转：ANDROID音频系统散记之四：4.0音频系统HAL初探

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转：ANDROID音频系统散记之四：4.0音频系统HAL初探

昨天（2011-11-15）发布了Android4.0的源码，今天download下来，开始挺进4.0时代。简单看了一下，发现音频系统方面与2.3的有较多地方不同，下面逐一描述。

 

一、代码模块位置

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相关代码，好像这部分与2.3相差不大，至少接口是兼容的。值得注意的是：2.3位于这里的还有AudioHardwareGeneric、AudioHardwareInterface、A2dpAudioInterface等一系列接口代码，现在都移除了。实际上，这些接口变更为legacy（有另外更好的实现方式，但也兼容之前的方法），取而代之的是要实现hardware/libhardware/include/hardware/audio.h提供的接口，这是一个较大的变化。

 

两种Audio Hardware HAL接口定义：

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里。

事实上legacy也要封装成current中的audio.h，确切的说需要一个联系legacy interface和not legacy interface的中间层，这里的audio_hw_hal.cpp就充当这样的一个角色了。因此，我们其实也可以把2.3之前的alsa_sound这一套东西也搬过来。

 

1. hardware/libhardware/modules/audio/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- audio_hw.c  
4. +-- audio_policy.c  

这是一个stub（类似于2.3中的AudioHardwareStub），大多数函数只是简单的返回一个值，并没有实际操作，只是保证Android能得到一个audio hardware hal实例，从而启动运行，当然声音没有输出到外设的。在底层音频驱动或audio hardware hal还没有实现好的情况下，可以使用这个stub device，先让Android跑起来。

 

1. device/samsung/tuna/audio/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- audio_hw.c  
4. +-- ril_interface.c  
5. +-- ril_interface.h  

这是Samsung Tuna的音频设备抽象层，很有参考价值，计划以后就在它的基础上进行移植。它调用tinyalsa的接口，可见这个方案的底层音频驱动是alsa。

 

3、tinyalsa

 

1. external/tinyalsa/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- include  
4. |   +-- tinyalsa  
5. |       +-- asoundlib.h  
6. +-- mixer.c      ##类alsa-lib的control，作用音频部件开关、音量调节等  
7. +-- pcm.c        ##类alsa-lib的pcm，作用音频pcm数据回放录制  
8. +-- README  
9. +-- tinycap.c    ##类alsa_arecord  
10. +-- tinymix.c    ##类alsa_amixer  
11. +-- tinyplay.c   ##类alsa_aplay  

在2.3时代，Android还隐晦把它放在android2.3.1-gingerbread/device/samsung/crespo/libaudio，现在终于把alsa-lib一脚踢开，小三变正室了，正名tinyalsa。

这其实是历史的必然了，alsa-lib太过复杂繁琐了，我看得也很不爽；更重要的商业上面的考虑，必须移除被GNU GPL授权证所约束的部份，alsa-lib并不是个例。

注意：上面的hardware/libhardware_legacy/audio/、hardware/libhardware/modules/audio/、device/samsung/tuna/audio/是同层的。之一是legacy audio，用于兼容2.2时代的alsa_sound；之二是stub audio接口；之三是Samsung Tuna的音频抽象层实现。调用层次：AudioFlinger -> audio_hw -> tinyalsa。

 

二、Audio Hardware HAL加载

 

1、AudioFlinger

 

