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Android音频学习(十九)——音频HAL层简介

news 2025/9/20 5:55:03

1. 功能

1.1设备管理

控制音频设备（如扬声器、耳机、蓝牙）的打开/关闭、参数配置（采样率、声道数）。
处理设备状态变化（如耳机插入检测）。

1.2音频数据传输

提供 PCM 数据的读写接口（audio_stream_out 和 audio_stream_in）。
管理 DMA 缓冲区，实现硬件与系统之间的高效数据传输。

1.3音效处理

支持硬件加速的音效（如杜比全景声、均衡器）。
通过 Effects HAL 接口应用音效链。

1.4低延迟支持

实现 AAudio 的 mmap（内存映射）接口，支持零拷贝低延迟播放/录音。

1.5策略执行

响应 AudioPolicyManager 的路由决策，切换输出/输入设备。

2. 处理流程

以下以 音频播放 为例，展示 Audio HAL 在完整流程中的角色：

2.1初始化阶段

加载 HAL 模块：
AudioFlinger 通过 hw_get_module(AUDIO_HARDWARE_MODULE_ID) 加载厂商实现的 HAL 动态库（如 audio.primary.[platform].so）。
创建设备实例：
调用 audio_hw_device_open()，返回 audio_hw_device 结构体，包含设备操作函数指针。

2.2配置音频流

打开输出流：
调用 open_output_stream()，创建 audio_stream_out 对象，初始化 PCM 参数（采样率、位深、声道数）。
设置硬件参数：
通过 set_parameters() 配置设备（如 sampling_rate=48000）。

2.3数据传输阶段

写入数据：
AudioFlinger 调用 audio_stream_out->write()，将混合后的 PCM 数据传递给 HAL。
硬件交互：
HAL 将数据写入 DMA 缓冲区，触发硬件中断驱动音频播放。

2.4设备切换与释放

写入数据：
AudioFlinger 调用 audio_stream_out->write()，将混合后的 PCM 数据传递给 HAL。
硬件交互：
HAL 将数据写入 DMA 缓冲区，触发硬件中断驱动音频播放。

3. 关键代码

3.1HAL接口定义

核心结构体

audio_hw_device,定义设备级操作接口,如设置参数，打开/关闭输出/输入流等，结构体定义路径：libhardware/include/hardware/audio.h

struct audio_hw_device {
....../* set/get global audio parameters */int (*set_parameters)(struct audio_hw_device *dev, const char *kv_pairs);/** Returns a pointer to a heap allocated string. The caller is responsible* for freeing the memory for it using free().*/char * (*get_parameters)(const struct audio_hw_device *dev,const char *keys);
......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,const char *address);void (*close_output_stream)(struct audio_hw_device *dev,struct audio_stream_out* stream_out);/** This method creates and opens the audio hardware input stream */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,audio_input_flags_t flags,const char *address,audio_source_t source);void (*close_input_stream)(struct audio_hw_device *dev,struct audio_stream_in *stream_in);
......}

3.2厂商接口定义

以高通为例，代码路径：hardware/qcom/audio/hal/audio_hw.c，部分代码实现如下：

static int adev_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,const char *address __unused)
{
......out->usecase = USECASE_AUDIO_PLAYBACK_VOIP;out->config = pcm_config_voip;out->config.rate = out->sample_rate;out->config.format = pcm_format_from_audio_format(out->format);buffer_size = get_stream_buffer_size(VOIP_PLAYBACK_PERIOD_DURATION_MSEC,out->sample_rate,out->format,out->config.channels,false /*is_low_latency*/);frame_size = audio_bytes_per_sample(out->format) * out->config.channels;out->config.period_size = buffer_size / frame_size;out->config.period_count = VOIP_PLAYBACK_PERIOD_COUNT;out->af_period_multiplier = 1;
......
}

该函数主要是设置硬件参数。