形 所有嵌入式软件实用程序均附带全套示例。 HAL驱动程序层提供了组通用的多实例简单API(应用程序编程) 接口)与上层(应用程序,库和堆栈)进行交互。它由通用组成 和扩展API。它是直接基于通用体系结构构建的,并允许构建层, 例如中间件层,以实现其功能,而无需深入了解如何使用 单片机这种结构提高了库代码的可重用性,并保证了在其他库上的轻松移植 设备。 HAL驱动程序包括整套现成的API,可简化用户应用程序 实施。例如,通信外围设备包含用于初始化和配置的API 外设,以基于轮询管理数据传输,处理中断或DMA,以及管理 通讯错误。 HAL驱动程序API分为两类:提供通用和通用的通用API 所有STM32系列和扩展API的函数,其中包括特定的和自定义的函数 给定的家庭或零件号。 HAL驱动程序是面向功能的,而不是面向IP的。例如,计时器API分为 IP提供的功能包括以下几类:基本计时器,捕获,脉冲宽度调制 (PWM)等。 驱动程序源代码是在严格的ANSI-C中开发的,使它独立于 开发工具。使用CodeSonarTM静态分析工具进行检查。它是有据可查的,并且 符合MISRA-C 2004。 HAL驱动程序层通过检查所有输入值来实现运行时故障检测 功能。这种动态检查有助于增强固件的鲁棒性。运行时检测 也适用于用户应用程序开发和调试。 本用户手册的结构如下: HAL驱动程序概述 每个外围设备驱动程序的详细描述:配置结构,功能以及使用方法 给定的API来构建您的应用程序。
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