1. //加载audio hardware hal  
2. static int load_audio_interface(const char *if_name, const hw_module_t **mod,  
3.                                 audio_hw_device_t **dev)  
4. {  
5.     int rc;  
6.       
7.     //根据classid和if_name找到指定的动态库并加载，这里加载的是音频动态库，如libaudio.primary.tuna.so  
8.     rc = hw_get_module_by_class(AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, mod);  
9.     if (rc)  
10.         goto out;  
11.   
12.     //加载好的动态库模块必有个open方法，调用open方法打开音频设备模块  
13.     rc = audio_hw_device_open(*mod, dev);  
14.     LOGE_IF(rc, "couldn't open audio hw device in %s.%s (%s)",  
15.             AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, strerror(-rc));  
16.     if (rc)  
17.         goto out;  
18.   
19.     return 0;  
20.   
21. out:  
22.     *mod = NULL;  
23.     *dev = NULL;  
24.     return rc;  
25. }  
26.   
27. //音频设备接口，hw_get_module_by_class需要根据这些字符串找到相关的音频模块库  
28. static const char *audio_interfaces[] = {  
29.     "primary", //主音频设备，一般为本机codec  
30.     "a2dp",    //a2dp设备，蓝牙高保真音频  
31.     "usb",     //usb-audio设备，这个东东我2.3就考虑要实现了，现在终于支持了  
32. };  
33. #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof((x))/sizeof(((x)[0])))  
34.   
35. // ----------------------------------------------------------------------------  
36.   
37. AudioFlinger::AudioFlinger()  
38.     : BnAudioFlinger(),  
39.         mPrimaryHardwareDev(0), mMasterVolume(1.0f), mMasterMute(false), mNextUniqueId(1),  
40.         mBtNrecIsOff(false)  
41. {  
42. }  
43.   
44. void AudioFlinger::onFirstRef()  
45. {  
46.     int rc = 0;  
47.   
48.     Mutex::Autolock _l(mLock);  
49.   
50.     /* TODO: move all this work into an Init() function */  
51.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
52.   
53.     //打开audio_interfaces数组定义的所有音频设备  
54.     for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(audio_interfaces); i++) {  
55.         const hw_module_t *mod;  
56.         audio_hw_device_t *dev;  
57.   
58.         rc = load_audio_interface(audio_interfaces[i], &mod, &dev);  
59.         if (rc)  
60.             continue;  
61.   
62.         LOGI("Loaded %s audio interface from %s (%s)", audio_interfaces[i],  
63.              mod->name, mod->id);  
64.         mAudioHwDevs.push(dev); //mAudioHwDevs是一个Vector，存储已打开的audio hw devices  
65.   
66.         if (!mPrimaryHardwareDev) {  
67.             mPrimaryHardwareDev = dev;  
68.             LOGI("Using '%s' (%s.%s) as the primary audio interface",  
69.                  mod->name, mod->id, audio_interfaces[i]);  
70.         }  
71.     }  
72.   
73.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
74.   
75.     if (!mPrimaryHardwareDev || mAudioHwDevs.size() == 0) {  
76.         LOGE("Primary audio interface not found");  
77.         return;  
78.     }  
79.   
80.     //对audio hw devices进行一些初始化，如mode、master volume的设置  
81.     for (size_t i = 0; i < mAudioHwDevs.size(); i++) {  
82.         audio_hw_device_t *dev = mAudioHwDevs[i];  
83.   
84.         mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
85.         rc = dev->init_check(dev);  
86.         if (rc == 0) {  
87.             AutoMutex lock(mHardwareLock);  
88.   
89.             mMode = AUDIO_MODE_NORMAL;  
90.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MODE;  
91.             dev->set_mode(dev, mMode);  
92.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MASTER_VOLUME;  
93.             dev->set_master_volume(dev, 1.0f);  
94.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
95.         }  
96.     }  
97. }  

以上对AudioFlinger进行的分析，主要是通过hw_get_module_by_class()找到模块接口名字if_name相匹配的模块库，加载，然后audio_hw_device_open()调用模块的open方法，完成音频设备模块的初始化。

 

留意AudioFlinger的构造函数只有简单的私有变量的初始化操作了，把音频设备初始化放到onFirstRef()，Android终于改进了这一点，好的设计根本不应该把可能会失败的操作放到构造函数中。onFirstRef是RefBase类的一个虚函数，在构造sp的时候就会被调用。因此，在构造sp的时候就会触发onFirstRef方法，从而完成音频设备模块初始化。

 

2、hw_get_module_by_class

 

我们接下来看看hw_get_module_by_class，实现在hardware/libhardware/ hardware.c中，它作用加载指定名字的模块库（.so文件），这个应该是用于加载所有硬件设备相关的库文件，并不只是音频设备。

1. int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,  
2.                            const struct hw_module_t **module)  
3. {  
4.     int status;  
5.     int i;  
6.     const struct hw_module_t *hmi = NULL;  
7.     char prop[PATH_MAX];  
8.     char path[PATH_MAX];  
9.     char name[PATH_MAX];  
10.   
11.     if (inst)  
12.         snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);  
13.     else  
14.         strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);  
15.           
16.     //这里我们以音频库为例，AudioFlinger调用到这个函数时，  
17.     //class_id=AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID="audio"，inst="primary"(或"a2dp"或"usb")  
18.     //那么此时name="audio.primary"  
19.   
20.     /* 
21.      * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on 
22.      * the same .so will simply increment a refcount (and not load 
23.      * a new copy of the library). 
24.      * We also assume that dlopen() is thread-safe. 
25.      */  
26.   
27.     /* Loop through the configuration variants looking for a module */  
28.     for (i=0 ; i
29.         if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {  
30.               //通过property_get找到厂家标记如"ro.product.board=tuna"，这时prop="tuna"  
31.             if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {  
32.                 continue;  
33.             }  
34.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",  
35.                      HAL_LIBRARY_PATH2, name, prop); //#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"  
36.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
37.   
38.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",  
39.                      HAL_LIBRARY_PATH1, name, prop); //#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"  
40.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
41.         } else {  
42.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so", //如没有指定的库文件，则加载default.so，即stub-device  
43.                      HAL_LIBRARY_PATH1, name);  
44.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
45.         }  
46.     }  
47.     //到这里，完成一个模块库的完整路径名称，如path="/system/lib/hw/audio.primary.tuna.so"  
48.     //如何生成audio.primary.tuna.so？请看相关的Android.mk文件，其中有定义LOCAL_MODULE := audio.primary.tuna  
49.   
50.     status = -ENOENT;  
51.     if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {  
52.         /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try 
53.          * to load a different variant. */  
54.         status = load(class_id, path, module); //加载模块库  
55.     }  
56.   
57.     return status;  
58. }  

