android 4.4音频策略,Android 4.4 Kitkat 音频实现及简要分析

在 Android 4.4 上实现录放音

背景

Android 自 ICS 开始，音频系统就有了很大的变化，先是抛弃了 alsalib，然后是采用了 AIO，各级框架上，都有了自己的特色，与 Linux 的音频应用渐行渐远，形成了自己独特的音频管理和音频配置功能。总的来说改进还是非常大，至少在用户体验上已经大大的超越了之前的版本。我们就从 4.4 的音频实现上来分析其中的一些变化和实现机制。

要求

首先是硬件功能正常，这个不表。 Linux 支持 alsa 驱动，生成 alsa 子系统，最好是能够在 buildroot 等其他文件系统上事先测试音频的播放和录制。

HAL

音频的 HAL 简单实现，参考 device/asus/grouper/audio ， 如果没有太复杂的音频配置，基本上可以在这个代码基础上稍微修改，主要是一些播放和录制的参数。这个 HAL 已经实现了通用的接口，并且调用的也是标准的 tinyalsa 的接口，移植性非常高。我们这里使用的 wm8904，功能不多，直接使用即可。

Android 的配置

主要是4个文件 audio_policy.conf  media_profiles.xml media_codecs.xml mixer_paths.xml 参考 asus ，不必大改，基本照抄，完全可以直接使用，开源万岁。

做好文件系统，这个时候系统应该就不使用 default 的 stub 音频 HAL ， 而是用我们添加的 audio HAL 了。 但是能否发声，这个多半还是不能。

调试

audio 系统调用了  libtinyalsa libaudioutils libaudioroute 几个底层库。 这几个移植了一些通用的 alsa 设备打开配置功能，但是具体平台却并不一定都能正常执行，主要是这些库实现都很简单，没有考虑全面，你的硬件细节可能刚好被他们忽略了，同样以我们的 wm8904 来说，我们不支持 time stamp ，但是 tinyalsa 是默认打开的必须将其关掉。

disable tstamp for wm8904.

Change-Id: Ia22aa6ed39ede6214657487344d0488be93e5544

diff --git a/pcm.c b/pcm.c

index 4501777..94cf6ee 100644

--- a/pcm.c

+++ b/pcm.c

@@ -691,7 +691,7 @@ struct pcm *pcm_open(unsigned int card, unsigned int device,

memset(&sparams, 0, sizeof(sparams));

- sparams.tstamp_mode = SNDRV_PCM_TSTAMP_ENABLE;

+ sparams.tstamp_mode = SNDRV_PCM_TSTAMP_NONE;

sparams.period_step = 1;

if (!config->start_threshold) {

具体哪些参数不对，或者不合适，就需要 Android 驱动工程师根据硬件设计和芯片手册，逐个查证，配置到一个音频系统工作的最佳状态。那么用户体验才能最好。

Android 音频系统分析

以下分析基于 4.4.2

audio HAL

tinyalsa 与 audioroute

Android 音频系统基于 Linux 的 ALSA 驱动， tinyalsa 在 alsa 的驱动基础上封装音频接口，提供给 audio HAL， audio HAL 提供接口给 Android audioflinger 等 framework。

HAL 需要实现 audio 硬件的打开与关闭(这里是 android 认为的硬件)。

static inline int audio_hw_device_open(const struct hw_module_t* module,

struct audio_hw_device** device)

{

return module->methods->open(module, AUDIO_HARDWARE_INTERFACE,

(struct hw_device_t**)device);

}

static inline int audio_hw_device_close(struct audio_hw_device* device)

{

return device->common.close(&device->common);

}

需要实现 in 和 out 的 数据流

struct audio_stream_out   struct audio_stream_in

in 主要有 read 方法用于读取音频数据，   out 主要有 write 方法，写入数据到设备，分别实现录音和放音。

详见： hardware/libhardware/include/hardware/audio.h

其中的方法又是调用的 tinyalsa 的接口，关于 pcm 的操作：

/* Open and close a stream */

struct pcm *pcm_open(unsigned int card, unsigned int device,

unsigned int flags, struct pcm_config *config);

int pcm_close(struct pcm *pcm);

int pcm_is_ready(struct pcm *pcm);

/* Obtain the parameters for a PCM */

struct pcm_params *pcm_params_get(unsigned int card, unsigned int device,

unsigned int flags);

void pcm_params_free(struct pcm_params *pcm_params);

unsigned int pcm_params_get_min(struct pcm_params *pcm_params,

enum pcm_param param);

unsigned int pcm_params_get_max(struct pcm_params *pcm_params,

enum pcm_param param);

/* Set and get config */

int pcm_get_config(struct pcm *pcm, struct pcm_config *config);

int pcm_set_config(struct pcm *pcm, struct pcm_config *config);

/* Returns a human readable reason for the last error */

const char *pcm_get_error(struct pcm *pcm);

/* Returns the sample size in bits for a PCM format.

* As with ALSA formats, this is the storage size for the format, whereas the

* format represents the number of significant bits. For example,

* PCM_FORMAT_S24_LE uses 32 bits of storage.

