2024年5月2日发(作者：)

- 1 - ANDROID自学精品系列——驱动篇

前言

意外在网上发现了这扁文章，看后感觉很有必要分享，所以整理并上传，希望大家喜欢。

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:

- 2 - ANDROID自学精品系列——驱动篇

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。

在Ubuntu 上为Android 系统编写Linux 内核驱动程序

这里，我们不会为真实的硬件设备编写内核驱动程序。为了方便描述为Android 系统编写内核驱动程序的

过程，我们使用一

个虚拟的硬件设备，这个设备只有一个4 字节的寄存器，它可读可写。想起我们第一次学习程序语言时，

都喜欢用“Hello, World”

作为例子，这里，我们就把这个虚拟的设备命名为“hello”，而这个内核驱动程序也命名为hello 驱动程序。

其实，Android 内

核驱动程序和一般Linux 内核驱动程序的编写方法是一样的，都是以Linux 模块的形式实现的，具体可参考

前面Android 学习

启动篇一文中提到的Linux Device Drivers 一书。不过，这里我们还是从Android 系统的角度来描述Android

内核驱动程序的编

写和编译过程。

一. 参照这两篇文章在Ubuntu 上下载、编译和安装Android 最新源代码和在Ubuntu 上下载、编译和安装

Android 最新内核源

代码（Linux Kernel）准备好Android 内核驱动程序开发环境。

二. 进入到kernel/common/drivers 目录，新建hello 目录：

linuxidc@:~/Android$ cd kernel/common/drivers

linuxidc@:~/Android/kernel/common/drivers$ mkdir hello

三. 在hello 目录中增加hello.h 文件：

1.#ifndef _HELLO_Android_H_

2.#define _HELLO_ANDROID_H_

3.#include

4.#include

5.#define HELLO_DEVICE_NODE_NAME "hello"

8.#define HELLO_DEVICE_FILE_NAME "hello"

9.#define HELLO_DEVICE_PROC_NAME "hello"

10.#define HELLO_DEVICE_CLASS_NAME "hello"

hello_android_dev {

13. int val;

14. struct semaphore sem;

15. struct cdev dev;

16.};

17.#endif

这个头文件定义了一些字符串常量宏，在后面我们要用到。此外，还定义了一个字符设备结构体

hello_Android_dev，这个就

是我们虚拟的硬件设备了，val 成员变量就代表设备里面的寄存器，它的类型为int，sem 成员变量是一个