 

load()函数不详细分析了，它通过dlopen加载库文件，然后dlsym找到hal_module_info的首地址。我们先看看hal_module_info的定义：

1. /** 
2.  * Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM 
3.  * and the fields of this data structure must begin with hw_module_t 
4.  * followed by module specific information. 
5.  */  
6. typedef struct hw_module_t {  
7.     /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */  
8.     uint32_t tag;  
9.   
10.     /** major version number for the module */  
11.     uint16_t version_major;  
12.   
13.     /** minor version number of the module */  
14.     uint16_t version_minor;  
15.   
16.     /** Identifier of module */  
17.     const char *id;  
18.   
19.     /** Name of this module */  
20.     const char *name;  
21.   
22.     /** Author/owner/implementor of the module */  
23.     const char *author;  
24.   
25.     /** Modules methods */  
26.     struct hw_module_methods_t* methods;  
27.   
28.     /** module's dso */  
29.     void* dso;  
30.   
31.     /** padding to 128 bytes, reserved for future use */  
32.     uint32_t reserved[32-7];  
33.   
34. } hw_module_t;  
35.   
36. typedef struct hw_module_methods_t {  
37.     /** Open a specific device */  
38.     int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,  
39.             struct hw_device_t** device);  
40.   
41. } hw_module_methods_t;  

这个结构体很重要，注释很详细。dlsym拿到这个结构体的首地址后，就可以调用Modules methods进行设备模块的初始化了。设备模块中，都应该按照这个格式初始化好这个结构体，否则dlsym找不到它，也就无法调用Modules methods进行初始化了。

 

例如，在audio_hw.c中，它是这样定义的：

1. static struct hw_module_methods_t hal_module_methods = {  
2.     .open = adev_open,  
3. };  
4.   
5. struct audio_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
6.     .common = {  
7.         .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,  
8.         .version_major = 1,  
9.         .version_minor = 0,  
10.         .id = AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID,  
11.         .name = "Tuna audio HW HAL",  
12.         .author = "The Android Open Source Project",  
13.         .methods = &hal_module_methods,  
14.     },  
15. };  

3、audio_hw

 

好了，经过一番周折，又dlopen又dlsym的，终于进入我们的audio_hw。这部分没什么好说的，按照hardware/libhardware/include/hardware/audio.h定义的接口实现就行了。这些接口全扔到一个结构体里面的，这样做的好处是：不必用大量的dlsym来获取各个接口函数的地址，只需找到这个结构体即可，从易用性和可扩充性来说，都是首选方式。

 

