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4.0音訊系統HAL初探

阿新 • • 發佈：2019-01-01

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昨天（2011-11-15）釋出了Android4.0的原始碼，今天download下來，開始挺進4.0時代。簡單看了一下，發現音訊系統方面與2.3的有較多地方不同，下面逐一描述。

一、程式碼模組位置

1、AudioFlinger

  1. frameworks/base/services/audioflinger/  
  2. +-- Android.mk  
  3. +-- AudioBufferProvider.h  
  4. +-- AudioFlinger.cpp  
  5. +-- AudioFlinger.h  
  6. +-- AudioMixer.cpp  
  7. +-- AudioMixer.h  
  8. +-- AudioPolicyService.cpp  
  9. +-- AudioPolicyService.h  
  10. +-- AudioResampler.cpp  
  11. +-- AudioResamplerCubic.cpp  
  12. +-- AudioResamplerCubic.h  
  13. +-- AudioResampler.h  
  14. +-- AudioResamplerSinc.cpp  
  15. +-- AudioResamplerSinc.h  
AudioFlinger相關程式碼，好像這部分與2.3相差不大，至少介面是相容的。值得注意的是：2.3位於這裡的還有AudioHardwareGeneric、AudioHardwareInterface、A2dpAudioInterface等一系列介面程式碼，現在都移除了。實際上，這些介面變更為legacy（有另外更好的實現方式，但也相容之前的方法），取而代之的是要實現hardware/libhardware/include/hardware/audio.h提供的介面，這是一個較大的變化。 兩種Audio Hardware HAL介面定義： 1/ legacy：hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/AudioHardwareInterface.h 2/ current：hardware/libhardware/include/hardware/audio.h

2、audio_hw

  1. hardware/libhardware_legacy/audio/  
  2. +-- A2dpAudioInterface.cpp  
  3. +-- A2dpAudioInterface.h  
  4. +-- Android.mk  
  5. +-- AudioDumpInterface.cpp  
  6. +-- AudioDumpInterface.h  
  7. +-- AudioHardwareGeneric.cpp  
  8. +-- AudioHardwareGeneric.h  
  9. +-- AudioHardwareInterface.cpp  
  10. +-- AudioHardwareStub.cpp  
  11. +-- AudioHardwareStub.h  
  12. +-- audio_hw_hal.cpp  
  13. +-- AudioPolicyCompatClient.cpp  
  14. +-- AudioPolicyCompatClient.h  
  15. +-- audio_policy_hal.cpp  
  16. +-- AudioPolicyManagerBase.cpp  
  17. +-- AudioPolicyManagerDefault.cpp  
  18. +-- AudioPolicyManagerDefault.h  
上面提及的AudioHardwareGeneric、AudioHardwareInterface、A2dpAudioInterface等都放到libhardware_legacy裡。 事實上legacy也要封裝成current中的audio.h，確切的說需要一個聯絡legacy interface和not legacy interface的中間層，這裡的audio_hw_hal.cpp就充當這樣的一個角色了。因此，我們其實也可以把2.3之前的alsa_sound這一套東西也搬過來。
  1. hardware/libhardware/modules/audio/  
  2. +-- Android.mk  
  3. +-- audio_hw.c  
  4. +-- audio_policy.c  
這是一個stub（類似於2.3中的AudioHardwareStub），大多數函式只是簡單的返回一個值，並沒有實際操作，只是保證Android能得到一個audio hardware hal例項，從而啟動執行，當然聲音沒有輸出到外設的。在底層音訊驅動或audio hardware hal還沒有實現好的情況下，可以使用這個stub device，先讓Android跑起來。
  1. device/samsung/tuna/audio/  
  2. +-- Android.mk  
  3. +-- audio_hw.c  
  4. +-- ril_interface.c  
  5. +-- ril_interface.h  
這是Samsung Tuna的音訊裝置抽象層，很有參考價值，計劃以後就在它的基礎上進行移植。它呼叫tinyalsa的介面，可見這個方案的底層音訊驅動是alsa。

3、tinyalsa

  1. external/tinyalsa/  
  2. +-- Android.mk  
  3. +-- include  
  4. |   +-- tinyalsa  
  5. |       +-- asoundlib.h  
  6. +-- mixer.c      ##類alsa-lib的control，作用音訊部件開關、音量調節等  
  7. +-- pcm.c        ##類alsa-lib的pcm，作用音訊pcm資料回放錄製  
  8. +-- README  
  9. +-- tinycap.c    ##類alsa_arecord  
  10. +-- tinymix.c    ##類alsa_amixer  
  11. +-- tinyplay.c   ##類alsa_aplay  
在2.3時代，Android還隱晦把它放在android2.3.1-gingerbread/device/samsung/crespo/libaudio，現在終於把alsa-lib一腳踢開，小三變正室了，正名tinyalsa。 這其實是歷史的必然了，alsa-lib太過複雜繁瑣了，我看得也很不爽；更重要的商業上面的考慮，必須移除被GNU GPL授權證所約束的部份，alsa-lib並不是個例。

注意：上面的hardware/libhardware_legacy/audio/、hardware/libhardware/modules/audio/、device/samsung/tuna/audio/是同層的。之一是legacy audio，用於相容2.2時代的alsa_sound；之二是stub audio介面；之三是Samsung Tuna的音訊抽象層實現。呼叫層次：AudioFlinger -> audio_hw -> tinyalsa。

