1 环境

这次主要是看看audio在安卓平台的实现，用是瑞芯微RK3568开发板。

本来是想还是用之前的WM8960模块，但是很无语发现它板子上的I2S接口并没有引出来。引出的口只有I2C，SPI，还有UART。

和之前用的WM8960比较一下：

看来功能基本上都差不多，RK809甚至采样率还更好。不过WM8960 是专门设计的音频 Codec，在模拟输入、音频路由、增益控制和音频应用灵活性方面可能更好点。

算了，将就平台本来的audio去看吧，不折腾了。

2 整体架构

关于安卓的整体音频架构，之前写过一篇：Android音频系统_android uac-CSDN博客，不过之前没有实际用版本验证。下面这个图是流传很广的安卓音频架构的图。

不过用AI跑了一下，这个图估计已经是上古时代的了。整体应该还是有不少的变化。其实新的架构如下：

App (Java/Native)->AudioFlinger (系统服务，audioserver)->Binder IPC->android.hardware.audio.service(供应商 HAL 进程)->ALSA 驱动 (/dev/snd/*)->硬件音频 Codec / DAC / 喇叭

改动是：

新的核心就是两个，AudioServer和android.hardware.audio.service。一个是上层服务，一个是HAL。

3 底层

3.1 驱动

这次还是用板子实际来看吧。先用AI把这个板子上的音频链路跑了一遍。目前在电路上实际接了一个喇叭，一个麦克风，一个耳机插座。

RK3568 与 RK809之间的接口：

此外，RK3568 通过 I²C0、地址 0x20 控制 RK809，设置供电、音频通路、增益和静音等。I²C 负责配置，I2S 负责传声音数据。

目前在系统中已经有了三个底层声卡：

3.2 tinyalsa

Android这边底层和一般Linux基本没太大区别。不过ALSA的界面是阉割了，给了一个青春版tinyalsa，很多功能（混音、重采样、设备选择和音频路由等功能）收到自己的上层去处理了。

TinyALSA常见命令：

常用命令组合：

这些命令可以直接操作底层硬件，但是需要root权限，一般的app不能直接访问。需要上层接口。

4 android.hardware.audio.service

android.hardware.audio.service 是 Android 系统中负责音频硬件抽象层（Audio HAL）的核心服务进程。它是 Android 高层软件栈（如 AudioFlinger、Java 音频 API）与底层 Linux 内核音频驱动（ALSA / SoC 声音驱动）之间的“桥梁和翻译官”。

作用是：

• 音频设备的控制与路由： 管理扬声器（Speaker）、听筒（Earpiece）、麦克风、蓝牙耳机、USB 声卡等硬件的开关、音量调节、音频路径切换（Routing）。

• 数据流管理（Stream Management）： 负责创建和维护音频输入流（IStreamIn，录音）和输出流（IStreamOut，播放）。通过共享内存（Shared Memory / FMQ 快速消息队列）高效接收来自AudioFlinger的 PCM 音频数据包。

• 对接底层 ALSA 驱动： HAL 进程内部最终会调用 Linux 标准的alsa-lib（如snd_pcm_writei），将 PCM 数据写入内核的声卡驱动缓冲区，完成物理发声。

4.1 Android定义

代码位置在/data/rk3568/android12_sdk/hardware/interfaces/audio/common/all-versions/default/service/

