1、前言
Android系统使用HAL这种设计模式，使得上层服务与底层硬件之间的耦合度降低，在文件：
AOSP/hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h
中描述了HAL的编写规范，并且给出了标准接口，本文将通过一个简单的实例讲解HAL的编写。
2、HAL编写规范
在之前的文章中讲解了两个很重要的数据结构，struct hw_module_t和struct hw_device_t，在其中hw_module_t代表了整个HAL的实现、功能的封装，也是外部应用程序看到的唯一视角，而hw_device_t代表了一个实际的硬件设备，是设备的属性、设备操作的封装，接下来分析HAL的编写规范。
（1）定义代表module的数据结构
以LED HAL模块为例，首先需要定义一个表示LED模块的数据结构led_moduler_t，并且该数据结构遵循以下准则：
（1.1）该结构体中的第一个成员必须是struct hw_module_t；
（1.2）创建一个该数据结构体的变量，并以HAL_MODULE_INFO_SYM为变量名；
（1.3）结构体hw_module_t中的tag成员固定赋值为HARDWARE_MODULE_TAG；
（1.4）结构体hw_module_t中的module_api_version成员代表了HAL模块的API版本，当模块的接口发生改变时，开发人员必须更新该成员；
（1.5）结构体hw_module_t中的id成员是该模块的标识符，其它程序通过该成员来寻找对应HAL得Stub。
实现如下所示：
#include <hardware/hardware.h> typedef struct led_module { struct hw_module_t common; ... ... } led_module_t; struct led_module HAL_MODULE_INFO_SYM = { .common = { .tag = HARDWARE_MODULE_TAG, .module_api_version = LED_MODULE_API_VERSION_1_0, .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION, .id = LED_HARDWARE_MODULE_ID, .name = "Defaule Led HAL", .author = "hly", .methods = &led_module_methods, }, ... ... };
（2）定义代表device的数据结构
通过module并不能实际操作硬件设备，开发者需要将设备的相关属性以及操作封装在代表device的数据结构，该数据结构通常是一系列的函数指针，定义led_device_t结构体，该数据结构遵循以下规则：
（2.1）第一个成员必须是struct hw_device_t；
（2.2）结构体中的hw_device_t的tag成员必须被赋值为HARDWARE_DEVICE_TAG。
实现如下所示：
typedef struct led_device { struct hw_device_t common; int (*get_led_state)(struct led_device *dev, char **state); int (*set_led_state)(struct led_device *dev, char *state); ... ... } led_device_t;
（3）实现open函数
当其它的应用程序使用HAL模块的步骤通常是：
首先通过hw_get_module()函数获得指定HAL模块的hw_module_t的引用，然后调用hw_module_t->methods->open函数或得hw_device_t的引用，最后，通过device下的函数指针来操作设备。
open函数指针位于hw_module_methods_t结构体中，该函数的实现方法在不同的HAL模块中实现也较为类似，大体步骤为：
（3.1）为led_device_t结构分配内存空间；
（3.2）对hw_device_t类型的common成员进行赋值；
（3.3）对封装的结构体中的函数指针进行赋值；
（3.4）将分配空间的led_device_t的指针通过hw_device_t **device返回。
实现如下所示：
static int led_device_open(const struct hw_module_t *module, const char *id, struct hw_device_t **device) { struct led_device *dev; dev = malloc(sizeof(struct led_device)); if (!dev) { ALOGE("Failed to malloc memory"); return -ENOMEM; } memset(dev, 0, sizeof(led_device)); dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG; dev->common.version = MODULE_API_VERSION_1_0; dev->common.module = (struct hw_module_t *)module; dev->get_led_state = get_led_state; dev->set_led_state = set_led_state; ... ... ... *device = (struct hw_device_t *)dev; return 0; }
（4）实现device的具体操作接口
每个HAL模块的实现都比较类似，对于device下的操作方法，则要按照具体的设备进行实现，每一类设备都是不尽相同的，需要掌握Linux应用层中文件操作、进程管理、信号处理、多线程编程和网络编程等相关技术。
3、实例讲解
实现一个ledctrl的HAL模块：
首先在安卓源码下的hardware/libhardware/include/hardware目录下创建ledctrl.h文件，代码如下：
#ifndef ANDROID_LEDCTRL_INTERFACE_H #define ANDROID_LEDCTRL_INTERFACE_H #include <hardware/hardware.h> __BEGIN_DECLS /* 定义模块ID */ #define LEDCTRL_HARDWARE_MODULE_ID "ledctrl" /* 硬件模块结构体 */ struct ledctrl_module_t { struct hw_module_t common; }; /* 硬件接口结构体 */ struct ledctrl_device_t { struct hw_device_t common; int fd; int (*set_state)(struct ledctrl_device_t *dev, const char *state); int (*get_state)(struct ledctrl_device_t *dev, char **state); }; __END_DECLS #endif
然后在安卓源码的hardware/libhardware/modules目录下，新建ledctrl目录，并添加ledctrl.c文件，代码实现如下：
