Android音频框架笔记 - 下篇_audio_module

原址

六、HAL层

6-1、Audio HAL层，其实包括了audio.xxx.so 和 audiopolicy.so等。从前述的总框架图，也有写，代码库路径也有写。

具体运行时so对象图，对于audio.xxx.so部分，参考“Android系统Audio框架介绍”最后一张图。如下：

6-2、对audio.primary.so库，对于Audio HAL框架的实现分析

Audio HAL层架构定义： hardware\libhardware\include\hardware\audio.h
厂商实现：以Anroid4.1.1版为例，audio.primary.grouper.so库为例， 代码位置device\asus\grouper\audio\audio_hw.c

//Audio HAL层架构中audio_module 的定义，继承hw_module_t，其实没有任何扩展

struct audio_module {
  struct hw_module_t common;
};

// 厂商audio_module 的实现，关键是open函数赋值，其作用是打开该设备，返回audio_hw_device 结构体对象，但在这份实现中，返回是audio_device对象，即audio_hw_device子类

struct audio_module HAL_MODULE_INFO_SYM = { 
    .common = {
      .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
      .module_api_version = AUDIO_MODULE_API_VERSION_0_1,
      .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,
      .id = AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID,
      .name = "Grouper audio HW HAL",
      .author = "The Android Open Source Project",
      .methods = &hal_module_methods,
  },
};
 
static struct hw_module_methods_t hal_module_methods = {
    .open = adev_open, //open函数主要是填充audio_hw_device 结构体对象，返回之
};

//Audio HAL层架构中audio_hw_device的定义，audio_hw_device 继承自hw_device_t。
//可以看到跟上层调用者的接口很一致，其实，它的作用就是为上层提供统一、稳定的接口，从而让底层的频繁变化，可以不影响上层的架构。

struct audio_hw_device {
    struct hw_device_t common;
 
    uint32_t (*get_supported_devices)(const struct audio_hw_device *dev);
    int (*init_check)(const struct audio_hw_device *dev);
    int (*set_voice_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);
    int (*set_master_volume)(struct audio_hw_device *dev, float volume);
    int (*get_master_volume)(struct audio_hw_device *dev, float *volume);
    int (*set_mode)(struct audio_hw_device *dev, audio_mode_t mode);
    int (*set_mic_mute)(struct audio_hw_device *dev, bool state);
    int (*get_mic_mute)(const struct audio_hw_device *dev, bool *state);
    int (*set_parameters)(struct audio_hw_device *dev, const char *kv_pairs);
    char * (*get_parameters)(const struct audio_hw_device *dev,
                         const char *keys);
    size_t (*get_input_buffer_size)(const struct audio_hw_device *dev,
                                const struct audio_config *config);
    int (*open_output_stream)(struct audio_hw_device *dev,
                          audio_io_handle_t handle,
                          audio_devices_t devices,
                          audio_output_flags_t flags,
                          struct audio_config *config,
                          struct audio_stream_out **stream_out);
    void (*close_output_stream)(struct audio_hw_device *dev,
                            struct audio_stream_out* stream_out);
    int (*open_input_stream)(struct audio_hw_device *dev,
                         audio_io_handle_t handle,
                         audio_devices_t devices,
                         struct audio_config *config,
                         struct audio_stream_in **stream_in);
    void (*close_input_stream)(struct audio_hw_device *dev,
                           struct audio_stream_in *stream_in);
    int (*dump)(const struct audio_hw_device *dev, int fd);
};
typedef struct audio_hw_device audio_hw_device_t;

//厂商中audio_hw_device 的实现，audio_device 继承自audio_hw_device。关键在于stream_out / stream_in 两个类

struct audio_device {
    struct audio_hw_device hw_device;
 
    pthread_mutex_t lock; /* see note below on mutex acquisition order */
    unsigned int devices;
    bool standby;
    bool mic_mute;
    struct audio_route *ar;
    int orientation;
    bool screen_off;
 
    struct stream_out *active_out;
    struct stream_in *active_in;
};