接口定义如下：

1. struct audio_hw_device {  
2.     struct hw_device_t common;  
3.   
4.     /** 
5.      * used by audio flinger to enumerate what devices are supported by 
6.      * each audio_hw_device implementation. 
7.      * 
8.      * Return value is a bitmask of 1 or more values of audio_devices_t 
9.      */  
10.     uint32_t (*get_supported_devices)(const struct audio_hw_device *dev);  
11.   
12.     /** 
13.      * check to see if the audio hardware interface has been initialized. 
14.      * returns 0 on success, -ENODEV on failure. 
15.      */  
16.     int (*init_check)(const struct audio_hw_device *dev);  
17.   
18.     /** set the audio volume of a voice call. Range is between 0.0 and 1.0 */  
19.     int (*set_voice_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);  
20.   
21.     /** 
22.      * set the audio volume for all audio activities other than voice call. 
23.      * Range between 0.0 and 1.0. If any value other than 0 is returned, 
24.      * the software mixer will emulate this capability. 
25.      */  
26.     int (*set_master_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);  
27.   
28.     /** 
29.      * setMode is called when the audio mode changes. AUDIO_MODE_NORMAL mode 
30.      * is for standard audio playback, AUDIO_MODE_RINGTONE when a ringtone is 
31.      * playing, and AUDIO_MODE_IN_CALL when a call is in progress. 
32.      */  
33.     int (*set_mode)(struct audio_hw_device *dev, int mode);  
34.   
35.     /* mic mute */  
36.     int (*set_mic_mute)(struct audio_hw_device *dev, bool state);  
37.     int (*get_mic_mute)(const struct audio_hw_device *dev, bool *state);  
38.   
39.     /* set/get global audio parameters */  
40.     int (*set_parameters)(struct audio_hw_device *dev, const char *kv_pairs);  
41.   
42.     /* 
43.      * Returns a pointer to a heap allocated string. The caller is responsible 
44.      * for freeing the memory for it. 
45.      */  
46.     char * (*get_parameters)(const struct audio_hw_device *dev,  
47.                              const char *keys);  
48.   
49.     /* Returns audio input buffer size according to parameters passed or 
50.      * 0 if one of the parameters is not supported 
51.      */  
52.     size_t (*get_input_buffer_size)(const struct audio_hw_device *dev,  
53.                                     uint32_t sample_rate, int format,  
54.                                     int channel_count);  
55.   
56.     /** This method creates and opens the audio hardware output stream */  
57.     int (*open_output_stream)(struct audio_hw_device *dev, uint32_t devices,  
58.                               int *format, uint32_t *channels,  
59.                               uint32_t *sample_rate,  
60.                               struct audio_stream_out **out);  
61.   
62.     void (*close_output_stream)(struct audio_hw_device *dev,  
63.                                 struct audio_stream_out* out);  
64.   
65.     /** This method creates and opens the audio hardware input stream */  
66.     int (*open_input_stream)(struct audio_hw_device *dev, uint32_t devices,  
67.                              int *format, uint32_t *channels,  
68.                              uint32_t *sample_rate,  
69.                              audio_in_acoustics_t acoustics,  
70.                              struct audio_stream_in **stream_in);  
71.   
72.     void (*close_input_stream)(struct audio_hw_device *dev,  
73.                                struct audio_stream_in *in);  
74.   
75.     /** This method dumps the state of the audio hardware */  
76.     int (*dump)(const struct audio_hw_device *dev, int fd);  
77. };  
78. typedef struct audio_hw_device audio_hw_device_t;  

 

注：这是比较标准的C接口设计方法了，但是个人感觉还是用C++比较好，直观易读。2.3之前都是用C++实现这些接口设计的，到了4.0，不知道为何采纳用C？不会理由是做底层的不懂C++吧？！
 

三、Audio Hardware HAL的legacy实现

 

之前提到两种Audio Hardware HAL接口定义：
1/ legacy：hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/AudioHardwareInterface.h
2/ current：hardware/libhardware/include/hardware/audio.h
前者是2.3及之前的音频设备接口定义，后者是4.0的接口定义。

为了兼容以前的设计，4.0实现一个中间层：hardware/libhardware_legacy/audio/audio_hw_hal.cpp，结构与其他的audio_hw.c大同小异，差别在于open方法：

1. static int legacy_adev_open(const hw_module_t* module, const char* name,  
2.                             hw_device_t** device)  
3. {  
4.     ......  
5.   
6.     ladev->hwif = createAudioHardware();  
7.     if (!ladev->hwif) {  
8.         ret = -EIO;  
9.         goto err_create_audio_hw;  
10.     }  
11.   
12.     ......  
13. }  

看到那个熟悉的createAudioHardware()没有？这是以前我提到的Vendor Specific Audio接口，然后新的接口再调用ladev->hwif的函数就是了。

因此老一套的alsa-lib、alsa-utils和alsa_sound也可以照搬过来，这里的文件被编译成静态库的，因此你需要修改alsa_sound里面的Android.mk文件，链接这个静态库。还有alsa_sound的命名空间原来是“android”，现在需要改成“android_audio_legacy”。
 

四、a2dp Audio HAL的实现

 

4.0的a2dp audio hal放到bluez里实现了，我找了好一会才找到：
external/Bluetooth/bluez/audio/android_audio_hw.c
大致与上面提到的audio_hw.c类似，因为都是基于audio.h定义的接口来实现的。
如果需要编译这个库，须在BoardConfig.mk里定义：
BOARD_HAVE_BLUETOOTH := true

开始还提到现在支持3种audio设备了，分别是primary、a2dp和usb。目前剩下usb audio hal我没有找到，不知是否需要自己去实现？其实alsa-driver都支持大部分的usb-audio设备了，因此上层也可调用tinyalsa的接口，就像samsung tuna的audio_hw.c那样。
 

五、音质改进？？？

 

可使用audio echo cancel和更好的resampler（SRC）？？？

--to be continued…

 

