Android音訊(三)AudioPolicyService

無崖發表於2019-07-05
Android音訊

原址

AudioPolicyService是策略的制定者，比如什麼時候開啟音訊介面裝置、某種Stream型別的音訊對應什麼裝置等等。而AudioFlinger則是策略的執行者，例如具體如何與音訊裝置通訊，如何維護現有系統中的音訊裝置，以及多個音訊流的混音如何處理等等都得由它來完成。AudioPolicyService根據使用者配置來指導AudioFlinger載入裝置介面，起到路由功能。

AudioPolicyService啟動過程

AudioPolicyService服務執行在mediaserver程式中，隨著mediaserver程式啟動而啟動。

frameworks\av\media\mediaserver\ Main_mediaserver.cpp

[cpp]  view plain  copy
  1. int main(int argc, char** argv)  
  2. {  
  3.     sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());  
  4.     sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();  
  5.     ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());  
  6.     VolumeManager::instantiate(); // volumemanager have to be started before audioflinger  
  7.     AudioFlinger::instantiate();  
  8.     MediaPlayerService::instantiate();  
  9.     CameraService::instantiate();  
  10.     AudioPolicyService::instantiate();  
  11.     ProcessState::self()->startThreadPool();  
  12.     IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  
  13. }  

AudioPolicyService繼承了模板類BinderService，該類用於註冊native service。

frameworks\native\include\binder\ BinderService.h

[cpp]  view plain  copy
  1. template<typename SERVICE>  
  2. class BinderService  
  3. {  
  4. public:  
  5.     static status_t publish(bool allowIsolated = false) {  
  6.         sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  
  7.         return sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE(), allowIsolated);  
  8.     }  
  9.     static void instantiate() { publish(); }  
  10. };  

BinderService是一個模板類，該類的publish函式就是完成向ServiceManager註冊服務。

[cpp]  view plain  copy
  1. static const char *getServiceName() { return "media.audio_policy"; }  

AudioPolicyService註冊名為media.audio_policy的服務。

[cpp]  view plain  copy
  1. AudioPolicyService::AudioPolicyService()  
  2.     : BnAudioPolicyService() , mpAudioPolicyDev(NULL) , mpAudioPolicy(NULL)  
  3. {  
  4.     char value[PROPERTY_VALUE_MAX];  
  5.     const struct hw_module_t *module;  
  6.     int forced_val;  
  7.     int rc;  
  8.     Mutex::Autolock _l(mLock);  
  9.     // start tone playback thread  
  10.     mTonePlaybackThread = new AudioCommandThread(String8("ApmTone"), this);  
  11.     // start audio commands thread  
  12.     mAudioCommandThread = new AudioCommandThread(String8("ApmAudio"), this);  
  13.     // start output activity command thread  
  14.     mOutputCommandThread = new AudioCommandThread(String8("ApmOutput"), this);  
  15.     /* instantiate the audio policy manager */  
  16.     /* 載入audio_policy.default.so庫得到audio_policy_module模組 */  
  17.     rc = hw_get_module(AUDIO_POLICY_HARDWARE_MODULE_ID, &module);  
  18.     if (rc)  
  19.         return;  
  20.     /* 通過audio_policy_module模組開啟audio_policy_device裝置 */  
  21.     rc = audio_policy_dev_open(module, &mpAudioPolicyDev);  
  22.     ALOGE_IF(rc, "couldn't open audio policy device (%s)", strerror(-rc));  
  23.     if (rc)  
  24.         return;  
  25.     //通過audio_policy_device裝置建立audio_policy  
  26.     rc = mpAudioPolicyDev->create_audio_policy(mpAudioPolicyDev, &aps_ops, this,  
  27.                                                &mpAudioPolicy);  
  28.     ALOGE_IF(rc, "couldn't create audio policy (%s)", strerror(-rc));  
  29.     if (rc)  
  30.         return;  
  31.     rc = mpAudioPolicy->init_check(mpAudioPolicy);  
  32.     ALOGE_IF(rc, "couldn't init_check the audio policy (%s)", strerror(-rc));  
  33.     if (rc)  
  34.         return;  
  35.     /* SPRD: maybe set this property better, but here just change the default value @{ */  
  36.     property_get("ro.camera.sound.forced", value, "1");  
  37.     forced_val = strtol(value, NULL, 0);  
  38.     ALOGV("setForceUse() !forced_val=%d ",!forced_val);  
  39.     mpAudioPolicy->set_can_mute_enforced_audible(mpAudioPolicy, !forced_val);  
  40.     ALOGI("Loaded audio policy from %s (%s)", module->name, module->id);  
  41.     // 讀取audio_effects.conf檔案  
  42.     if (access(AUDIO_EFFECT_VENDOR_CONFIG_FILE, R_OK) == 0) {  
  43.         loadPreProcessorConfig(AUDIO_EFFECT_VENDOR_CONFIG_FILE);  
  44.     } else if (access(AUDIO_EFFECT_DEFAULT_CONFIG_FILE, R_OK) == 0) {  
  45.         loadPreProcessorConfig(AUDIO_EFFECT_DEFAULT_CONFIG_FILE);  
  46.     }  
  47. }  
  1. 建立AudioCommandThread (ApmTone、ApmAudio、ApmOutput)
  2. 載入legacy_ap_module
  3. 開啟legacy_ap_device
  4. 建立legacy_audio_policy
  5. 讀取audio_effects.conf