#define LOG_TAG "ledctrl_hw_default" #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <malloc.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <cutils/log.h> #include <hardware/hardware.h> #include <hardware/ledctrl.h> #define DEVICE_NAME "/sys/class/leds/led-red/brightness" #define MODULE_NAME "ledctrl" #define MODULE_AUTHOR "HLY" /* 设备访问接口 */ static int ledctrl_set_state(struct ledctrl_device_t *dev, const char *state) { int ret = -EINVAL; if (0 == strcmp(state, "enable")) { ret = write(dev->fd, "1", 1); if (ret != 1) { ALOGE("ledctrl: failed to enable led device"); goto exit; } ALOGI("ledctrl: successed to enable led device"); ret = 0; } else if (0 == strcmp(state, "disable")) { ret = write(dev->fd, "0", 1); if (ret != 1) { ALOGE("ledctrl: failed to close led device"); goto exit; } ALOGI("ledctrl: successed to disable led device"); ret = 0; } else ALOGE("ledctrl: not define the led device state"); exit: return ret; } static int ledctrl_get_state(struct ledctrl_device_t *dev, char **state) { int ret,value; char *buf = malloc(sizeof(char) * 5); memset(buf, 0, sizeof(char) * 5); ret = read(dev->fd, buf, sizeof(int)); if (ret < 0) { ALOGE("ledctrl: failed to read led device"); goto exit; } value = atoi(buf); if (value == 0) *state = "disable"; else *state = "enable"; ALOGD("value = %d, led_state = %s", value, *state); exit: free(buf); return ret; } /* 设备的打开和关闭接口 */ static int ledctrl_device_close(struct hw_device_t *device) { struct ledctrl_device_t *dev = (struct ledctrl_device_t *)device; if (dev) { close(dev->fd); free(dev); } return 0; } static int ledctrl_device_open(const struct hw_module_t *module, const char *id, struct hw_device_t **device) { int fd; struct ledctrl_device_t *dev; dev = malloc(sizeof(struct ledctrl_device_t)); if (!dev) { ALOGE("ledctrl: failed to malloc memory"); return -ENOMEM; } memset(dev, 0, sizeof(struct ledctrl_device_t)); dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG; dev->common.version = 0; dev->common.module = (struct hw_module_t *)module; dev->common.close = ledctrl_device_close; fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR); if (fd == -1) { ALOGE("ledctrl: failed to open device file"); free(dev); return fd; } dev->fd = fd; dev->set_state = ledctrl_set_state; dev->get_state = ledctrl_get_state; *device = &dev->common; return 0; } /* 模块方法表 */ static struct hw_module_methods_t ledctrl_module_methods = { .open = ledctrl_device_open, }; /* 模块实例变量 */ struct ledctrl_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = { .common = { .tag = HARDWARE_MODULE_TAG, .version_major = 1, .version_minor = 0, .id = LEDCTRL_HARDWARE_MODULE_ID, .name = MODULE_NAME, .author = MODULE_AUTHOR, .methods = &ledctrl_module_methods, }, };
主要是HAL模块的实现方法，sysfs中的brightness文件为leds-gpio设备的属性文件，通过对该属性文件的读写操作，能实现led类设备的点亮与熄灭，另外还需要实现编译的Android.mk文件，代码如下：
# Android.mk for ledctrl hal module LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE_PATH := $(TARGET_OUT_SHARED_LIBRARIES)/hw LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog libcutils LOCAL_SRC_FILES := ledctrl.c LOCAL_MODULE := ledctrl.default LOCAL_MODULE_TAGS := optional include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
将该ledctrl模块编译为动态库，因此，最后生成的文件应该是ledctrl.default.so。
4、编译测试
对上面编写的HAL模块进行编译测试：
$ cd AOSP $ mmm hardware/libhardware/modules/ledctrl
$ make snod
将Android系统的system.img镜像重新打包后，使用fastboot命令烧写到system分区，并使用adb登入到终端，查看对应得动态库是否已经存在：
# cd /system/lib/hw # ls
如下：
5、小结
本篇文章主要对HAL库的编写规则进行了简单的描述，并简单介绍了一个简单的HAL例子实现过程。