audio适配方案

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1. 音频驱动可选四种集成方案

各类方案简述：

方案	说明
方案1	通过"adm adapter"对接自研ADM内核驱动，是目前社区主流方案
方案2	通过"alsa lib"对接ASLA，是针对已支持ASLA产品的友好支持方案
方案3	通过"HDI to HDIL"对接hidl接口，此为对于OEM产商不希望换hidl层的方案，此为产品化方案，厂商需要自己适配
方案4	通过实现HDI接口对接Vendor HAL，此为OEM产商自己实现的可选方案

2. 进程示意图

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名词释义：

序号	名词	释义
1	audio factory	基于audio hdi实现的用于创建管理输入、输出流及负责音频控制的的模块，可单独加载用于"直调模式"
2	supportlib plugin	接口插件层，主要完成与内核驱动模型的对接，采用插件化的适配器模型进行可选对接
3	amate	ADM mate，ADM在用户态的接口库
4	alsa-lib	ALSA驱动模型在用户态的接口库
5	alsa-adapter	适配alsa-lib的插件模块

3. 如下介绍各方案的适配方法

3.1 方案1 ADM适配方法

参考 OH社区提供的 Audio方案

3.2 方案2 alsa适配方法

基于openHarmony 3.2Beta3以上的版本的适配

3.2.1 内核编译开关配置

需要在各自产品的Linux kernel配置文件中打开对应开关，路径如下：其中\${product_name}表示您的产品名称

kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm64/configs/\${product_name}_standard_defconfig

以rk3568_standard_defconfig为例配置如下：

CONFIG_SOUND=y
CONFIG_SND=y
​
# CONFIG_DRIVERS_HDF_AUDIO is not set
# CONFIG_DRIVERS_HDF_AUDIO_RK3568  is not set

3.2.2 产品化编译开关配置

需要在各自产品配置文件中打开对应开关，路径如下：其中productcompany表示您的企业名称，{product_company}表示您的企业名称，{product_name}表示您的产品名称

1. 在 vendor\${product_company}\${product_name}\config.json中将alsa_lib的控制开关打开

   drivers_peripheral_audio_alsa_lib = true

2. 在drivers\peripheral\audio\audio.gni中将slas_lib控制开关打开

   drivers_peripheral_audio_alsa_lib = true

3. 在vendor\${product_company}\${product_name}\hals\audio\product.gni中将alsa模式和alsa_lib打开

   enable_audio_alsa_mode = true
   ...
   drivers_peripheral_audio_alsa_lib = true

4. 新增文件vendor\${product_company}\${product_name}\hals\audio\alsa_adapter.json配置声卡设备

   {
       "adapters": [{
           "name": "primary",
           "cardId": "xxxx",
           "daiId": ""
       }]
   }

注："cardId"值在开发板中通过cat /proc/asound/card0/id查看，将值配入其中。 此参数使用的地方在drivers\peripheral\audio\supportlibs\alsa_adapter\src\alsa_lib_common.c中与snd_ctl_card_info_get_id得到的值进行校验

3.2.3 alsa-lib和alsa-utils组件编译依赖添加

如需要重新实现Audio HAL，则需要添加alsa-lib组件的编译依赖，可以采用以下两种方法进行添加。

在drivers\peripheral\audio\bundle.json中配置alsa_lib和alsa_utils库

"third_party": [
        "alsa-lib"
      ]

  "sub_component": [
        "//third_party/alsa-utils:alsa-utils"
      ],

3.2.4. 针对芯片的适配修改

3.2.4.1 播放的适配修改

1. 在drivers\peripheral\audio\supportlibs\alsa_adapter\src\alsa_lib_render.c中 根据alsa-utils工具中amixer命令amixer controls在开发板中找到声音播放相关的通路配置，将其打开。不同芯片通路配置不一样，依照芯片功能配置通路

