Android 音频框架之配置文件解析

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理解Android 框架代码的一些基础，框架中操作的各种模块、设备、流、路由都是从哪里定义的？以及是怎么定义的？这个也是理解AAOS 中caraudioservice的基础，也是后续有关Audiopatch、AudioFlinger、Audiopolicy的基础。

本文从java层getDevice获取设备展开到框架中理解audio_policy_configuration的解析。

getDevice返回的信息

java 层

代码位置：

frameworks\base\media\java\android\media\AudioManager.java

首先通过mAudioManager.getDevices 获取的是AudioDeviceInfo，这个info是从
AudioManager.listAudioDevicePorts中获取到的ports构建出来的，从这边构建的port包含了所有的输入和输出的port，而在getDevices的时候根据flags 是输入还是输出来筛选出需要的port。listAudioDevicePorts是调用的
AudioSystem.listAudioPorts(newPorts, portGeneration) 来获取的

c++ 框架层

代码位置：

frameworks\av\services\audiopolicy\managerdefault\AudioPolicyManager.cpp

status_t AudioPolicyManager::listAudioPorts(audio_port_role_t role,
                                            audio_port_type_t type,
                                            unsigned int *num_ports,
                                            struct audio_port_v7 *ports,
                                            unsigned int *generation)

从java到框架都类似通过jni的这边就跳过。最后会调用到AudioPolicyManager::listAudioPorts 其传递的role和type 是AUDIO_PORT_TYPE_NONE、 AUDIO_PORT_ROLE_NONE这里面的实现是将
AudioPolicyManagerd的mAvailableOutputDevices 和 mAvailableInputDevices调用toAudioPort 转换为audio_port_v7的ports返回到AudioManager， AudioManager根据输入或者输出在进行筛选返回到应用层。

了解audio_port_v7的结构体

struct audio_port_v7 {
    audio_port_handle_t      id;                 /* port unique ID */
    audio_port_role_t        role;               /* sink or source */
    audio_port_type_t        type;               /* device, mix ... */
    char                     name[AUDIO_PORT_MAX_NAME_LEN];
    unsigned int             num_audio_profiles; /* number of audio profiles in the following
                                                    array */
    struct audio_profile     audio_profiles[AUDIO_PORT_MAX_AUDIO_PROFILES];
    unsigned int             num_extra_audio_descriptors; /* number of extra audio descriptors in
                                                             the following array */
    struct audio_extra_audio_descriptor
            extra_audio_descriptors[AUDIO_PORT_MAX_EXTRA_AUDIO_DESCRIPTORS];
    unsigned int             num_gains;          /* number of gains in following array */
    struct audio_gain        gains[AUDIO_PORT_MAX_GAINS];
    struct audio_port_config active_config;      /* current audio port configuration */
    union {
        struct audio_port_device_ext  device;
        struct audio_port_mix_ext     mix;
        struct audio_port_session_ext session;
    } ext;
};

其中audio_port_device_ext为这个在后续的audiopatch中会用到。

/* extension for audio port structure when the audio port is a hardware device */
struct audio_port_device_ext {
    audio_module_handle_t hw_module;    /* module the device is attached to */
    audio_devices_t       type;         /* device type (e.g AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER) */
    char                  address[AUDIO_DEVICE_MAX_ADDRESS_LEN];
#ifndef AUDIO_NO_SYSTEM_DECLARATIONS
    uint32_t              encapsulation_modes;
    uint32_t              encapsulation_metadata_types;
#endif
};

在toAudioPort 的toAudioPortInternal 中赋值了ext中的hw_module结构体，

    void toAudioPortInternal(T* port) const {
        DeviceDescriptorBase::toAudioPort(port);
        port->ext.device.hw_module = getModuleHandle();
    }

DeviceDescriptorBase：：
    void toAudioPortInternal(T* port) const {
        AudioPort::toAudioPort(port);
        toAudioPortConfig(&port->active_config);
        port->id = mId;
        port->ext.device.type = mDeviceTypeAddr.mType;
        port->ext.device.encapsulation_modes = mEncapsulationModes;
        port->ext.device.encapsulation_metadata_types = mEncapsulationMetadataTypes;
        (void)audio_utils_strlcpy_zerofill(port->ext.device.address, mDeviceTypeAddr.getAddress());
    }

