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Android硬件抽象层(HAL)概要介绍和学习计划

Android的硬件抽象层,简单来说,就是对Linux内核驱动程序的封装,向上提供接口,屏蔽低层的实现细节。也就是说,把对硬件的支持分成了两层,一层放在用户空间(User Space),一层放在内核空间(Kernel Space),其中,硬件抽象层运行在用户空间,而Linux内核驱动程序运行在内核空间。为什么要这样安排呢?把硬件抽象层和内核驱动整合在一起放在内核空间不可行吗?从技术实现的角度来看,是可以的,然而从商业的角度来看,把对硬件的支持逻辑都放在内核空间,可能会损害厂家的利益。我们知道,Linux内核源代码版权遵循GNU License,而Android源代码版权遵循Apache License,前者在发布产品时,必须公布源代码,而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层,那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码,而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了,在手机市场竞争激烈的今天,这对厂家来说,损害是非常大的。因此,Android才会想到把对硬件的支持分成硬件抽象层和内核驱动层,内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑,例如读写硬件寄存器的通道,至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑,都放在硬件抽象层中去了,这样就可以把商业秘密隐藏起来了。也正是由于这个分层的原因,Android被踢出了Linux内核主线代码树中。大家想想,Android放在内核空间的驱动程序对硬件的支持是不完整的,把Linux内核移植到别的机器上去时,由于缺乏硬件抽象层的支持,硬件就完全不能用了,这也是为什么说Android是开放系统而不是开源系统的原因。

撇开这些争论,学习Android硬件抽象层,对理解整个Android整个系统,都是极其有用的,因为它从下到上涉及到了Android系统的硬件驱动层、硬件抽象层、运行时库和应用程序框架层等等,下面这个图阐述了硬件抽象层在Android系统中的位置,以及它和其它层的关系:

在学习Android硬件抽象层的过程中,我们将会学习如何在内核空间编写硬件驱动程序、如何在硬件抽象层中添加接口支持访问硬件、如何在系统启动时提供硬件访问服务以及 如何编写JNI使得可以通过Java接口来访问硬件,而作为中间的一个小插曲,我们还将学习一下如何在Android系统中添加一个C可执行程序来访问硬件驱动程序。由于这是一个系统的学习过程,笔者将分成六篇文章来描述每一个学习过程,包括:

一. 在Android内核源代码工程中编写硬件驱动程序

二. 在Android系统中增加C可执行程序来访问硬件驱动程序

三. 在Android硬件抽象层增加接口模块访问硬件驱动程序

四. 在Android系统中编写JNI方法在应用程序框架层提供Java接口访问硬件

五. 在Android系统的应用程序框架层增加硬件服务接口

六. 在Android系统中编写APP通过应用程序框架层访问硬件服务

学习完这六篇文章,相信大家对Android系统就会有一个更深刻的认识了,敬请关注。

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