   static int32_t InitMixerCtlElement(const char *adapterName, struct AudioCardInfo *cardIns, snd_mixer_t *mixer)
   {
      ...
     if (strncmp(adapterName, PRIMARY, strlen(PRIMARY)) == 0) {
        pcmElement = snd_mixer_first_elem(mixer);
        if (pcmElement == NULL) {
            AUDIO_FUNC_LOGE("snd_mixer_first_elem failed.");
            return HDF_FAILURE;
        }
   ​
        ret = GetPriMixerCtlElement(cardIns, pcmElement,0);  // 增加一个变量区分render和capture  0表示render
        if (ret < 0) {
            AUDIO_FUNC_LOGE("Render GetPriMixerCtlElement failed.");
            return HDF_FAILURE;
        }
      }
     ...
      // 播放的通路配置
      ret = AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "Speaker Function", XX, 1);
      if (ret < 0) {
         AUDIO_FUNC_LOGE("AudioMixerSetCtrlMode Speaker Function failed!");
         return HDF_FAILURE;
      }
   ​
      ret = AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "SPKL Mixer DACLSPKL Switch", XX, 1);
      if (ret < 0) {
         AUDIO_FUNC_LOGE("AudioMixerSetCtrlMode SPKL Mixer DACLSPKL Switch failed!");
         return HDF_FAILURE;
      }
      ...
   }
   ​
   int32_t AudioCtlRenderSceneSelect(
       const struct DevHandle *handle, int cmdId, const struct AudioHwRenderParam *handleData)
   {
       ...
   ​
       switch (descPins) {
           case PIN_OUT_SPEAKER:
               AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "Speaker Function", XX, 1);
               AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "SPKL Mixer DACLSPKL Switch", XX, 1);
               return HDF_SUCCESS;
           case PIN_OUT_HEADSET:
               ...
       }
   ​
       return HDF_FAILURE;
   }

2. 在drivers\peripheral\audio\supportlibs\alsa_adapter\src\alsa_lib_common.c中通过alsa-utils工具中amixer命令amixer scontrols找name

   #define MAX_ELEMENT           100  //根据amixer scontrols得的数量修改此值大小
   ​
   int32_t GetPriMixerCtlElement(struct AudioCardInfo *cardIns, snd_mixer_elem_t *pcmElement,int scene)
   {
       if (scene == 0){
           // 播放的左右声道混音器
          const char *mixerCtrlLeftVolName = "SPKL";
          const char *mixerCtrlRightVolName = "DAC";
      } else {
           // 录音的左右声道混音器
          const char *mixerCtrlLeftVolName = "SPKL";
          const char *mixerCtrlRightVolName = "DAC";
      }
   
       ...
   
   }

3.2.4.2. 录音的适配修改

1. 在drivers\peripheral\audio\supportlibs\alsa_adapter\src\alsa_lib_capture.c中 根据alsa-utils工具中amixer命令amixer controls在开发板中找到声音播放相关的通路配置，将其打开。不同芯片通路配置不一样，依照芯片功能配置通路

   static int32_t InitMixerCtlElement(const char *adapterName, struct AudioCardInfo *cardIns, snd_mixer_t *mixer)
   {
       int32_t ret;
       ...
       if (strncmp(adapterName, PRIMARY, strlen(PRIMARY)) == 0) {
           ret = GetPriMixerCtlElement(cardIns, pcmElement,1);  // 增加一个变量区分render和capture 1表示capture
           if (ret != HDF_SUCCESS) {
               AUDIO_FUNC_LOGE("Capture GetPriMixerCtlElement failed.");
               return ret;
           }
       } else if (strncmp(adapterName, USB, strlen(USB)) == 0) {
           cardIns->ctrlLeftVolume = AudioUsbFindElement(mixer);
       } else {
           AUDIO_FUNC_LOGE("The selected sound card not supported, please check!");
           return HDF_FAILURE;
       }
       ...
       //录音的通路配置
       ret = AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "Capture MIC Path", xx, 1);
       if (ret != HDF_SUCCESS) {
           AUDIO_FUNC_LOGE("AudioMixerSetCtrlMode failed!");
           return ret;
       }
   ​
       return HDF_SUCCESS;
   }
   ​
   int32_t AudioCtlCaptureSetMuteStu(
       const struct DevHandleCapture *handle, int cmdId, const struct AudioHwCaptureParam *handleData)
   {
       int32_t ret;
       ...
       if (muteState == false) {
           ret =
               AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "Digital Capture mute", XX, 1); //录音的通路配置
       } else {
           ret =
               AudioMixerSetCtrlMode(cardIns, adapterName, "Digital Capture mute", SND_CAP_MIC_PATH, SND_IN_CARD_MAIN_MIC);
       }
       if (ret != HDF_SUCCESS) {
           AUDIO_FUNC_LOGE("AudioMixerSetCtrlMode failed!");
           return ret;
       }
       cardIns->captureMuteValue = (int32_t)handleData->captureMode.ctlParam.mute;
   ​
       return HDF_SUCCESS;
   }

3.2.5. 问题定位

1. mmap方式读写数据相应的修改 1.1 access 设置变化 将

   ret = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params, access);