综上getDevice返回的是AudioPolicyManger中可用输入和输出的设备，其结构体中包含了id、role、type等等信息，那么这个mAvailableOutputDevices 和 mAvailableInputDevices是如何构造的呢？这就需要了解android音频配置文件的解析了。

audio_policy_configuration 的抽象成结构体

代码位置：

frameworks\av\services\audiopolicy\managerdefault\AudioPolicyManager.cpp

frameworks\av\services\audiopolicy\common\managerdefinitions\src\Serializer.cpp

解析流程

解析这个xml是嵌套的，首先是modules标签，每个modules 存储mixPorts、devicePort、routes。第一个解析到的是modules标签，modules可以包含多个module，
- module
  对应的是HwModule类，是属于嵌套的最顶层，包含后续的所有元素。
- mixPorts
  对应的是IOProfile的类，解析name和role（role只能为source 或者 sink)，然后解析mixports嵌套的profile，profile对应的是AudioProfileVector类，解析后将profile设置到IOProfile的mProfiles。profile存储的是format、channel、samplerate。
  
  解析完mixport之后根据role类型会设置到HwModule中的mOutputProfile/mInputProfiles中，同时也会加到HwModule中的（PolicyAudioPortVector）mPorts中。
- devicePorts
  对应的类是DeviceDescriptor，首先解析tagName、type、role、address，role同样跟mixport一样可以是source或者sink， type是android定义的类型如OUT_BUS、IN_BUILTIN_MIC等等不同类型的设备。mixport 一样嵌套了profile，其中还可能会多个gain这样的标签，对应的类是AudioGains（定义了音量调整db的范围和步长）。
  
  解析完设置HwModule中的mDeclaredDevices中，也会添加到HwModule中的mPorts中。
- routes
  
  对应的类是AudioRoute，首先解析type（type有两种类型mix或者mux），然后解析sink的名字，解析到名字后根据sink的名字从module的mPort（这个port是在上述解析mixport和deviceport中加入的）中找sinkport，找到后将sinkport设置到route中，同时将route设置到sinkport。source解析过程也是类似的，找到所有标签为sources的tag，将sources 设置到routes。一般来说sink这个port为deviceport，source是mixport简
  
  单的理解为routes 的sink包含了type为sink的mixport和deviceport， source包含了type为source的mixport和deviceport同样解析完设置HwModule中的mRoutes，并设置更新mOutputProfile/mInputProfiles的mSupportedDevices。
  
  更新的流程是对于mixport type 是source找 type为sink的deviceport。对于mixport type为sink的找type 为source 的deviceport。并将找到的deviceport设置到对应的mSupportedDevices。
  
  对应的实际的应用如果是播放音频，那么一个route的mixport是source端产生数据，deviceport是sink接收数据输出。
- 解析attach device
  
  解析attachedDevices的标签，这些device必须是deviceport中定义的，attachedDevices的device会添加到mOutputDevices 和mInputDevices 当中。
  
  mOutputDevices是通过audiopolicymanager的mOutputDevicesAll变量传递进行赋值的。也就是mOutputDevices实际就是mOutputDevicesAll。
- 解析defaultOutputDevice
  defaultOutputDevice解析之后会存储在mDefaultOutputDevice中。
获取mAvailableOutputDevices 和 mAvailableInputDevices的流程
- 有了前面的基础，在获取到mixport（对应mOutputProfiles），attachDevice（对应mOutputDevicesAll），mixport对应的mSupportedDevices（在route中source 类型的mixport 对应的 sink类型的devicePort）之后.
- 先遍历所有的mOutputProfiles，取出里面里面存储的deviceport，从这些deviceport 找出在attachdevice定义的，新建一个SwAudioOutputDescriptor来对deviceport进行操作。
- 调用SwAudioOutputDescriptor的open函数打开deviceport（调用流程简单理解会调用的audioflinger 通过hal层打开device打开成功后创建对应的读写线程）
- 只有这边open返回成功的设备deviceport 才会加入到mAvailableOutputDevices， mAvailableInputDevices同理。打开成功的 SwAudioOutputDescriptor也会加入到mOutputs。
- 处理的函数
  
  void AudioPolicyManager::onNewAudioModulesAvailableInt(DeviceVector *newDevices)