// 以下作简明阐述
//Audio HAL层架构中，audio_stream_out / audio_stream_in 代表输出/输入流
//这里是实现类，关键是struct pcm *pcm; 它已经就是alsa库里定义的结构体了。它的初始化也正是调用alsa库的open_pcm()函数而来。
// out->pcm = pcm_open(PCM_CARD, device, PCM_OUT | PCM_NORESTART, out->pcm_config);
//所以，意思就是，从这里开始，往下就是调用alsalib库了。

struct stream_out {
    struct audio_stream_out stream;
    struct pcm *pcm;
    ...
};
 
struct stream_in {
    struct audio_stream_in stream;
    struct pcm *pcm;
   ...
};

audio设备打开流程

audio_policy.conf加载、解析之后的流程，见前面
audio_policy.conf加载、解析之后的流程如下：
厂商的Audio HAL模块加载流程:
AudioFlinger::loadHwModule(const char *name)
-> load_audio_interface()
-> hw_get_module_by_class()
//参考HAL框架加载知识，这里加载到相应.so的xxx_hw_module_t 结构体
-> audio_hw_device_open() --> xxx_hw_module_t.open() ，在参数里返回audio_hw_device_t结构体

至此，已经加载了HAL模块.so库，并打开相应设备，返回我们要的audio_hw_device_t结构体
多少个.so，见audio_policy.conf加载上半部，
audio_hw_device_t： 音频设备的抽象类。多少个audio_hw_device_t结构体？ 有多少个so，就有多少个。 一一对应关系。
audio_stream_out ： 音频设备的输入输出通道的抽象类。这个才是对应pcmc0d0p之类的具体通道，right?
至于这些结构体的定义与功能，见HAL相关小节。

输出通道打开流程：

• 输出通道打开流程（上）
  如AudioRecord.cpp开始：
  AudioRecord.cpp
  ->set()
  -> AudioSystem.getInput()
  -> 各种辗转
  ->AudioFlinger->openInput()

如AudioTrack.cpp开始：
AudioTrack.set()
-> AudioSystem::getOutput
-> 各种辗转
->AudioFlinger->openOutput()

• 输出通道打开流程（下）
  无论上层的打开流程如何辗转反侧，最终都调用到具体执行者AudioFlinger。由此开始分析如下：
  AudioFlinger如何打开输出通道呢？ 具体是如何调用到alsalib库，甚至驱动的呢？ 接着走。
  AudioFlinger->openOutput()
  -> findSuitableHwDev_l ()
  //寻找输出设备，返回audio_hw_device_t
  -> audio_hw_device_t-> open_output_stream(..., struct audio_stream_out **stream_out))
  //HAL层，Audio架构标准接口
  -> new audio_stream_out
  //HAL层，厂商实现类，如device\asus\grouper\audio\audio_hw.c
  -> audio_stream_out.pcm = pcm_open()
  // pcm_open() 已经是调用到tinyalsa库了，也就操作到了/dev/snd/pcmcxdxx设备节点了。
  //所以看到调用层级AudioFlinger -> Audio HAL -> tinyalsa -> ALSA driver -> 硬件。此即所谓软件层级。

• 参考
  “ANDROID音频系统散记之四：4.0音频系统HAL初探”

七、 TinyAlsa库

直接看其Android.mk你就明白了：
libtinyalsa.so:
给Audio HAL层代码调用的库，即几个audio.xxx.so会调用到libtinyalsa.so里的函数。
从框架全图也可以看到。
其它：tinyalsa工具程序，可用于测试、调试

流程图
初始化， 见书

八、调试

tinyalas调试

命令： tinyplay / tinycap /tinypcminfo （用法直接看usage）
命令源码位置：/external/tinyalsa
声卡驱动信息：cat /proc/asound/cards
tinyalsa声卡设备：ls /dev/snd

九、接入第三方视频解码库

mark而已，属于视频部分。

十、参考

ALSA官方文档
http://www.alsa-project.org/~tiwai/writing-an-alsa-driver/index.html
《深入理解Android内核设计思想》-2014
[深入理解Android卷一全文-第七章] 深入理解Audio系统
http://blog.csdn.net/innost/article/details/47208109

有不少这个模块的文章，不过是2012年左右，ALSA架构时代，其中值得参考的两篇已存
http://blog.csdn.net/njuitjf/article/category/837094/1

一些没看，暂时的资料：
http://blog.chinaunix.net/xmlrpc.php?r=blog/article&uid=27570663&id=4432842