概述

 HAL 是一个抽象层，具有供硬件供应商实现的标准接口。 HAL 允许 Android 不了解较低级别的驱动程序实现。使用 HAL 允许您在不影响或修改更高级别系统的情况下实现功能。

HAL 开始语言是HIDL，它是一种接口描述语言，用与指定HAL与用户之间的接口。具体意思就是当你用HIDL语法定义好接口之后，可以自动生成c++接口代码，aosp的开发者就可以按照这些接口开发底层的功能了，而上层framework 也可以按照这个接口调用，换句话说这个就是双方约定好的一个规则，好处就是对于APP开发者来说无论底层硬件如何变化，应用程序是不需要修改的。而对于系统工程师来说，只要按照HIDL实现对应的硬件驱动即可，不需要考虑适配应用的问题，这点有点类似NDK，只不过NDK相对灵活面向应用层多一些。

值得注意的是从 Android 10 开始，HIDL 已被弃用，Android 正在迁移以在任何地方使用AIDL。 

无论HIDL 还是AIDL 目的是一样的，但是运行思路有一些差异。

HIDL

HIDL 的目标是无需重新构建 HAL 即可替换 Android 框架。 HAL 将由供应商或 SOC 制造商构建，并放在设备上的/vendor分区中，从而使 Android 框架在其自己的分区中无需重新编译 HAL 即可替换为 OTA。

一般HIDL使用是直通模式，所谓直通模式就是HAL 包装在一个新的 HIDL 接口中，该接口以绑定和相同进程模式为 HAL 提供服务。这种包装对 HAL 和 Android 框架都是透明的。

直通模式仅适用于 C++ 客户端和实现。运行早期 Android 版本的设备没有用 Java 编写的 HAL，因此 Java HAL 本质上是绑定的。

HIDL也支持绑定模式，一般情况下给定一个 HAL 接口abcd@MN::IFoo，会创建2个包：

• abcd@MN::IFoo-impl 。包含 HAL 的实现并公开函数IFoo* HIDL_FETCH_IFoo(const char* name)。可以使用hidl-gen和-Lc++-impl和-Landroidbp-impl生成基本代码。
• abcd@MN::IFoo-service 。打开直通 HAL 并将其自身注册为绑定服务，使相同的 HAL 实现既可用作直通，也可用作绑定服务。

HIDL C++

Android O 对 Android 操作系统的架构重新进行了设计，以在独立于设备的 Android 平台与特定于设备和供应商的代码之间定义清晰的接口。Android 已经以 HAL 接口的形式（在 hardware/libhardware 中定义为 C 头文件）定义了许多此类接口。HIDL 将这些 HAL 接口替换为带版本编号的稳定接口，它们可以是采用 C++（如下所述）或 JAVA的客户端和服务器端 HIDL 接口。

HIDL 的代码布局

HIDL 包括核心软件包和供应商软件包。

核心 HIDL 接口是指由 Google 指定的接口。此类接口所属的软件包以 android.hardware. 开头，并以子系统命名（可能采用嵌套层命名方式）。例如，NFC 软件包命名为 android.hardware.nfc，而相机软件包命名为 android.hardware.camera。一般来说，核心软件包的名称为 android.hardware.[name1].[name2]…。HIDL 软件包除了其名称之外，还有版本。例如，软件包 android.hardware.camera 的版本可以是 3.4；这一点非常重要，因为软件包的版本会影响其在源代码树中的位置。

所有核心软件包都位于构建系统中的 hardware/interfaces/ 下。$m.$n 版本的软件包 android.hardware.[name1].[name2]…位于 hardware/interfaces/name1/name2/…/$m.$n/ 下；3.4 版本的软件包 android.hardware.camera 位于目录 hardware/interfaces/camera/3.4/. 下。软件包前缀 android.hardware. 和路径 hardware/interfaces/ 之间存在硬编码映射。

非核心（供应商）软件包是指由 SoC 供应商或 ODM 开发的软件包。非核心软件包的前缀是 vendor.$(VENDOR).hardware.，其中 $(VENDOR) 是指 SoC 供应商或 OEM/ODM。此前缀会映射到源代码树中的路径 vendor/$(VENDOR)/interfaces（此映射也属于硬编码映射）。