建立AudioCommandThread執行緒

在AudioPolicyService物件構造過程中，分別建立了ApmTone、ApmAudio、ApmOutput三個AudioCommandThread執行緒：

1、 ApmTone用於播放tone音；

2、 ApmAudio用於執行audio命令；

3、ApmOutput用於執行輸出命令；

在第一次強引用AudioCommandThread執行緒物件時，AudioCommandThread的onFirstRef函式被回撥，在此啟動執行緒

[cpp]  view plain  copy
  1. void AudioPolicyService::AudioCommandThread::onFirstRef()  
  2. {  
  3.     run(mName.string(), ANDROID_PRIORITY_AUDIO);  
  4. }  

這裡採用非同步方式來執行audio command，當需要執行上表中的命令時，首先將命令投遞到AudioCommandThread的mAudioCommands命令向量表中，然後通過mWaitWorkCV.signal()喚醒AudioCommandThread執行緒，被喚醒的AudioCommandThread執行緒執行完command後，又通過mWaitWorkCV.waitRelative(mLock, waitTime)睡眠等待命令到來。

載入audio_policy_module模組

audio_policy硬體抽象層動態庫位於/system/lib/hw/目錄下，命名為：audio_policy.$(TARGET_BOARD_PLATFORM).so。audiopolicy的硬體抽象層定義在hardware\libhardware_legacy\audio\audio_policy_hal.cpp中，AUDIO_POLICY_HARDWARE_MODULE_ID硬體抽象模組定義如下：

hardware\libhardware_legacy\audio\ audio_policy_hal.cpp【audio_policy.scx15.so】

[cpp]  view plain  copy
  1. struct legacy_ap_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
  2.     module: {  
  3.         common: {  
  4.             tag: HARDWARE_MODULE_TAG,  
  5.             version_major: 1,  
  6.             version_minor: 0,  
  7.             id: AUDIO_POLICY_HARDWARE_MODULE_ID,  
  8.             name: "LEGACY Audio Policy HAL",  
  9.             author: "The Android Open Source Project",  
  10.             methods: &legacy_ap_module_methods,  
  11.             dso : NULL,  
  12.             reserved : {0},  
  13.         },  
  14.     },  
  15. };  

legacy_ap_module繼承於audio_policy_module。


 

關於hw_get_module函式載入硬體抽象層模組的過程請參考Android硬體抽象Hardware庫載入過程原始碼分析。

開啟audio_policy_device裝置

hardware\libhardware\include\hardware\ audio_policy.h

[cpp]  view plain  copy
  1. static inline int audio_policy_dev_open(const hw_module_t* module,  
  2.                                     struct audio_policy_device** device)  
  3. {  
  4.     return module->methods->open(module, AUDIO_POLICY_INTERFACE,  
  5.                                  (hw_device_t**)device);  
  6. }  