转自：http://blog.csdn.net/azloong/article/details/6978484

albert1017

转：ANDROID音频系统散记之四：4.0音频系统HAL初探

昨天（2011-11-15）发布了Android4.0的源码，今天download下来，开始挺进4.0时代。简单看了一下，发现音频系统方面与2.3的有较多地方不同，下面逐一描述。

 

一、代码模块位置

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相关代码，好像这部分与2.3相差不大，至少接口是兼容的。值得注意的是：2.3位于这里的还有AudioHardwareGeneric、AudioHardwareInterface、A2dpAudioInterface等一系列接口代码，现在都移除了。实际上，这些接口变更为legacy（有另外更好的实现方式，但也兼容之前的方法），取而代之的是要实现hardware/libhardware/include/hardware/audio.h提供的接口，这是一个较大的变化。

 

两种Audio Hardware HAL接口定义：

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里。

事实上legacy也要封装成current中的audio.h，确切的说需要一个联系legacy interface和not legacy interface的中间层，这里的audio_hw_hal.cpp就充当这样的一个角色了。因此，我们其实也可以把2.3之前的alsa_sound这一套东西也搬过来。

 

1. hardware/libhardware/modules/audio/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- audio_hw.c  
4. +-- audio_policy.c  

这是一个stub（类似于2.3中的AudioHardwareStub），大多数函数只是简单的返回一个值，并没有实际操作，只是保证Android能得到一个audio hardware hal实例，从而启动运行，当然声音没有输出到外设的。在底层音频驱动或audio hardware hal还没有实现好的情况下，可以使用这个stub device，先让Android跑起来。

 

1. device/samsung/tuna/audio/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- audio_hw.c  
4. +-- ril_interface.c  
5. +-- ril_interface.h  

这是Samsung Tuna的音频设备抽象层，很有参考价值，计划以后就在它的基础上进行移植。它调用tinyalsa的接口，可见这个方案的底层音频驱动是alsa。

 

3、tinyalsa

 

1. external/tinyalsa/  
2. +-- Android.mk  
3. +-- include  
4. |   +-- tinyalsa  
5. |       +-- asoundlib.h  
6. +-- mixer.c      ##类alsa-lib的control，作用音频部件开关、音量调节等  
7. +-- pcm.c        ##类alsa-lib的pcm，作用音频pcm数据回放录制  
8. +-- README  
9. +-- tinycap.c    ##类alsa_arecord  
10. +-- tinymix.c    ##类alsa_amixer  
11. +-- tinyplay.c   ##类alsa_aplay  

在2.3时代，Android还隐晦把它放在android2.3.1-gingerbread/device/samsung/crespo/libaudio，现在终于把alsa-lib一脚踢开，小三变正室了，正名tinyalsa。

这其实是历史的必然了，alsa-lib太过复杂繁琐了，我看得也很不爽；更重要的商业上面的考虑，必须移除被GNU GPL授权证所约束的部份，alsa-lib并不是个例。

注意：上面的hardware/libhardware_legacy/audio/、hardware/libhardware/modules/audio/、device/samsung/tuna/audio/是同层的。之一是legacy audio，用于兼容2.2时代的alsa_sound；之二是stub audio接口；之三是Samsung Tuna的音频抽象层实现。调用层次：AudioFlinger -> audio_hw -> tinyalsa。

 

二、Audio Hardware HAL加载

 

1、AudioFlinger

 