HAL 层驱动开发演示

• 生成hidl-gen工具

# 进入安卓源码路径
$cd $AOSP
# 导入安卓源码路径环境变量
$export ANDROID_BUILD_TOP=/home/android/AOSP/buildsystem-x9-ptg3.8/android/
# 导入环境变量
$source $ANDROID_BUILD_TOP/build/envsetup.sh
# 生成hidl-gen
$make hidl-gen
# 生成路径 $ANDROID_BUILD_TOP/out/host/linux-x86/bin/
# 讲路径添加到环境变量
$export PATH=$PATH:/home/android/AOSP/buildsystem-x9-ptg3.8/android/out/host/linux-x86/bin

• 创建文件

#在vendor中创建相关文件和目录
$mdkir -p $ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0
$cd $ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0
$touch  IHelloWorld.hal IHelloWorldCallback.hal types.hal
$touch  $ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces/Android.bp

• 添加内容

        helloworld/1.0/IHelloWorld.hal

package [email protected];

import IHelloWorldCallback;

interface IHelloWorld {
    initial();
    getInt() generates (int32_t i);
    setInt(int32_t val) generates (Result error);
    oneway setCallback(IHelloWorldCallback callback);
 };

        helloworld/1.0/IHelloWorldCallback.hal

package [email protected];

interface IHelloWorldCallback {
    oneway onEvent(Event event);
 };

        helloworld/1.0/types.hal

package [email protected];
enum Result : int32_t {
    OK,
    UNKNOWN,
    INVALID_ARGUMENTS,
};

struct Event {
    uint32_t type;
    uint32_t code;
    uint32_t value;
};

• 指定HIDL包根目录

        添加文件vendor/sample/hardware/interfaces/Android.bp

hidl_package_root {
    name: "sample.hardware",
    path: "vendor/sample/hardware/interfaces",
}

• 生成HIDL 哈希

每个软件包根目录（即映射到 hardware/interfaces 的 android.hardware 或映射到         vendor/foo/hardware/interfaces 的 vendor.foo）都必须包含一个列出所有已发布 HIDL 接口文件的 current.txt 文件。

$hidl-gen -Lhash -rsample.hardware:vendor/sample/hardware/interfaces -randroid.hidl:system/libhidl/transport [email protected]>/home/android/AOSP/buildsystem-x9-ptg3.8/android/vendor/sample/hardware/interfaces/current.txt

• 使用hidl-gen工具生成HIDL相关文件

hidl-gen -o $ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0/default -Lc++-impl -rsample.hardware:$ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces -randroid.hidl:$ANDROID_BUILD_TOP/system/libhidl/transport [email protected]

 生成代码

• HelloWorld.cpp

// FIXME: your file license if you have one

#include "HelloWorld.h"

namespace sample {
namespace hardware {
namespace helloworld {
namespace V1_0 {
namespace implementation {

// Methods from ::sample::hardware::helloworld::V1_0::IHelloWorld follow.
Return<void> HelloWorld::initial() {
    // TODO implement
    return Void();
}

Return<int32_t> HelloWorld::getInt() {
    // TODO implement
    return int32_t {};
}

Return<::sample::hardware::helloworld::V1_0::Result> HelloWorld::setInt(int32_t val) {
    // TODO implement
    return ::sample::hardware::helloworld::V1_0::Result {};
}

Return<void> HelloWorld::setCallback(const sp<::sample::hardware::helloworld::V1_0::IHelloWorldCallback>& callback) {
    // TODO implement
    return Void();
}


// Methods from ::android::hidl::base::V1_0::IBase follow.

//IHelloWorld* HIDL_FETCH_IHelloWorld(const char* /* name */) {
    //return new HelloWorld();
//}
//
}  // namespace implementation
}  // namespace V1_0
}  // namespace helloworld
}  // namespace hardware
}  // namespace sample

• HelloWorld.h

// FIXME: your file license if you have one

#pragma once

#include <sample/hardware/helloworld/1.0/IHelloWorld.h>
#include <hidl/MQDescriptor.h>
#include <hidl/Status.h>

namespace sample {
namespace hardware {
namespace helloworld {
namespace V1_0 {
namespace implementation {

using ::android::hardware::hidl_array;
using ::android::hardware::hidl_memory;
using ::android::hardware::hidl_string;
using ::android::hardware::hidl_vec;
using ::android::hardware::Return;
using ::android::hardware::Void;
using ::android::sp;

struct HelloWorld : public IHelloWorld {
    // Methods from ::sample::hardware::helloworld::V1_0::IHelloWorld follow.
    Return<void> initial() override;
    Return<int32_t> getInt() override;
    Return<::sample::hardware::helloworld::V1_0::Result> setInt(int32_t val) override;
    Return<void> setCallback(const sp<::sample::hardware::helloworld::V1_0::IHelloWorldCallback>& callback) override;

    // Methods from ::android::hidl::base::V1_0::IBase follow.