通過legacy_ap_module模組的open方法來開啟一個legacy_ap_device裝置。

hardware\libhardware_legacy\audio\ audio_policy_hal.cpp

[cpp]  view plain  copy
  1. static int legacy_ap_dev_open(const hw_module_t* module, const char* name,  
  2.                                     hw_device_t** device)  
  3. {  
  4.     struct legacy_ap_device *dev;  
  5.     if (strcmp(name, AUDIO_POLICY_INTERFACE) != 0)  
  6.         return -EINVAL;  
  7.     dev = (struct legacy_ap_device *)calloc(1, sizeof(*dev));  
  8.     if (!dev)  
  9.         return -ENOMEM;  
  10.     dev->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
  11.     dev->device.common.version = 0;  
  12.     dev->device.common.module = const_cast<hw_module_t*>(module);  
  13.     dev->device.common.close = legacy_ap_dev_close;  
  14.     dev->device.create_audio_policy = create_legacy_ap;  
  15.     dev->device.destroy_audio_policy = destroy_legacy_ap;  
  16.     *device = &dev->device.common;  
  17.     return 0;  
  18. }  

開啟得到一個legacy_ap_device裝置，通過該抽象裝置可以建立一個audio_policy物件。

建立audio_policy物件

在開啟legacy_ap_device裝置時，該裝置的create_audio_policy成員初始化為create_legacy_ap函式指標，我們通過legacy_ap_device裝置可以建立一個legacy_audio_policy物件。

[cpp]  view plain  copy
  1. rc = mpAudioPolicyDev->create_audio_policy(mpAudioPolicyDev, &aps_ops, this,  
  2.                                                &mpAudioPolicy);  

這裡通過audio_policy_device裝置建立audio策略物件

hardware\libhardware_legacy\audio\ audio_policy_hal.cpp

[cpp]  view plain  copy
  1. static int create_legacy_ap(const struct audio_policy_device *device,  
  2.                             struct audio_policy_service_ops *aps_ops,  
  3.                             void *service,  
  4.                             struct audio_policy **ap)  
  5. {  
  6.     struct legacy_audio_policy *lap;  
  7.     int ret;  
  8.     if (!service || !aps_ops)  
  9.         return -EINVAL;  
  10.     lap = (struct legacy_audio_policy *)calloc(1, sizeof(*lap));  
  11.     if (!lap)  
  12.         return -ENOMEM;  
  13. lap->policy.set_device_connection_state = ap_set_device_connection_state;  
  14. …  
  15.     lap->policy.dump = ap_dump;  
  16.     lap->policy.is_offload_supported = ap_is_offload_supported;  
  17.     lap->service = service;  
  18.     lap->aps_ops = aps_ops;  
  19.     lap->service_client = new AudioPolicyCompatClient(aps_ops, service);  
  20.     if (!lap->service_client) {  
  21.         ret = -ENOMEM;  
  22.         goto err_new_compat_client;  
  23.     }  
  24.     lap->apm = createAudioPolicyManager(lap->service_client);  
  25.     if (!lap->apm) {  
  26.         ret = -ENOMEM;  
  27.         goto err_create_apm;  
  28.     }  
  29.     *ap = &lap->policy;  
  30.     return 0;  
  31. err_create_apm:  
  32.     delete lap->service_client;  
  33. err_new_compat_client:  
  34.     free(lap);  
  35.     *ap = NULL;  
  36.     return ret;  
  37. }  

audio_policy實現在audio_policy_hal.cpp中，audio_policy_service_ops實現在AudioPolicyService.cpp中。create_audio_policy()函式就是建立並初始化一個legacy_audio_policy物件。

audio_policy與AudioPolicyService、AudioPolicyCompatClient之間的關係如下：

AudioPolicyClient建立

hardware\libhardware_legacy\audio\ AudioPolicyCompatClient.h

[cpp]  view plain  copy
  1. AudioPolicyCompatClient(struct audio_policy_service_ops *serviceOps,void *service) :  
  2.         mServiceOps(serviceOps) , mService(service) {}  