1. //加载audio hardware hal  
2. static int load_audio_interface(const char *if_name, const hw_module_t **mod,  
3.                                 audio_hw_device_t **dev)  
4. {  
5.     int rc;  
6.       
7.     //根据classid和if_name找到指定的动态库并加载，这里加载的是音频动态库，如libaudio.primary.tuna.so  
8.     rc = hw_get_module_by_class(AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, mod);  
9.     if (rc)  
10.         goto out;  
11.   
12.     //加载好的动态库模块必有个open方法，调用open方法打开音频设备模块  
13.     rc = audio_hw_device_open(*mod, dev);  
14.     LOGE_IF(rc, "couldn't open audio hw device in %s.%s (%s)",  
15.             AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID, if_name, strerror(-rc));  
16.     if (rc)  
17.         goto out;  
18.   
19.     return 0;  
20.   
21. out:  
22.     *mod = NULL;  
23.     *dev = NULL;  
24.     return rc;  
25. }  
26.   
27. //音频设备接口，hw_get_module_by_class需要根据这些字符串找到相关的音频模块库  
28. static const char *audio_interfaces[] = {  
29.     "primary", //主音频设备，一般为本机codec  
30.     "a2dp",    //a2dp设备，蓝牙高保真音频  
31.     "usb",     //usb-audio设备，这个东东我2.3就考虑要实现了，现在终于支持了  
32. };  
33. #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof((x))/sizeof(((x)[0])))  
34.   
35. // ----------------------------------------------------------------------------  
36.   
37. AudioFlinger::AudioFlinger()  
38.     : BnAudioFlinger(),  
39.         mPrimaryHardwareDev(0), mMasterVolume(1.0f), mMasterMute(false), mNextUniqueId(1),  
40.         mBtNrecIsOff(false)  
41. {  
42. }  
43.   
44. void AudioFlinger::onFirstRef()  
45. {  
46.     int rc = 0;  
47.   
48.     Mutex::Autolock _l(mLock);  
49.   
50.     /* TODO: move all this work into an Init() function */  
51.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
52.   
53.     //打开audio_interfaces数组定义的所有音频设备  
54.     for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(audio_interfaces); i++) {  
55.         const hw_module_t *mod;  
56.         audio_hw_device_t *dev;  
57.   
58.         rc = load_audio_interface(audio_interfaces[i], &mod, &dev);  
59.         if (rc)  
60.             continue;  
61.   
62.         LOGI("Loaded %s audio interface from %s (%s)", audio_interfaces[i],  
63.              mod->name, mod->id);  
64.         mAudioHwDevs.push(dev); //mAudioHwDevs是一个Vector，存储已打开的audio hw devices  
65.   
66.         if (!mPrimaryHardwareDev) {  
67.             mPrimaryHardwareDev = dev;  
68.             LOGI("Using '%s' (%s.%s) as the primary audio interface",  
69.                  mod->name, mod->id, audio_interfaces[i]);  
70.         }  
71.     }  
72.   
73.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
74.   
75.     if (!mPrimaryHardwareDev || mAudioHwDevs.size() == 0) {  
76.         LOGE("Primary audio interface not found");  
77.         return;  
78.     }  
79.   
80.     //对audio hw devices进行一些初始化，如mode、master volume的设置  
81.     for (size_t i = 0; i < mAudioHwDevs.size(); i++) {  
82.         audio_hw_device_t *dev = mAudioHwDevs[i];  
83.   
84.         mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;  
85.         rc = dev->init_check(dev);  
86.         if (rc == 0) {  
87.             AutoMutex lock(mHardwareLock);  
88.   
89.             mMode = AUDIO_MODE_NORMAL;  
90.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MODE;  
91.             dev->set_mode(dev, mMode);  
92.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MASTER_VOLUME;  
93.             dev->set_master_volume(dev, 1.0f);  
94.             mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
95.         }  
96.     }  
97. }  

以上对AudioFlinger进行的分析，主要是通过hw_get_module_by_class()找到模块接口名字if_name相匹配的模块库，加载，然后audio_hw_device_open()调用模块的open方法，完成音频设备模块的初始化。

 

留意AudioFlinger的构造函数只有简单的私有变量的初始化操作了，把音频设备初始化放到onFirstRef()，Android终于改进了这一点，好的设计根本不应该把可能会失败的操作放到构造函数中。onFirstRef是RefBase类的一个虚函数，在构造sp的时候就会被调用。因此，在构造sp的时候就会触发onFirstRef方法，从而完成音频设备模块初始化。

 

2、hw_get_module_by_class

 

我们接下来看看hw_get_module_by_class，实现在hardware/libhardware/ hardware.c中，它作用加载指定名字的模块库（.so文件），这个应该是用于加载所有硬件设备相关的库文件，并不只是音频设备。

1. int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,  
2.                            const struct hw_module_t **module)  
3. {  
4.     int status;  
5.     int i;  
6.     const struct hw_module_t *hmi = NULL;  
7.     char prop[PATH_MAX];  
8.     char path[PATH_MAX];  
9.     char name[PATH_MAX];  
10.   
11.     if (inst)  
12.         snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);  
13.     else  
14.         strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);  
15.           
16.     //这里我们以音频库为例，AudioFlinger调用到这个函数时，  
17.     //class_id=AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID="audio"，inst="primary"(或"a2dp"或"usb")  
18.     //那么此时name="audio.primary"  
19.   
20.     /* 
21.      * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on 
22.      * the same .so will simply increment a refcount (and not load 
23.      * a new copy of the library). 
24.      * We also assume that dlopen() is thread-safe. 
25.      */  
26.   
27.     /* Loop through the configuration variants looking for a module */  
28.     for (i=0 ; i
29.         if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {  
30.               //通过property_get找到厂家标记如"ro.product.board=tuna"，这时prop="tuna"  
31.             if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {  
32.                 continue;  
33.             }  
34.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",  
35.                      HAL_LIBRARY_PATH2, name, prop); //#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"  
36.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
37.   
38.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",  
39.                      HAL_LIBRARY_PATH1, name, prop); //#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"  
40.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
41.         } else {  
42.             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so", //如没有指定的库文件，则加载default.so，即stub-device  
43.                      HAL_LIBRARY_PATH1, name);  
44.             if (access(path, R_OK) == 0) break;  
45.         }  
46.     }  
47.     //到这里，完成一个模块库的完整路径名称，如path="/system/lib/hw/audio.primary.tuna.so"  
48.     //如何生成audio.primary.tuna.so？请看相关的Android.mk文件，其中有定义LOCAL_MODULE := audio.primary.tuna  
49.   
50.     status = -ENOENT;  
51.     if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {  
52.         /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try 
53.          * to load a different variant. */  
54.         status = load(class_id, path, module); //加载模块库  
55.     }  
56.   
57.     return status;  
58. }  

