Android 9 Audio系统笔记：音量调节从CarAudioManager到tinyalsa

Posted 2022-12-07 Mr.Biandan

目录

• 音量调节从CarAudioManager到tinyalsa
• • 开头
  • 正文
  • 分三步走：
  • • 1、从CarAudioManager到AudioSystem
    • 2、从audiopolicy到audioflinger
    • 3、从audioflinger到audiohal
  • 总结

音量调节从CarAudioManager到tinyalsa

本着从调用者视角入手，带你从Java层到C++/C层的音量调节调用流程。

开头

写这篇博客花了不少时间，断断续续大概花了两周时间，期间经历了美股的4次熔断，今年真是多灾多难的一年，新冠病毒、石油价格战、金融危机。。。。。额，扯远了，，，，
为什么要写博客，因为我相信只有不断输出才能不断学习不断进步，也就是有输出才能带动输入。另外通过写博客或许还能发现自己的理解上的缺陷，我觉得吧，理越辩越明，所以欢迎各位看官多多指教。

正文

本文将从调用者（CarAudioManager）开始，到tinyalsa结束，从调用角度来看一看audio系统大概流程。
音量调节分为两种实现，一种是android原生（手机）通过设置PCM数据直接调节输出的振幅来调节音量，也是就是软音量。另外一种则是通过硬件来实现音量大小控制，也就是所谓的硬音量，通过DSP设置硬件功放等来进行音量大小控制。本文介绍的是后一种方式。我将尽量采用最简单有效的方式进行呈现：画图。能画画就绝不写写。调用流程我就不再赘述，看图即可。
整体的调用流程：

分三步走：

1、从CarAudioManager到Audiosystem
2、从audiopolicy到audioflinger
3、从audioflinger到audiohal

1、从CarAudioManager到AudioSystem

1.1 CarAudioManager：setGroupVolume(int groupId, int index, int flags)
CarAudioManager.java文件位置：
packages/services/Car/car-lib/src/android/car/media/CarAudioManager.java
packages/services/Car/service/src/com/android/car/audio/CarAudioService.java
packages/services/Car/service/src/com/android/car/audio/CarAudioDeviceInfo.java
一睹为快，第一部分比较简单：
首先应用直接使用setGroupVolume进行音量设置，setGroupVolume(int groupId, int index, int flags)

已经从CarAudioManager到AudioSystem.java了，从这开始准备进入了C/C++的世界了，C++里也有一个AudioSystem.cpp和上层的Java层对应，也就是AudioSystem.java了。
CarAudioService在汽车音频里是一个很重要的服务，里面包含了音量，音效等保存和控制，一般来说定制ROM的时候发布一些新的接口都需在CarAudioService添加相应的接口并由此往下调用，其中AudioControl就是一个经典的案例（AudioControl是用来控制音效音场之类的Hal层实现）。
上面需要注意三点：
1.1 一点是，上面提到的音量调节两种方式，就是通过这个mUseDynamicRouting这个变量走上了截然不同的方向：硬音量调节方式；可以通过mUseDynamicRouting变量进行选择，该变量可通过配置文件进行配置。

// For legacy stream type based volume control
if (!mUseDynamicRouting) 
       mAudioManager.setStreamVolume(STREAM_TYPES[groupId], index, flags);
       return;
  

1.2 另外一点是音量组概念，一般情况下音乐多媒体，蓝牙音乐，收音机等属于多媒体音量组。
CarAudioService有一个变量mCarVolumeGroups，该变量是用来保存各个类型的音量，它的初始化可通过配置文件进行初始化。各音量组的定义在如下car_volume_groups.xml文件中有定义：
packages/services/Car/service/res/xml/car_volume_groups.xml

<volumeGroups xmlns:car="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
        car:isDeprecated="true">
    <group>
        <context car:context="music"/>
        <context car:context="call_ring"/>
        <context car:context="notification"/>
        <context car:context="system_sound"/>
    </group>
    <group>
        <context car:context="navigation"/>
        <context car:context="voice_command"/>
    </group>
    <group>
        <context car:context="call"/>
    </group>
    <group>
        <context car:context="alarm"/>
    </group>
</volumeGroups>

1.3、 从CarAudioDeviceInfo开始，我们看到往下传入的参数变为了AudioGainConfig类型，这个很重要，这个是用来区分设置哪个声卡的音量，对底层很重要，这点后续在进行详尽分析，这里只需要知道，不同类型的音量类型对应着各自的 AudioGainConfig配置。
好了，到了这里，音量设置调用来到了AudioSystem了，在native层也有一个对应的AudioSystem.cpp文件，其中方法一一对应。这里涉及到JNI，如有不懂，可自行google。

2、从audiopolicy到audioflinger

frameworks/av/media/libaudioclient/AudioSystem.cpp
frameworks/av/media/libaudioclient/IAudioPolicyService.cpp

2.1、 其实这部分，可以分为两小部分，但是为了整体性，还是将其整合成一个整体。先看下组成架构。

2.2、调用流程：

其实到了native层之后调用就变得比较单纯了，因为大部分的业务逻辑都是在上层实现的。其中最主要关注两个，一个是AudioPolicyService音频策略定制者，AudioFlinger音频策略的执行者，两者相辅相成。
从上图可以看到，AudioPolicyService主要通过AudioPolicyManager对外提供服务，而AudioFlinger并没有类似AudioFlingerManager这样的类，因为AudioFlinger主要向AudioPolicyService提供服务并不需要再向其他提供服务，所以两者进行了深度绑定。
其中mAudioHwDevs这边变量很重要，这个变量是通过AudioFlinger初始化的时候进行初始化的，AudioFlinger通过它与audiohal进行通信。AudioFlinger初始化比较复杂，不在本文讨论范围内，后续会继续再写一篇关于AudioFlinger的初始化。

3、从audioflinger到audiohal

3.1先一睹为快，AudioFlinger才是真正与AudioHal打交道的，以下是调用流程简图（HIDL方式）：

3.2 audioflinger到audiohal架构图：

可以看到，调用流程和架构区别还是比较大的，主要因为Android系统需要支持HIDL方式和传统的so方式，增加兼容导致架构更复杂了。
到了audiohal层之后就是根据各个ROM厂商根据自身硬件进行适配，audiohal会根据每个厂商自行实现，但对上层接口保持一致，这样就实针对底层的适配了。
到这里，整个流程已经调用完毕，再往下就是经tinyalsa调用到驱动了。

总结

Auto Android的音频系统是一个非常复杂的一个音频系统，其中包含了以CarAudioService为核心的音频焦点管理模块，以AudioFlinger&AudioPolicyService为核心的音频流管理模块（音频路由），而音量管理模块算是音频系统中较为简单的模块。其中音量的其他模块也并未进行详尽，比如音量组初始化，音量显示，音量回调。篇幅所限，不写太多，另外主要是偏向底层的，所以上层就不过多分析。另外，由于知识能力有限，并未能完善甚至可能还有理解错误的，如有不同意看法的请指出。

恭喜你，又看完了一篇博客。

参考：
https://source.android.google.cn/devices/automotive/audio
https://cs.android.com/
https://blog.csdn.net/bberdong/article/details/79472208
https://blog.csdn.net/qq_19923217/article/details/88398660