AudioPolicyCompatClient是對audio_policy_service_ops的封裝類，對外提供audio_policy_service_ops資料結構中定義的介面。

AudioPolicyManager建立

[cpp]  view plain  copy
  1. extern "C" AudioPolicyInterface* createAudioPolicyManager(AudioPolicyClientInterface *clientInterface)  
  2. {  
  3.     ALOGI("SPRD policy manager created.");  
  4.     return new AudioPolicyManagerSPRD(clientInterface);  
  5. }  

使用AudioPolicyClientInterface物件來構造AudioPolicyManagerSPRD物件，AudioPolicyManagerSPRD繼承於AudioPolicyManagerBase，而AudioPolicyManagerBase又繼承於AudioPolicyInterface。

hardware\libhardware_legacy\audio\ AudioPolicyManagerBase.cpp

[cpp]  view plain  copy
  1. AudioPolicyManagerBase::AudioPolicyManagerBase(AudioPolicyClientInterface *clientInterface)  
  2.     :  
  3. #ifdef AUDIO_POLICY_TEST  
  4.     Thread(false),  
  5. #endif //AUDIO_POLICY_TEST  
  6.     //變數初始化  
  7.     mPrimaryOutput((audio_io_handle_t)0),  
  8.     mAvailableOutputDevices(AUDIO_DEVICE_NONE),  
  9.     mPhoneState(AudioSystem::MODE_NORMAL),  
  10.     mLimitRingtoneVolume(false), mLastVoiceVolume(-1.0f),  
  11.     mTotalEffectsCpuLoad(0), mTotalEffectsMemory(0),  
  12.     mA2dpSuspended(false), mHasA2dp(false), mHasUsb(false), mHasRemoteSubmix(false),  
  13.     mSpeakerDrcEnabled(false), mFmOffGoing(false)  
  14. {  
  15.     //引用AudioPolicyCompatClient物件，這樣音訊管理器AudioPolicyManager就可以使用audio_policy_service_ops中的介面  
  16.     mpClientInterface = clientInterface;  
  17.     for (int i = 0; i < AudioSystem::NUM_FORCE_USE; i++) {  
  18.         mForceUse[i] = AudioSystem::FORCE_NONE;  
  19.     }  
  20.     mA2dpDeviceAddress = String8("");  
  21.     mScoDeviceAddress = String8("");  
  22.     mUsbCardAndDevice = String8("");  
  23.     /** 
  24.      * 優先載入/vendor/etc/audio_policy.conf配置檔案，如果該配置檔案不存在，則 
  25.      * 載入/system/etc/audio_policy.conf配置檔案，如果該檔案還是不存在，則通過 
  26.      * 函式defaultAudioPolicyConfig()來設定預設音訊介面 
  27.      */  
  28.     if (loadAudioPolicyConfig(AUDIO_POLICY_VENDOR_CONFIG_FILE) != NO_ERROR) {  
  29.         if (loadAudioPolicyConfig(AUDIO_POLICY_CONFIG_FILE) != NO_ERROR) {  
  30.             ALOGE("could not load audio policy configuration file, setting defaults");  
  31.             defaultAudioPolicyConfig();  
  32.         }  
  33.     }  
  34.     //設定各種音訊流對應的音量調節點,must be done after reading the policy  
  35.     initializeVolumeCurves();  
  36.     // open all output streams needed to access attached devices  
  37.     for (size_t i = 0; i < mHwModules.size(); i++) {  
  38.         //通過名稱開啟對應的音訊介面硬體抽象庫  
  39.         mHwModules[i]->mHandle = mpClientInterface->loadHwModule(mHwModules[i]->mName);  
  40.         if (mHwModules[i]->mHandle == 0) {  
  41.             ALOGW("could not open HW module %s", mHwModules[i]->mName);  
  42.             continue;  
  43.         }  
  44.         // open all output streams needed to access attached devices  
  45.         // except for direct output streams that are only opened when they are actually  
  46.         // required by an app.  
  47.         for (size_t j = 0; j < mHwModules[i]->mOutputProfiles.size(); j++)  
  48.         {  
  49.             const IOProfile *outProfile = mHwModules[i]->mOutputProfiles[j];  
  50.             //開啟mAttachedOutputDevices對應的輸出  
