📚 课程目录第2章 HAL模块的动态加载与注册

2. HAL模块的动态加载与注册

任务目标

在Android HAL框架中，实现一个自定义硬件模块的 hw_module_t 结构体，通过标准宏完成模块注册，并利用 hw_get_module() 在运行时动态加载该模块，最终获取模块句柄并验证加载成功。

环境与前置依赖

Android源码环境（AOSP），已编译 libhardware 库。
本案例代码放置于 hardware/libhardware/modules/demo/ 目录下。
模块ID定义为 HARDWARE_MODULE_ID_DEMO，值为 "demo"。

核心实现

以下代码完整实现了HAL模块的定义、注册与动态加载验证。模块仅暴露一个返回版本信息的简单操作，用于确认加载链路正确。

// demo_hal.c
#include <hardware/hardware.h>
#include <stdint.h>

#define DEMO_MODULE_ID "demo"
#define DEMO_API_VERSION HARDWARE_MODULE_API_VERSION(1, 0)

// 模块自定义方法：返回模块版本字符串
static int demo_get_version(const struct hw_module_t* module, char* buf, int size) {
    if (buf == NULL || size < 8) return -1;
    snprintf(buf, size, "v1.0");
    return 0;
}

// 模块实例结构（可扩展自定义字段）
struct demo_module_t {
    struct hw_module_t common;
    int (*get_version)(const struct hw_module_t*, char*, int);
};

// 打开设备时回调（本案例仅验证加载，不实现具体设备）
static int demo_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name,
                            struct hw_device_t** device) {
    (void)module; (void)name; (void)device;
    return -ENOSYS; // 无设备操作，仅验证模块加载
}

// 模块方法表
static struct hw_module_methods_t demo_methods = {
    .open = demo_device_open,
};

// 模块实例定义
struct demo_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .common = {
        .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
        .module_api_version = DEMO_API_VERSION,
        .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,
        .id = DEMO_MODULE_ID,
        .name = "Demo HAL Module",
        .author = "AOSP Course",
        .methods = &demo_methods,
        .dso = NULL, // 由hw_get_module()加载后填充
    },
    .get_version = demo_get_version,
};

// 使用标准宏注册模块（展开后声明HAL_MODULE_INFO_SYM）
HAL_MODULE_INFO_SYM = HAL_MODULE_INFO_SYM; // 确保符号不被优化掉

// Android.bp
cc_library_shared {
    name: "demo.default",
    relative_install_path: "hw",
    srcs: ["demo_hal.c"],
    shared_libs: ["libhardware"],
    vendor: true,
    proprietary: true,
}

// 验证程序 test_demo_load.c
#include <hardware/hardware.h>
#include <stdio.h>

#define DEMO_MODULE_ID "demo"

int main() {
    const struct hw_module_t* hw_module = NULL;
    int ret = hw_get_module(DEMO_MODULE_ID, &hw_module);
    if (ret != 0) {
        fprintf(stderr, "hw_get_module failed: %d\n", ret);
        return -1;
    }

    // 验证模块基本信息
    if (hw_module == NULL || hw_module->id == NULL ||
        strcmp(hw_module->id, DEMO_MODULE_ID) != 0) {
        fprintf(stderr, "Invalid module loaded\n");
        return -2;
    }

    // 调用自定义方法
    struct demo_module_t* demo_mod = (struct demo_module_t*)hw_module;
    char version[16] = {0};
    if (demo_mod->get_version(hw_module, version, sizeof(version)) != 0) {
        fprintf(stderr, "get_version failed\n");
        return -3;
    }

    printf("Module loaded: id=%s, version=%s\n", hw_module->id, version);
    return 0;
}

编译与运行

编译模块：在AOSP根目录执行 mmm hardware/libhardware/modules/demo/，生成 demo.default.so。
推送模块：adb push demo.default.so /vendor/lib64/hw/（64位系统）或 /vendor/lib/hw/（32位系统）。
编译验证程序：将 test_demo_load.c 加入Android.bp或使用NDK直接编译，推送至设备执行。

验证方法与判定标准

运行 test_demo_load，观察输出。
通过条件：程序返回0，且打印 Module loaded: id=demo, version=v1.0。
若返回 -1，检查模块路径是否正确、模块ID是否匹配；若返回 -2，检查模块结构体初始化是否正确。

关键说明

HAL_MODULE_INFO_SYM 是Android HAL框架约定的模块入口符号，hw_get_module() 通过 dlsym() 查找该符号获取模块结构体。
模块ID必须与 hw_get_module() 传入的ID严格一致，且 .so 文件名需以 .default 结尾（如 demo.default.so），系统才能正确识别。
本案例仅验证模块加载链路，device_open 返回 -ENOSYS 表示未实现具体设备操作，不影响模块加载验证。