1、前言
Android系統硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer)，簡寫為HAL，是連接Android Framework與Linux內核設備驅動的重要橋梁。HAL存在的意義有以下兩個方面：
（1）HAL層屏蔽掉不同硬件設備的差異，為Android提供了統一的設備訪問接口。不同的硬件廠商遵循HAL標准來實現自己的硬件控制邏輯，開發者不必關心硬件設備的差異，只需按照HAL提供的標准接口對硬件進行訪問即可。
（2）HAL層幫助硬件廠商隱藏了設備的核心細節，HAL層位於用戶空間，遵循Apache協議，允許硬件廠商不公開源碼，將設備相關的實現放在HAL層中實現，並以共享庫(.so)的形式進行提供。
下面的圖描述了HAL層在Android系統中的位置：
使用HAL這種設計模式，使得上層服務與底層硬件之間的耦合度降低。
2、Stub HAL
Android系統中HAL具有兩種實現方式：Legacy以及Stub HAL，初期使用的是Legacy HAL的方式，該方式為標准的Linux共享庫，其它應用程序直接調用HAL層共享庫導出的函數。Google后來提出了Stub HAL的方式，仍然以共享庫(.so)的形式提供，它把所有供外部訪問的的方法(函數)的入口指針保存在統一的數據結構，其它程序需要訪問HAL中方法時，需要先獲得Stub，然后通過具體的函數指針去讀寫底層設備。
3、HAL標准接口的定義
Android已經為常用的硬件設備定義了標准的HAL接口，這些組件有以下：
當我們需要為這些設備編寫HAL層代碼時，必須嚴格按照Google定義的標准接口去實現，否則將導致設備無法在Android Framework下正常工作。
關於HAL的源碼在Android源碼樹的hardware目錄，其中關於Stub方式的HAL實現在libhardware目錄下：
# 常用設備HAL標准接口的頭文件 AOSP/hardware/libhardware/include/hardware # 常用設備HAL標准接口實現 AOSP/hardware/libhardware/modules/
在目錄AOSP/hardware/libhardware/include/hardware中包含了一個hardware.h的接口頭文件，里面具有比較重要的結構體、變量和函數指針，在開發自己設備的HAL文件時，需要嵌入這些結構體，也就是繼承它們的特性，接下來對這些標准接口做介紹。
首先是struct hw_module_t結構體，定義如下：
typedef struct hw_module_t { uint32_t tag; uint16_t module_api_version; uint16_t hal_api_version; const char *id; const char *name; const char *author; struct hw_module_methods_t* module; void* dso; uint32_t reserved[32-7]; } hw_module_t;
成員簡單介紹：
tag：該值為module的tag，必須定義為HARDWARE_MODULE_TAG；
module_api_version：模塊中API函數接口的版本號；
hal_api_version：HAL模塊接口的API版本號；
id：硬件的id號，唯一標識模塊；
name：該模塊的名稱；
author：模塊的作者；
module：指向封裝有open函數指針的結構體，用於模塊打開。
對於struct hw_module_t結構體的理解為，每個硬件通過hw_module_t結構體來描述，我們可以"繼承"這個結構體，拓展自己的屬性，但是需要注意的是，宿主結構的第一個成員必須是struct hw_module_t類型，硬件對象必須定義一個固定的名字：HMI（Hardware Module Information），每個硬件對象里面都包含了module指針，對應得結構體里面封裝了open函數指針，用於打開硬件，並會返回硬件的操作方式。
接下來是struct hw_module_methods_t結構體的定義，如下所示：
typedef struct hw_module_methods_t { int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device); } hw_module_methods_t;
該結構體里面封裝了一個open函數指針，該函數用於實現打開一個特定的設備，打開的設備通過device二級指針進行返回。
另外一個重要的結構體為struct hw_device_t，該定義如下：
typedef struct hw_device_t { uint32_t tag; uint32_t version; struct hw_module_t* module; uint32_t reserved[12]; int (*close)(struct hw_device_t* device); } hw_device_t;
成員簡單介紹：
tag：設備的tag，必須定義為HARDWARE_DEVICE_TAG；
version：設備操作方式的版本號；
module：hw_module_t結構體指針，指向設備所屬的硬件模塊，設備操作接口與硬件模塊的聯系；
close：函數指針，關閉該硬件設備的方法。
對於struct hw_device_t結構體的理解為，硬件設備的操作方法，通過struct module_methods_t結構內的open函數指針將返回hw_device_t結構體指針，從而獲得了該硬件設備的操作方法，我們也可以"繼承"該結構體，拓展實際硬件設備的操作方式，但是需要注意的是，在宿主結構中，第一個成員必須是struct hw_device_t類型。
在上面介紹的三個結構之間是緊密聯系的，每個硬件模塊都由一個struct hw_module_t結構體進行描述，當用戶拿到了這個硬件模塊，調用其封裝的open函數，便返回了硬件設備的操作方法接口，從而便可以調用相關接口對硬件設備進行讀寫了。
在HAL標准中還有兩個比較重要的宏定義和一個函數，如下：
/** * Name of the hal_module_info */ #define HAL_MODULE_INFO_SYM HMI /** * Name of the hal_module_info as a string */ #define HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR "HMI" /** * Get the module info associated with a module by id. * * @return: 0 == success, <0 == error and *module == NULL */ int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module);
在上面的代碼中，HAL_MODULE_INFO_SYM為硬件模塊固定的變量名，另外一個宏只是字符串的顯示，當用戶調用hw_get_module()函數時，將硬件的id名進行傳入，那么函數將會從當前系統中注冊的硬件模塊里查找對應的硬件模塊，並通過module二級指針進行返回。
4、小結
本篇文章對Android系統中HAL的基本概念做簡單介紹，另外，對HAL提供的接口進行了簡單的描述。