Android 之 AIDL for HAL

Android AIDL for HAL 的作用与实现

作用：
Android AIDL for HAL（Android Interface Definition Language for Hardware Abstraction Layer）旨在统一 HAL 开发接口，替代 HIDL（Hardware Interface Definition Language），进一步简化硬件与框架的解耦，并增强接口的灵活性与兼容性。其核心目标包括：

1. 统一 IPC 机制：复用 AIDL 标准（原本用于应用间通信），减少开发者的学习成本。
2. 强化版本兼容性：通过更灵活的版本管理机制，支持接口的无缝演进。
3. 简化开发流程：直接使用 AIDL 语法定义接口，无需额外学习 HIDL 语法，且支持更多语言（Java、C++）。
4. 提高稳定性：通过接口稳定性标记（@VintfStability），确保 HAL 接口在系统升级中的可靠性。

实现机制

1. 接口定义语言（AIDL）

   • 使用 .aidl 文件定义硬件接口，语法与传统的应用层 AIDL 类似，但增加了 HAL 专用注解。
   • 示例：定义一个控制 LED 的接口 ILed.aidl：

     // ILed.aidl
     package android.hardware.led;
     
     @VintfStability // 标记接口为稳定，可供框架使用
     interface ILed {
         boolean turnOn();
         boolean turnOff();
     }
     
     
     

2. 代码生成工具

   • AIDL 编译器（如 aidl 命令）将 .aidl 文件生成客户端和服务端代码（支持 Java 和 C++）。
   • 生成内容：
     • Proxy（代理类）：客户端通过代理发送 IPC 请求（如 Binder 调用）。
     • Stub（存根类）：服务端继承 Stub 并实现具体硬件逻辑。

3. 通信模式

   • Binder IPC：默认使用 Android 的 Binder 机制跨进程通信，由 hwservicemanager 管理 HAL 服务（与 HIDL 类似）。
   • 直通模式（Passthrough）：服务端与客户端运行在同一进程，通过直接链接调用（用于兼容旧实现）。

4. 版本管理

   • 通过接口扩展（extend 关键字）支持版本升级，无需强制继承旧接口。
   • 示例：升级到 ILed 2.0 版本，新增亮度控制：

     // ILed.aidl (v2.0)
     package android.hardware.led;
     
     @VintfStability
     interface ILed {
         boolean turnOn();
         boolean turnOff();
         // 扩展方法：设置亮度（新增功能）
         void setBrightness(int level);
     }
     

   • 客户端可通过动态检测接口版本来调用新功能，保证向后兼容。

示例说明：LED 控制

1. 接口定义

   // ILed.aidl
   package android.hardware.led;
   
   @VintfStability
   interface ILed {
       boolean turnOn();
       boolean turnOff();
   }
   

2. 生成代码

   • 运行 aidl --lang=java ILed.aidl 生成 Java 代码（或 --lang=cpp 生成 C++ 代码）。
   • 生成 ILed.java，包含 Proxy 和 Stub 类。

3. 服务端实现

   • 继承 Stub 并实现接口方法：

     public class LedService extends ILed.Stub {
         @Override
         public boolean turnOn() {
             // 实际控制 LED 硬件的代码
             return true;
         }
         @Override
         public boolean turnOff() {
             // 实际控制 LED 硬件的代码
             return true;
         }
     }
     

   • 注册服务到 hwservicemanager：

     LedService ledService = new LedService();
     hwservicemanager.addService("android.hardware.led.ILed/default", ledService);
     

4. 客户端调用

   // 获取 HAL 服务
   ILed led = ILed.Stub.asInterface(
       hwservicemanager.getService("android.hardware.led.ILed/default")
   );
   if (led != null) {
       led.turnOn();
   }
   

实际应用场景

1. 传感器管理：
   • 框架通过 ISensorManager.aidl 接口请求传感器数据，硬件服务实现数据采集与上报。
2. 电源管理：
   • 系统服务通过 IPower.aidl 控制设备休眠/唤醒，厂商实现底层电源状态切换逻辑。
3. 图形渲染（Gralloc）：
   • 图形子系统通过 IGralloc.aidl 分配内存缓冲区，驱动层实现硬件加速的内存管理。

与 HIDL 的对比与演进

1. 语法统一性：
   • HIDL 需要专用语法（类似 C++），而 AIDL 复用应用层接口定义，开发者更熟悉。
2. 版本管理灵活性：
   • HIDL 通过继承接口实现版本扩展，AIDL 允许直接扩展原接口（无需继承），简化升级流程。
3. 语言支持：
   • HIDL 主要生成 C++ 代码，AIDL 原生支持 Java 和 C++，更适合纯 Java 实现的 HAL。
4. 稳定性标记：
   • AIDL 通过 @VintfStability 明确标记稳定接口，HIDL 依赖版本号隐式管理。