   改成

   snd_pcm_access_mask_t *mask = alloca(snd_pcm_access_mask_sizeof());
   ​
   snd_pcm_access_mask_none(mask);
   ​
   snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_INTERLEAVED);
   ​
   snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_NONINTERLEAVED);
   ​
   snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_COMPLEX);
   ​
   err = snd_pcm_hw_params_set_access_mask(handle, params, mask);

   1.2 读写修改

   snd_pcm_writei替换接口snd_pcm_mmap_writei
   ​
   snd_pcm_readi替换接口snd_pcm_mmap_readi

2. 适配成功，播放过程无报错，播放却没声音 buffer_size和period_size设置不能过大，采用固定参数，不依赖time计算设置。 buffer_size和period_size固定值，可以从aplay命令中设置的size得到。

3. 播放时write 返回 -32 驱动发生了xrun。缓冲区里所有的数据被消耗光了，而应用又不写入新的数据，underrun就会发生，同时alsa core 会进去xrun状态。应用会得到 -EPIPE的错误。 有如下两种方式解决xrun：

   1. 修改配置文件中的rate，使每秒钟发送的音频帧变大 修改文件路径vendor\${product_company}\${product_name}\audio\arm64\audio_policy_config.xml 产品是64位使用arm64，32位使用arm

      <module name="Speaker" lib="libmodule-hdi-sink.z.so" role="sink" channels="2" rate="48000"  buffer_size="4096">
                      <Ports>
                          <Port adapter_name="primary" id="0" channels="2" rate="48000" buffer_size="4096" fixed_latency="1" render_in_idle_state="1" open_mic_speaker="0"/>
                      </Ports>
                  </module>

      rate要配置成芯片处理的最大rate值，小于芯片的处理rate就会发生xrun事件

   2. 修改framework中发送音频帧的频率 修改路径foundation\multimedia\audio_framework\frameworks\native\pulseaudio\modules\hdi\hdi_sink.c

      static void ThreadFuncUseTiming(void *userdata)
      {
          ...
      ​
          while (true) {
              ...
      ​
              // Render some data and drop it immediately
              if (u->render_in_idle_state && PA_SINK_IS_OPENED(u->sink->thread_info.state)) {
                  if (u->timestamp <= now && pa_atomic_load(&u->dflag) == 0) {
                      pa_atomic_add(&u->dflag, 1);
                      ProcessRenderUseTiming(u, now);
                  }
      ​
                  pa_usec_t sleep_for_usec = pa_bytes_to_usec(u->sink->thread_info.max_request, &u->sink->sample_spec);
                  sleep_for_usec -= 10000; // 修改发生流的时间间隔
                  pa_rtpoll_set_timer_relative(u->rtpoll, sleep_for_usec);
              } else if (!u->render_in_idle_state && PA_SINK_IS_RUNNING(u->sink->thread_info.state)) {
                  if (u->timestamp <= now && pa_atomic_load(&u->dflag) == 0) {
                      pa_atomic_add(&u->dflag, 1);
                      ProcessRenderUseTiming(u, now);
                  }
      ​
                  pa_usec_t sleep_for_usec = pa_bytes_to_usec(u->sink->thread_info.max_request, &u->sink->sample_spec);
                  sleep_for_usec -= 10000; // 修改发生流的时间间隔
                  pa_rtpoll_set_timer_relative(u->rtpoll, sleep_for_usec);
              } else {
                  pa_rtpoll_set_timer_disabled(u->rtpoll);
              }
              ...
          }
          ...
      }

      注：发生卡顿 将sleep_for_usec减小，单位微秒

4. 暂停时framework中不发送音频数据流了，但是驱动一直播放暂停时的尾音 文件audio_policy_config.xml中render_in_idle_state用来配置暂停时填充静音数据流，1表示填充静音数据，0表示不填充。 framework中会在暂停10s后由pulseaudio发送stop命令将pcm close。

5. 录音read 时 检查wait返回异常 返回异常时需恢复pcm的状态 恢复流程 pcm--->stop--->close--->open--->setParams--->prepare

6. 播放杂音大，设备发烫 设置相应的通路配置

7. 录音后不能播放 原因是录音和播放的通路配置不能共存，需要在播放的start中重新设置播放的通路配置

8. 开机后需要kill audio服务才能播放和录音 原因，audio服务开机启动的时候加载播放和录音资源，5s后将资源由空闲状态置为挂起状态时只执行了stop操作，没有执行close操作，而驱动执行了close操作。所以在adapter中执行stop后需要close。下一次start时需要open--->setParams--->prepare