 

load()函数不详细分析了，它通过dlopen加载库文件，然后dlsym找到hal_module_info的首地址。我们先看看hal_module_info的定义：

1. /** 
2.  * Every hardware module must have a data structure named HAL_MODULE_INFO_SYM 
3.  * and the fields of this data structure must begin with hw_module_t 
4.  * followed by module specific information. 
5.  */  
6. typedef struct hw_module_t {  
7.     /** tag must be initialized to HARDWARE_MODULE_TAG */  
8.     uint32_t tag;  
9.   
10.     /** major version number for the module */  
11.     uint16_t version_major;  
12.   
13.     /** minor version number of the module */  
14.     uint16_t version_minor;  
15.   
16.     /** Identifier of module */  
17.     const char *id;  
18.   
19.     /** Name of this module */  
20.     const char *name;  
21.   
22.     /** Author/owner/implementor of the module */  
23.     const char *author;  
24.   
25.     /** Modules methods */  
26.     struct hw_module_methods_t* methods;  
27.   
28.     /** module's dso */  
29.     void* dso;  
30.   
31.     /** padding to 128 bytes, reserved for future use */  
32.     uint32_t reserved[32-7];  
33.   
34. } hw_module_t;  
35.   
36. typedef struct hw_module_methods_t {  
37.     /** Open a specific device */  
38.     int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id,  
39.             struct hw_device_t** device);  
40.   
41. } hw_module_methods_t;  

这个结构体很重要，注释很详细。dlsym拿到这个结构体的首地址后，就可以调用Modules methods进行设备模块的初始化了。设备模块中，都应该按照这个格式初始化好这个结构体，否则dlsym找不到它，也就无法调用Modules methods进行初始化了。

 

例如，在audio_hw.c中，它是这样定义的：

1. static struct hw_module_methods_t hal_module_methods = {  
2.     .open = adev_open,  
3. };  
4.   
5. struct audio_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
6.     .common = {  
7.         .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,  
8.         .version_major = 1,  
9.         .version_minor = 0,  
10.         .id = AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID,  
11.         .name = "Tuna audio HW HAL",  
12.         .author = "The Android Open Source Project",  
13.         .methods = &hal_module_methods,  
14.     },  
15. };  

3、audio_hw

 

好了，经过一番周折，又dlopen又dlsym的，终于进入我们的audio_hw。这部分没什么好说的，按照hardware/libhardware/include/hardware/audio.h定义的接口实现就行了。这些接口全扔到一个结构体里面的，这样做的好处是：不必用大量的dlsym来获取各个接口函数的地址，只需找到这个结构体即可，从易用性和可扩充性来说，都是首选方式。

 