简单的例子

比如如下的xml文件，假定所有的设备通过hal都能够成功的打开，那么mAvailableOutputDevices就为Speaker，而mAvailableInputDevices为Built-In Mic。只分析输出mAvailableOutputDevices的情况，首先根据mixPorts的标签得到source类型的mixport为primary output（对应mOutputProfiles），然后通过route的标签可以知道连接到这个mixport的sink类型的deivce有Speaker、Wired Headset、Wired Headphones、Aux Digital、BT SCO、BT SCO Headset、BT SCO Car Kit（这些就是mixport对应的mSupportedDevices）。attachedDevices对应的是Speaker（对应的mOutputDevicesAll）。于是取mOutputDevicesAll 和mSupportedDevices交集也就是speaker。

<audioPolicyConfiguration version="7.0" xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">

    <globalConfiguration speaker_drc_enabled="false"/>

    <modules>
        <!-- Primary Audio HAL -->
        <module name="primary" halVersion="2.0">
            <attachedDevices>
                <item>Speaker</item>
                <item>Built-In Mic</item>
            </attachedDevices>
            <defaultOutputDevice>Speaker</defaultOutputDevice>
            <mixPorts>
                <mixPort name="primary output" role="source" flags="AUDIO_OUTPUT_FLAG_PRIMARY">
                    <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                             samplingRates="48000" channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                </mixPort>
                <mixPort name="primary input" role="sink">
                    <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                             samplingRates="8000 11025 12000 16000 22050 24000 32000 44100 48000"
                             channelMasks="AUDIO_CHANNEL_IN_MONO"/>
                </mixPort>
            </mixPorts>
            <devicePorts>
                <!-- Output devices declaration, i.e. Sink DEVICE PORT -->
                <devicePort tagName="Speaker" role="sink" type="AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="Wired Headset" type="AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADSET" role="sink">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="Wired Headphones" type="AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE" role="sink">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="BT SCO" type="AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO" role="sink">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="BT SCO Headset" type="AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO_HEADSET" role="sink">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="BT SCO Car Kit" type="AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO_CARKIT" role="sink">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="Aux Digital" type="AUDIO_DEVICE_OUT_AUX_DIGITAL" role="sink">
                </devicePort>

                <devicePort tagName="Built-In Mic" type="AUDIO_DEVICE_IN_BUILTIN_MIC" role="source">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="Wired Headset Mic" type="AUDIO_DEVICE_IN_WIRED_HEADSET" role="source">
                </devicePort>
                <devicePort tagName="BT SCO Headset Mic" type="AUDIO_DEVICE_IN_BLUETOOTH_SCO_HEADSET" role="source">
                </devicePort>
            </devicePorts>
            <!-- route declaration, i.e. list all available sources for a given sink -->
            <routes>
                <route type="mix" sink="Speaker"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="Wired Headset"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="Wired Headphones"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="Aux Digital"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="BT SCO"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="BT SCO Headset"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="BT SCO Car Kit"
                       sources="primary output"/>
                <route type="mix" sink="primary input"
                       sources="Built-In Mic,Wired Headset Mic,BT SCO Headset Mic"/>
            </routes>

        </module>

        <!-- A2dp Input Audio HAL -->
        <xi:include href="a2dp_in_audio_policy_configuration_7_0.xml"/>

        <!-- Usb Audio HAL -->
        <xi:include href="usb_audio_policy_configuration.xml"/>

        <!-- Remote Submix Audio HAL -->
        <xi:include href="r_submix_audio_policy_configuration.xml"/>

        <!-- Bluetooth Audio HAL -->
        <xi:include href="bluetooth_audio_policy_configuration_7_0.xml"/>

    </modules>
    <!-- End of Modules section -->

    <!-- Volume section -->

    <xi:include href="audio_policy_volumes.xml"/>
    <xi:include href="default_volume_tables.xml"/>

    <!-- End of Volume section -->

</audioPolicyConfiguration>