二、Audio Hardware HAL載入

1、AudioFlinger

  1. //載入audio hardware hal
  2. staticint load_audio_interface(constchar *if_name, const hw_module_t **mod,  
  3.                                 audio_hw_device_t **dev)  
  4. {  
  5.     int rc;  
  6.     //根據classid和if_name找到指定的動態庫並載入，這裡載入的是音訊動態庫，如libaudio.primary.tuna.so
  7.     rc = hw_get_module_by_class(AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, mod);  
  8.     if (rc)  
  9.         goto out;  
  10.     //載入好的動態庫模組必有個open方法，呼叫open方法開啟音訊裝置模組
  11.     rc = audio_hw_device_open(*mod, dev);  
  12.     LOGE_IF(rc, "couldn't open audio hw device in %s.%s (%s)",  
  13.             AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, strerror(-rc));  
  14.     if (rc)  
  15.         goto out;  
  16.     return 0;  
  17. out:  
  18.     *mod = NULL;  
  19.     *dev = NULL;  
  20.     return rc;  
  21. }  
  22. //音訊裝置介面，hw_get_module_by_class需要根據這些字串找到相關的音訊模組庫
  23. staticconstchar *audio_interfaces[] = {  
  24.     "primary", //主音訊裝置，一般為本機codec
  25.     "a2dp",    //a2dp裝置，藍芽高保真音訊
  26.     "usb",     //usb-audio裝置，這個東東我2.3就考慮要實現了，現在終於支援了
  27. };  
  28. #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof((x))/sizeof(((x)[0])))
  29. // ----------------------------------------------------------------------------
  30. AudioFlinger::AudioFlinger()  
  31.     : BnAudioFlinger(),  
  32.         mPrimaryHardwareDev(0), mMasterVolume(1.0f), mMasterMute(false), mNextUniqueId(1),  
  33.         mBtNrecIsOff(false)  
  34. {  
  35. }  
  36. void AudioFlinger::onFirstRef()  
  37. {  
  38.     int rc = 0;  
  39.     Mutex::Autolock _l(mLock);  
  40.     /* TODO: move all this work into an Init() function */
  41.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
  42.     //開啟audio_interfaces陣列定義的所有音訊裝置
  43.     for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(audio_interfaces); i++) {  
  44.         const hw_module_t *mod;  
  45.         audio_hw_device_t *dev;  
  46.         rc = load_audio_interface(audio_interfaces[i], &mod, &dev);  
  47.         if (rc)  
  48.             continue;  
  49.         LOGI("Loaded %s audio interface from %s (%s)", audio_interfaces[i],  
  50.              mod->name, mod->id);  
  51.         mAudioHwDevs.push(dev); //mAudioHwDevs是一個Vector，儲存已開啟的audio hw devices
  52.         if (!mPrimaryHardwareDev) {  
  53.             mPrimaryHardwareDev = dev;  
  54.             LOGI("Using '%s' (%s.%s) as the primary audio interface",  
  55.                  mod->name, mod->id, audio_interfaces[i]);  
  56.         }  
  57.     }  
  58.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
  59.     if (!mPrimaryHardwareDev || mAudioHwDevs.size() == 0) {  
  60.         LOGE("Primary audio interface not found");  
  61.         return;  
  62.     }  
  63.     //對audio hw devices進行一些初始化，如mode、master volume的設定
  64.     for (size_t i = 0; i < mAudioHwDevs.size(); i++) {  
  65.         audio_hw_device_t *dev = mAudioHwDevs[i];  
  66.         mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
  67.         rc = dev->init_check(dev);  
  68.         if (rc == 0) {  
  69.             AutoMutex lock(mHardwareLock);  
  70.             mMode = AUDIO_MODE_NORMAL;  
  71.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MODE;  
  72.             dev->set_mode(dev, mMode);  
  73.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MASTER_VOLUME;  
  74.             dev->set_master_volume(dev, 1.0f);  
  75.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
  76.         }  
  77.     }  
  78. }  

以上對AudioFlinger進行的分析，主要是通過hw_get_module_by_class()找到模組介面名字if_name相匹配的模組庫，載入，然後audio_hw_device_open()呼叫模組的open方法，完成音訊裝置模組的初始化。
留意AudioFlinger的建構函式只有簡單的私有變數的初始化操作了，把音訊裝置初始化放到onFirstRef()，Android終於改進了這一點，好的設計根本不應該把可能會失敗的操作放到建構函式中。onFirstRef是RefBase類的一個虛擬函式，在構造sp的時候就會被呼叫。因此，在構造sp<AudioFlinger>的時候就會觸發onFirstRef方法，從而完成音訊裝置模組初始化。

2、hw_get_module_by_class

我們接下來看看hw_get_module_by_class，實現在hardware/libhardware/ hardware.c中，它作用載入指定名字的模組庫（.so檔案），這個應該是用於載入所有硬體裝置相關的庫檔案，並不只是音訊裝置。
  1. int hw_get_module_by_class(constchar *class_id, constchar *inst,  
  2.                            conststruct hw_module_t **module)  
  3. {  
  4.     int status;  
  5.     int i;  
  6.     conststruct hw_module_t *hmi = NULL;  
  7.     char prop[PATH_MAX];  
  8.     char path[PATH_MAX];  
  9.     char name[PATH_MAX];  
  10.     if (inst)  
  11.         snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);  
  12.     else
  13.         strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);  
  14.     //這裡我們以音訊庫為例，AudioFlinger呼叫到這個函式時，

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