*/

unsigned int pcm_format_to_bits(enum pcm_format format);

/* Returns the buffer size (int frames) that should be used for pcm_write. */

unsigned int pcm_get_buffer_size(struct pcm *pcm);

unsigned int pcm_frames_to_bytes(struct pcm *pcm, unsigned int frames);

unsigned int pcm_bytes_to_frames(struct pcm *pcm, unsigned int bytes);

/* Returns the pcm latency in ms */

unsigned int pcm_get_latency(struct pcm *pcm);

/* Returns available frames in pcm buffer and corresponding time stamp.

* The clock is CLOCK_MONOTONIC if flag PCM_MONOTONIC was specified in pcm_open,

* otherwise the clock is CLOCK_REALTIME.

* For an input stream, frames available are frames ready for the

* application to read.

* For an output stream, frames available are the number of empty frames available

* for the application to write.

*/

int pcm_get_htimestamp(struct pcm *pcm, unsigned int *avail,

struct timespec *tstamp);

/* Write data to the fifo.

* Will start playback on the first write or on a write that

* occurs after a fifo underrun.

*/

int pcm_write(struct pcm *pcm, const void *data, unsigned int count);

int pcm_read(struct pcm *pcm, void *data, unsigned int count);

/*

* mmap() support.

*/

int pcm_mmap_write(struct pcm *pcm, const void *data, unsigned int count);

int pcm_mmap_read(struct pcm *pcm, void *data, unsigned int count);

int pcm_mmap_begin(struct pcm *pcm, void **areas, unsigned int *offset,

unsigned int *frames);

int pcm_mmap_commit(struct pcm *pcm, unsigned int offset, unsigned int frames);

/* Start and stop a PCM channel that doesn't transfer data */

int pcm_start(struct pcm *pcm);

int pcm_stop(struct pcm *pcm);

/* Interrupt driven API */

int pcm_wait(struct pcm *pcm, int timeout);

/* Change avail_min after the stream has been opened with no need to stop the stream.

* Only accepted if opened with PCM_MMAP and PCM_NOIRQ flags

*/

int pcm_set_avail_min(struct pcm *pcm, int avail_min);

值得一提的是 HAL 现在不包含 route 的操作， audio route 交给了 libaudioroute.so ， 它也是调用 tinyalsa 的接口，并包含一个 xml 解析器，解析 mixer_paths.xml 里面的 route 配置数据。这样系统就可以对 alsa 的 pcm 和 mixer 进行操作了，理论上应该可以放音了，使用 tinyalsa 提供的工具可以进行测试，当然无法测试 HAL 的接口。

tinycap      tinymix      tinypcminfo  tinyplay

tinyplay 可以播放 wav 格式的纯音频数据。 tinymix 可以查看和配置音频路径：

root@sama5d3:/ # tinymix

Mixer name: 'wm8904 @ SAMA5D3EK'

Number of controls: 41

ctl type num name value

0 INT 1 EQ1 Volume 12

1 INT 1 EQ2 Volume 12

2 INT 1 EQ3 Volume 12

3 INT 1 EQ4 Volume 12

4 INT 1 EQ5 Volume 12

5 INT 2 Digital Capture Volume 96 96

6 ENUM 1 Left Caputure Mode Single-Ended

7 ENUM 1 Right Capture Mode Single-Ended

8 INT 2 Capture Volume 5 5

9 BOOL 2 Capture Switch Off Off

10 BOOL 1 High Pass Filter Switch On

11 ENUM 1 High Pass Filter Mode Hi-fi

12 BOOL 1 ADC 128x OSR Switch On

13 INT 1 Digital Playback Boost Volume 0

14 INT 2 Digital Playback Volume 96 96

15 INT 2 Headphone Volume 45 45

16 BOOL 2 Headphone Switch On On

17 BOOL 2 Headphone ZC Switch On On

18 INT 2 Line Output Volume 57 57

19 BOOL 2 Line Output Switch On On

20 BOOL 2 Line Output ZC Switch On On

21 BOOL 1 EQ Switch Off

22 BOOL 1 DRC Switch Off

23 ENUM 1 DRC Path ADC

24 BOOL 1 DAC OSRx2 Switch Off

25 BOOL 1 DAC Deemphasis Switch Off

26 INT 2 Digital Sidetone Volume 0 0

27 ENUM 1 LINER Mux DAC

28 ENUM 1 LINEL Mux DAC

29 ENUM 1 HPR Mux DAC

30 ENUM 1 HPL Mux DAC

31 ENUM 1 Right Sidetone None

32 ENUM 1 Left Sidetone None

33 ENUM 1 DACR Mux Right

34 ENUM 1 DACL Mux Left

35 ENUM 1 AIFOUTR Mux Right

36 ENUM 1 AIFOUTL Mux Left

37 ENUM 1 Right Capture Inverting Mux IN1R

38 ENUM 1 Right Capture Mux IN2R

39 ENUM 1 Left Capture Inverting Mux IN1L

40 ENUM 1 Left Capture Mux IN2L

audioflinger

audioflinger 是 audio 音频服务器，它会加载 audio hal ，并处理 audio 应用发出音频请求。这个分析的有很多，参考以下：