  51.             if ((outProfile->mSupportedDevices & mAttachedOutputDevices) &&  
  52.                     ((outProfile->mFlags & AUDIO_OUTPUT_FLAG_DIRECT) == 0)) {  
  53.                 //將輸出IOProfile封裝為AudioOutputDescriptor物件  
  54.                 AudioOutputDescriptor *outputDesc = new AudioOutputDescriptor(outProfile);  
  55.                 //設定當前音訊介面的預設輸出裝置  
  56.                 outputDesc->mDevice = (audio_devices_t)(mDefaultOutputDevice & outProfile->mSupportedDevices);  
  57.                 //開啟輸出，在AudioFlinger中建立PlaybackThread執行緒，並返回該執行緒的id  
  58.                 audio_io_handle_t output = mpClientInterface->openOutput(  
  59.                                                 outProfile->mModule->mHandle,  
  60.                                                 &outputDesc->mDevice,  
  61.                                                 &outputDesc->mSamplingRate,  
  62.                                                 &outputDesc->mFormat,  
  63.                                                 &outputDesc->mChannelMask,  
  64.                                                 &outputDesc->mLatency,  
  65.                                                 outputDesc->mFlags);  
  66.                 if (output == 0) {  
  67.                     delete outputDesc;  
  68.                 } else {  
  69.                     //設定可以使用的輸出裝置為mAttachedOutputDevices  
  70.                     mAvailableOutputDevices =(audio_devices_t)(mAvailableOutputDevices | (outProfile->mSupportedDevices & mAttachedOutputDevices));  
  71.                     if (mPrimaryOutput == 0 && outProfile->mFlags & AUDIO_OUTPUT_FLAG_PRIMARY) {  
  72.                         mPrimaryOutput = output;  
  73.                     }  
  74.                     //將輸出描述符物件AudioOutputDescriptor及建立的PlaybackThread執行緒id以鍵值對形式儲存  
  75.                     addOutput(output, outputDesc);  
  76.                     //設定預設輸出裝置  
  77.                     setOutputDevice(output,(audio_devices_t)(mDefaultOutputDevice & outProfile->mSupportedDevices),true);  
  78.                 }  
  79.             }  
  80.         }  
  81.     }  
  82.     ALOGE_IF((mAttachedOutputDevices & ~mAvailableOutputDevices),  
  83.              "Not output found for attached devices %08x",  
  84.              (mAttachedOutputDevices & ~mAvailableOutputDevices));  
  85.     ALOGE_IF((mPrimaryOutput == 0), "Failed to open primary output");  
  86.     updateDevicesAndOutputs();  
  87.   
  88.     //  add for bug158794 start  
  89.     char bootvalue[PROPERTY_VALUE_MAX];  
  90.     // prop sys.boot_completed will set 1 when system ready (ActivityManagerService.java)...  
  91.     property_get("sys.boot_completed", bootvalue, "");  
  92.     if (strncmp("1", bootvalue, 1) != 0) {  
  93.         startReadingThread();  
  94.     }  
  95.     // add for bug158794 end  
  96.   
  97. #ifdef AUDIO_POLICY_TEST  
  98.     ...  
  99. #endif //AUDIO_POLICY_TEST  
  100. }  

AudioPolicyManagerBase物件構造過程中主要完成以下幾個步驟：

1、  loadAudioPolicyConfig(AUDIO_POLICY_CONFIG_FILE)載入audio_policy.conf配置檔案；

2、  initializeVolumeCurves()初始化各種音訊流對應的音量調節點；

3、  載入audio policy硬體抽象庫：mpClientInterface->loadHwModule(mHwModules[i]->mName)