hardware/interfaces/应该所有的HAL接口定义都在这边。

服务的定义service.cpp如下：

/* * Copyright (C) 2016 The Android Open Source Project * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at * * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. */ #define LOG_TAG "audiohalservice" #include <string> #include <vector> #include <binder/ProcessState.h> #include <cutils/properties.h> #include <hidl/HidlTransportSupport.h> #include <hidl/LegacySupport.h> #include <hwbinder/ProcessState.h> using namespace android::hardware; using android::OK; using InterfacesList = std::vector<std::string>; /** Try to register the provided factories in the provided order. * If any registers successfully, do not register any other and return true. * If all fail, return false. */ template <class Iter> static bool registerPassthroughServiceImplementations(Iter first, Iter last) { for (; first != last; ++first) { if (registerPassthroughServiceImplementation(*first) == OK) { return true; } } return false; } int main(int /* argc */, char* /* argv */ []) { ::android::ProcessState::initWithDriver("/dev/vndbinder"); // start a threadpool for vndbinder interactions ::android::ProcessState::self()->startThreadPool(); const int32_t defaultValue = -1; int32_t value = property_get_int32("persist.vendor.audio.service.hwbinder.size_kbyte", defaultValue); if (value != defaultValue) { ALOGD("Configuring hwbinder with mmap size %d KBytes", value); ProcessState::initWithMmapSize(static_cast<size_t>(value) * 1024); } configureRpcThreadpool(16, true /*callerWillJoin*/); // Automatic formatting tries to compact the lines, making them less readable // clang-format off const std::vector<InterfacesList> mandatoryInterfaces = { { "Audio Core API", "android.hardware.audio@7.0::IDevicesFactory", "android.hardware.audio@6.0::IDevicesFactory", "android.hardware.audio@5.0::IDevicesFactory", "android.hardware.audio@4.0::IDevicesFactory", }, { "Audio Effect API", "android.hardware.audio.effect@7.0::IEffectsFactory", "android.hardware.audio.effect@6.0::IEffectsFactory", "android.hardware.audio.effect@5.0::IEffectsFactory", "android.hardware.audio.effect@4.0::IEffectsFactory", } }; const std::vector<InterfacesList> optionalInterfaces = { { "Soundtrigger API", "android.hardware.soundtrigger@2.3::ISoundTriggerHw", "android.hardware.soundtrigger@2.2::ISoundTriggerHw", "android.hardware.soundtrigger@2.1::ISoundTriggerHw", "android.hardware.soundtrigger@2.0::ISoundTriggerHw", }, { "Bluetooth Audio API", "android.hardware.bluetooth.audio@2.1::IBluetoothAudioProvidersFactory", "android.hardware.bluetooth.audio@2.0::IBluetoothAudioProvidersFactory", }, // remove the old HIDL when Bluetooth Audio Hal V2 has offloading supported { "Bluetooth Audio Offload API", "android.hardware.bluetooth.a2dp@1.0::IBluetoothAudioOffload" } }; // clang-format on for (const auto& listIter : mandatoryInterfaces) { auto iter = listIter.begin(); const std::string& interfaceFamilyName = *iter++; LOG_ALWAYS_FATAL_IF(!registerPassthroughServiceImplementations(iter, listIter.end()), "Could not register %s", interfaceFamilyName.c_str()); } for (const auto& listIter : optionalInterfaces) { auto iter = listIter.begin(); const std::string& interfaceFamilyName = *iter++; ALOGW_IF(!registerPassthroughServiceImplementations(iter, listIter.end()), "Could not register %s", interfaceFamilyName.c_str()); } joinRpcThreadpool(); }

服务启动配置android.hardware.audio.service.rc：

service vendor.audio-hal /vendor/bin/hw/android.hardware.audio.service class hal user audioserver # media gid needed for /dev/fm (radio) and for /data/misc/media (tee) group audio camera drmrpc inet media mediadrm net_bt net_bt_admin net_bw_acct wakelock context_hub capabilities BLOCK_SUSPEND ioprio rt 4 task_profiles ProcessCapacityHigh HighPerformance onrestart restart audioserver

当前这块板向 Android 音频框架提供的是 HIDL 7.0，主要接口如下：

4.2 RK适配

所有的适配代码在hardware/rockchip/

音频代码在：

主要的工作是：

/data/rk3568/android12_sdk/hardware/rockchip/audio/tinyalsa_hal/
├── audio_hw.c 声卡识别、HDMI/蓝牙/采集特殊处理
├── alsa_route.c 应用通路配置
└── codec_config/ 不同 Codec 的控件配置表

5 AudioServer

audioserver是 Android 音频的集中管理进程，主要负责音频流、混音、设备路由和硬件访问。它里面最核心的是 AudioFlinger 和 AudioPolicyService。

整体功能上和才写过的Linux的PipeWire差不多。

5.1 功能和实现

功能如下：

理论上其实app可以直接访问HAL。但 谷歌把它集中到audioserver，是为了让多个应用安全、有序地共享音频硬件。正常第三方 App 也没有直接访问音频 HAL 的权限。

代码在/frameworks/av/media/audioserver/

具体实现在其它地方：

# AudioFlinger：音频流、混音、录放音线程
frameworks/av/services/audioflinger/AudioFlinger.cpp

# 音频策略服务：对外提供策略接口
frameworks/av/services/audiopolicy/service/AudioPolicyService.cpp

# 默认策略实现：设备选择、路由等决策
frameworks/av/services/audiopolicy/managerdefault/AudioPolicyManager.cpp

一般情况下，audioserver使用AOSP原生的即可，不用怎么修改。

5.2 App调用

使用AudioTrack这套库，就可以直接调用audioserver。用的是JNI/Binder。

例子：

import android.media.AudioAttributes; import android.media.AudioFormat; import android.media.AudioTrack; private void playTone() { new Thread(() -> { int sampleRate = 48000; short[] pcm = new short[sampleRate]; // 单声道，1 秒 for (int i = 0; i < pcm.length; i++) { pcm[i] = (short) ( Math.sin(2 * Math.PI * 440 * i / sampleRate) * 2000 ); } AudioTrack track = new AudioTrack.Builder() .setAudioAttributes(new AudioAttributes.Builder() .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA) .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC) .build()) .setAudioFormat(new AudioFormat.Builder() .setSampleRate(sampleRate) .setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) .setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO) .build()) .setTransferMode(AudioTrack.MODE_STATIC) .setBufferSizeInBytes(pcm.length * 2) .build(); try { track.write(pcm, 0, pcm.length); track.play(); while (track.getPlaybackHeadPosition() < pcm.length) { Thread.sleep(10); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } finally { track.release(); } }).start(); }