本文主要基于Android10.0系统开源代码介绍指纹识别模块的整体架构和启动流程。
一．指纹识别整体框架
结合上图，Android系统的指纹识别软件上主要分成4层：
- 应用层：应用开发者调用AOSP提供的接口即可，AOSP接口即Android提供的通用接口，这些接口通过Binder与Framework层的指纹服务进行操作与数据传输；
- Framework层：指纹Framework服务是承上启下的作用，上与应用层交互，下与HAL层交互；
- HAL层：指纹识别的结果判断都来自硬件抽象层，是指纹识别的“灵魂”所在。这一层各手机厂商差异化的实现了各自的算法逻辑与结果反馈逻辑。
- Driver层：驱动层接收HAL层的请求，直接控制了指纹硬件。
二．指纹识别启动流程
指纹启动流程分成两部分：Framework层的启动和HAL层的启动。两者各自独立启动，且启动时间顺序上没有严格的要求，Framework层启动之后会不断尝试链接HAL层直至链接成功。两者启动并且链接成功之后，应用层就可以顺利的进行指纹识别相关操作。
1. Framework层启动流程
1）Android系统启动的第一个进程是zygote，Framework层的服务启动就是从zygote的main函数开始：
2）SystemServer().run()函数接着调用startOtherServices()函数：
3）在startOtherServices()函数中，根据hasFeatureFingerprint判断系统是否支持指纹识别功能。如果支持会startService(FingerprintService.class)。
4）在startService方法中调用了一个关键的方法：service.onStart()，这个方法实现是在FingerprintService.java中。
5）至此已经跳转到Framework层核心文件FingerprintService.java，我们接着看下onStart函数做了哪些动作，FingerprintServiceWrapper函数创建Framework层自己的一些接口，我们主要注意getFingerprintDaemon这个函数。
6）getFingerprintDaemon函数首先调用getService函数不断尝试链接HAL层的进程，链接成功之后调用setNotify设置回调函数，最后加载用户相关数据。至此，Framework层已经启动完成。
2. HAL层启动流程
1）HAL层启动是通过rc文件完成的，具体路径如下：
2）这个rc文件拉起服务的源码可以从Android.bp中找到，即：BiometricsFingerprint.cpp和service.cpp。
3）Service.cpp是HAL层启动的入口文件。首先通过BiometricsFingerprint::getInstance()实例化一个bio服务，不同厂家的BiometricsFingerprint类可能不同，因此在指纹识别的效果上也就有不同的表现，getInstance()实例化过程比较重要，完成了大部分HAL层的初始化动作，我们在下一点重点介绍；bio服务实例化之后通过configureRpcThreadpool()设置允许HIDL通信的线程数量；然后再通过registerAsService()将HAL服务注册到serviceManager中，等待Framework层服务链接；最后调用joinRpcThreadpool将HAL层服务放到线程池中一直运行。
4）我们重点看一下实例化函数getInstance()，这个函数是BiometricsFingerprint类的方法，不同厂家的实现可能不同。首先会new出一个BiometricsFingerprint类，紧接着会调用构造函数，然后调用openHal()函数。
a. HAL服务调用hw_get_module函数通过FINGERPRINT_HARDWARE_MODULE_ID获取指纹模组厂商的so，这个ID的定义在/Android_Q/hardware/libhardware/modules/fingerprint/fingerprint.c这个路径：
b. 获取到指纹模组厂商的module之后，会调用对应的open函数，主要将模组的具体方法赋值给HAL的device，并设置回调函数用于HAL服务和指纹模组module之间的通信。
c. 原始Android系统中指纹模组的具体方法基本都是空实现，例如下图的fingerprint_enroll函数。这里正是需要对应指纹模组厂家去实现并接入的地方。
3. 指纹识别的通路
上面基本介绍完了指纹识别Framework层和HAL层的启动流程，我们可以将这两部分串起来看，大致通路如下：
FingerprintService.java->BiometricsFingerprint.cpp->fingerprint.c->FPIC_Hal.cpp->FPIC_CA.cpp->TEE.c->TA.c。
参考资料：
[1] https://source.android.google.cn/security/biometric?hl=zh_cn