};

// FIXME: most likely delete, this is only for passthrough implementations
// extern "C" IHelloWorld* HIDL_FETCH_IHelloWorld(const char* name);

}  // namespace implementation
}  // namespace V1_0
}  // namespace helloworld
}  // namespace hardware
}  // namespace sample

• 使用hidl-gen生成helloworld/1.0/default/Android.bp

hidl-gen -o $ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0/default -Landroidbp-impl -rsample.hardware:$ANDROID_BUILD_TOP/vendor/sample/hardware/interfaces -randroid.hidl:$ANDROID_BUILD_TOP/system/libhidl/transport [email protected]

• 使用system/tools/hidl/update-makefiles-helper.sh生成helloworld/1.0/Android.bp

$source $ANDROID_BUILD_TOP/system/tools/hidl/update-makefiles-helper.sh

$do_makefiles_update sample.hardware:vendor/sample/hardware/interfaces android.hardware:hardware/interfaces android.hidl:system/libhidl/transport

helloworld/1.0/Android.bp内容如下:

hidl_interface {
    name: "[email protected]",
    root: "sample.hardware",
    product_specific: true,
    srcs: [
        "types.hal",
        "IHelloWorld.hal",
        "IHelloWorldCallback.hal",
    ],
    interfaces: [
        "[email protected]",
    ],
    gen_java: true,
}

将模块添加到device/$PROCUT_DIR/xxxboard.mk

# Overrides
PRODUCT_MANUFACTURER := SEMIDRIVE
PRODUCT_BRAND := X9
PRODUCT_NAME := $(TARGET_BOARD)
PRODUCT_DEVICE := $(TARGET_BOARD)
PRODUCT_MODEL := x9 for arm64

#SkinManager
CURRENT_PATH :=$(shell pwd)


PRODUCT_PACKAGES += \
    [email protected]

编译

$ mmm vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0/

编译hal文件生成的中间代码位于out/soong/.intermediates/vendor/sample/hardware/interfaces/helloworld/1.0/

default
[email protected]
[email protected]
[email protected]_genc++
[email protected]
[email protected]_genc++
[email protected]_genc++_headers
[email protected]_genc++
[email protected]_genc++_headers
[email protected]
[email protected]_genc++
[email protected]_genc++_headers
[email protected]
[email protected]_genc++
[email protected]_genc++_headers
[email protected]
sample.hardware.helloworld-V1.0-java
sample.hardware.helloworld-V1.0-java_gen_java
sample.hardware.helloworld-V1.0-java-shallow
test

"[email protected]_genc++"目录里面可以发现hal文件转换成了C++源码 ,里面就包含Binder Bn端,Binder Bp端的代码.

编译最终会在out/target/product/$TARGET_PRODUCT/目录下面生成了以下文件:

out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/lib/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/lib/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/lib64/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/lib64/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/framework/sample.hardware.helloworld-V1.0-java.jar
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/framework/oat/arm/sample.hardware.helloworld-V1.0-java.odex
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/framework/oat/arm/sample.hardware.helloworld-V1.0-java.vdex
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/framework/oat/arm64/sample.hardware.helloworld-V1.0-java.odex
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/system/framework/oat/arm64/sample.hardware.helloworld-V1.0-java.vdex
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib64/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib64/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib64/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/bin/hw/[email protected]
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/bin/sample.hardware.helloworld_hidl_hal_test
out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/etc/init/[email protected]

测试

将编译好的库和bin文件复制到设备中:

$ adb root
$ adb remount
$ adb push  out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib64/[email protected] /vendor/lib64/[email protected]
$ adb push  out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/lib64/[email protected] /vendor/lib64/[email protected]
$ adb push  out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/bin/hw/[email protected] /vendor/bin/hw/[email protected]
$ adb push  out/target/product/$TARGET_PRODUCT/vendor/bin/sample.hardware.helloworld_hidl_hal_test /vendor/bin/sample.hardware.helloworld_hidl_hal_test

启动服务和测试

# ./vendor/bin/hw/[email protected]& sample.hardware.helloworld_hidl_hal_test                      
initial
getInt 666
setInt result=0
HelloWorldCallback
setCallback
onEvent 0001 0001 0001
onEvent 0002 0002 0002
onEvent 0003 0003 0003