4、  開啟attached_output_devices輸出：

mpClientInterface->openOutput()；

5、  儲存輸出裝置描述符物件：addOutput(output, outputDesc);

讀取audio_policy.conf檔案

Android為每種音訊介面定義了對應的硬體抽象層，且編譯為單獨的so庫。

每種音訊介面定義了不同的輸入輸出，一個介面可以具有多個輸入或者輸出，每個輸入輸出有可以支援不同的音訊裝置。通過讀取audio_policy.conf檔案可以獲取系統支援的音訊介面引數。

audio_policy.conf檔案定義了兩種音訊配置資訊：

1、  當前系統支援的音訊輸入輸出裝置及預設輸入輸出裝置；

這些資訊時通過global_configuration配置項來設定，在global_configuration中定義了三種音訊裝置資訊：

attached_output_devices：已連線的輸出裝置；

default_output_device：預設輸出裝置；

attached_input_devices：已連線的輸入裝置；

 

1、  系統支援的音訊介面資訊；

audio_policy.conf定義了系統支援的所有音訊介面引數資訊，比如primary、a2dp、usb等，對於primary定義如下：

a2dp定義：

usb定義：

每種音訊介面包含輸入輸出，每種輸入輸出又包含多種輸入輸出配置，每種輸入輸出配置又支援多種音訊裝置。AudioPolicyManagerBase首先載入/vendor/etc/audio_policy.conf，如果該檔案不存在，則加/system/etc/audio_policy.conf。

[cpp]  view plain  copy
  1. status_t AudioPolicyManagerBase::loadAudioPolicyConfig(const char *path)  
  2. {  
  3.     cnode *root;  
  4.     char *data;  
  5.     data = (char *)load_file(path, NULL);  
  6.     if (data == NULL) {  
  7.         return -ENODEV;  
  8.     }  
  9.     root = config_node("", "");  
  10.     //讀取配置檔案  
  11.     config_load(root, data);  
  12.     //解析global_configuration  
  13.     loadGlobalConfig(root);  
  14.     //解析audio_hw_modules  
  15.     loadHwModules(root);  
  16.     config_free(root);  
  17.     free(root);  
  18.     free(data);  
  19.     ALOGI("loadAudioPolicyConfig() loaded %s\n", path);  
  20.     return NO_ERROR;  
  21. }  

通過loadGlobalConfig(root)函式來讀取這些全域性配置資訊。

[cpp]  view plain  copy
  1. void AudioPolicyManagerBase::loadGlobalConfig(cnode *root)  
  2. {  
  3.     cnode *node = config_find(root, GLOBAL_CONFIG_TAG);  
  4.     if (node == NULL) {  
  5.         return;  
  6.     }  
  7.     node = node->first_child;  
  8.     while (node) {  
  9.         //attached_output_devices AUDIO_DEVICE_OUT_EARPIECE  
  10.         if (strcmp(ATTACHED_OUTPUT_DEVICES_TAG, node->name) == 0) {  
  11.             mAttachedOutputDevices = parseDeviceNames((char *)node->value);  
  12.             ALOGW_IF(mAttachedOutputDevices == AUDIO_DEVICE_NONE,  
  13.                     "loadGlobalConfig() no attached output devices");  
  14.             ALOGV("loadGlobalConfig()mAttachedOutputDevices%04x", mAttachedOutputDevices);  
  15.         //default_output_device AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER  
  16.         } else if (strcmp(DEFAULT_OUTPUT_DEVICE_TAG, node->name) == 0) {  
  17.             mDefaultOutputDevice= (audio_devices_t)stringToEnum(sDeviceNameToEnumTable,ARRAY_SIZE(sDeviceNameToEnumTable),(char *)node->value);  
  18.             ALOGW_IF(mDefaultOutputDevice == AUDIO_DEVICE_NON

相關文章