接口定义如下：

1. struct audio_hw_device {  
2.     struct hw_device_t common;  
3.   
4.     /** 
5.      * used by audio flinger to enumerate what devices are supported by 
6.      * each audio_hw_device implementation. 
7.      * 
8.      * Return value is a bitmask of 1 or more values of audio_devices_t 
9.      */  
10.     uint32_t (*get_supported_devices)(const struct audio_hw_device *dev);  
11.   
12.     /** 
13.      * check to see if the audio hardware interface has been initialized. 
14.      * returns 0 on success, -ENODEV on failure. 
15.      */  
16.     int (*init_check)(const struct audio_hw_device *dev);  
17.   
18.     /** set the audio volume of a voice call. Range is between 0.0 and 1.0 */  
19.     int (*set_voice_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);  
20.   
21.     /** 
22.      * set the audio volume for all audio activities other than voice call. 
23.      * Range between 0.0 and 1.0. If any value other than 0 is returned, 
24.      * the software mixer will emulate this capability. 
25.      */  
26.     int (*set_master_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);  
27.   
28.     /** 
29.      * setMode is called when the audio mode changes. AUDIO_MODE_NORMAL mode 
30.      * is for standard audio playback, AUDIO_MODE_RINGTONE when a ringtone is 
31.      * playing, and AUDIO_MODE_IN_CALL when a call is in progress. 
32.      */  
33.     int (*set_mode)(struct audio_hw_device *dev, int mode);  
34.   
35.     /* mic mute */  
36.     int (*set_mic_mute)(struct audio_hw_device *dev, bool state);  
37.     int (*get_mic_mute)(const struct audio_hw_device *dev, bool *state);  
38.   
39.     /* set/get global audio parameters */  
40.     int (*set_parameters)(struct audio_hw_device *dev, const char *kv_pairs);  
41.   
42.     /* 
43.      * Returns a pointer to a heap allocated string. The caller is responsible 
44.      * for freeing the memory for it. 
45.      */  
46.     char * (*get_parameters)(const struct audio_hw_device *dev,  
47.                              const char *keys);  
48.   
49.     /* Returns audio input buffer size according to parameters passed or 
50.      * 0 if one of the parameters is not supported 
51.      */  
52.     size_t (*get_input_buffer_size)(const struct audio_hw_device *dev,  
53.                                     uint32_t sample_rate, int format,  
54.                                     int channel_count);  
55.   
56.     /** This method creates and opens the audio hardware output stream */  
57.     int (*open_output_stream)(struct audio_hw_device *dev, uint32_t devices,  
58.                               int *format, uint32_t *channels,  
59.                               uint32_t *sample_rate,  
60.                               struct audio_stream_out **out);  
61.   
62.     void (*close_output_stream)(struct audio_hw_device *dev,  
63.                                 struct audio_stream_out* out);  
64.   
65.     /** This method creates and opens the audio hardware input stream */  
66.     int (*open_input_stream)(struct audio_hw_device *dev, uint32_t devices,  
67.                              int *format, uint32_t *channels,  
68.                              uint32_t *sample_rate,  
69.                              audio_in_acoustics_t acoustics,  
70.                              struct audio_stream_in **stream_in);  
71.   
72.     void (*close_input_stream)(struct audio_hw_device *dev,  
73.                                struct audio_stream_in *in);  
74.   
75.     /** This method dumps the state of the audio hardware */  
76.     int (*dump)(const struct audio_hw_device *dev, int fd);  
77. };  
78. typedef struct audio_hw_device audio_hw_device_t;  

 

注：这是比较标准的C接口设计方法了，但是个人感觉还是用C++比较好，直观易读。2.3之前都是用C++实现这些接口设计的，到了4.0，不知道为何采纳用C？不会理由是做底层的不懂C++吧？！
 

三、Audio Hardware HAL的legacy实现

 

之前提到两种Audio Hardware HAL接口定义：
1/ legacy：hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/AudioHardwareInterface.h
2/ current：hardware/libhardware/include/hardware/audio.h
前者是2.3及之前的音频设备接口定义，后者是4.0的接口定义。

为了兼容以前的设计，4.0实现一个中间层：hardware/libhardware_legacy/audio/audio_hw_hal.cpp，结构与其他的audio_hw.c大同小异，差别在于open方法：

1. static int legacy_adev_open(const hw_module_t* module, const char* name,  
2.                             hw_device_t** device)  
3. {  
4.     ......  
5.   
6.     ladev->hwif = createAudioHardware();  
7.     if (!ladev->hwif) {  
8.         ret = -EIO;  
9.         goto err_create_audio_hw;  
10.     }  
11.   
12.     ......  
13. }  

看到那个熟悉的createAudioHardware()没有？这是以前我提到的Vendor Specific Audio接口，然后新的接口再调用ladev->hwif的函数就是了。

因此老一套的alsa-lib、alsa-utils和alsa_sound也可以照搬过来，这里的文件被编译成静态库的，因此你需要修改alsa_sound里面的Android.mk文件，链接这个静态库。还有alsa_sound的命名空间原来是“android”，现在需要改成“android_audio_legacy”。
 

四、a2dp Audio HAL的实现

 

4.0的a2dp audio hal放到bluez里实现了，我找了好一会才找到：
external/Bluetooth/bluez/audio/android_audio_hw.c
大致与上面提到的audio_hw.c类似，因为都是基于audio.h定义的接口来实现的。
如果需要编译这个库，须在BoardConfig.mk里定义：
BOARD_HAVE_BLUETOOTH := true

开始还提到现在支持3种audio设备了，分别是primary、a2dp和usb。目前剩下usb audio hal我没有找到，不知是否需要自己去实现？其实alsa-driver都支持大部分的usb-audio设备了，因此上层也可调用tinyalsa的接口，就像samsung tuna的audio_hw.c那样。
 

五、音质改进？？？

 

可使用audio echo cancel和更好的resampler（SRC）？？？

--to be continued…

 

转自：http://blog.csdn.net/azloong/article/details/6978484