9. 开机启动时pulseaudio加载报错 声卡驱动加载需在init中 文件路径 device\board\${product_company}\${product_name}\cfg\init.${product_name}.cfg

   加到  "init" 中

   让驱动加载在服务启动之前

10. 修改系统最大最小音量 文件路径 foundation\multimedia\audio_framework\interfaces\inner_api\native\audiomanager\include\audio_system_manager.h

    static constexpr int32_t NEW_MAX_VOLUME_LEVEL = 30;   // 新增一个最大音量值，不改变物理按键值

    文件路径 foundation\multimedia\audio_framework\services\audio_service\client\src\audio_system_manager.cpp

    float AudioPolicyServer::MapVolumeToHDI(int32_t volume)
    {
        float value = (float)volume / NEW_MAX_VOLUME_LEVEL;
        float roundValue = (int)(value * CONST_FACTOR);
    ​
        return (float)roundValue / CONST_FACTOR;
    }
    ​
    int32_t AudioPolicyServer::ConvertVolumeToInt(float volume)
    {
        float value = (float)volume * NEW_MAX_VOLUME_LEVEL;
        return nearbyint(value);
    }

    在foundation\multimedia\audio_framework\services\audio_policy\server\src\audio_policy_server.cpp 中 SubscribeKeyEvents() 中监听物理按键

11. 录音文件播放，前面有3s延时无声音 snd_pcm_sw_params_set_start_threshold 设置1帧 start_threshold 决定了应用开始读取数据的时间点。通常被设置成1帧，意思是只要缓冲区里有1帧，应用就可以把他读走。

3.2.6. 补充知识

1. 调用snd_hctl_load返回异常 驱动中部分混音设备异常，这时需要alsa-lib在异常的地方不做处理 文件路径third_party\alsa-lib\src\control\hcontrol.c

   int snd_hctl_load(snd_hctl_t *hctl)
   {
       ...
   
       for (idx = 0; idx < hctl->count; idx++) {
           int res = snd_hctl_throw_event(hctl, SNDRV_CTL_EVENT_MASK_ADD,
                              hctl->pelems[idx]);
           if (res < 0)
               // return res; //异常不做处理
       }
       err = snd_ctl_subscribe_events(hctl->ctl, 1);
    _end:
       free(list.pids);
       return err;
   }

2. 播放卡住不能继续播放 设置超时时间，将时间-1无超时机制改成具体超时时间 文件路径third_party\alsa-lib\src\pcm\pcm.c

   int snd_pcm_wait_nocheck(snd_pcm_t *pcm, int timeout)
   {
       ...
   
       do {
           __snd_pcm_unlock(pcm->fast_op_arg);
           err_poll = poll(pfd, npfds, 80);  // 修改timeout时间为80
           __snd_pcm_lock(pcm->fast_op_arg);
           ...
       } while (!(revents & (POLLIN | POLLOUT)));
   
       ...
   }

3. 音频文件播放结束后尾音循环不停止 修改文件路径third_party\alsa-lib\src\pcm\pcm.c

   int snd_pcm_drain(snd_pcm_t *pcm)
   {
       ...
   
       /* lock handled in the callback */
       if (pcm->fast_ops->drain)
           SNDMSG("pcm->fast_ops->drain");
           // err = pcm->fast_ops->drain(pcm->fast_op_arg);  //注释
       else
           err = -ENOSYS;
       return err;
   }

4. 调试时如何查看资源加载正常 文件路径third_party\pulseaudio\conf\default.pa 打开 load-module libmodule-cli-protocol-unix.z.so 重新编译即可 或板子中将 /system/etc/pulse/default.pa 中的 # load-module libmodule-cli-protocol-unix.z.so 注释放开，重启即可 查看命令

   pacmd list-sources  // mic 录音
   ​
   pacmd list-sinks // speak 播放

5. third_part 中增加hilog日志 alsa-lib中增加说明 文件路径 third_party/alsa-lib/bundle.json

   "components": [
       "libhilog"
   ],

   文件路径third_party\alsa-lib\BUILD.gn

   include_dirs = [
       "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits/include",
   ]
   external_deps = [
       "hilog_native:libhilog"
   ]

   在基础头文件中引人

   #include "hilog/log.h"
   #undef LOG_DOMAIN
   #undef LOG_TAG
   #define LOG_DOMAIN 0xD002D00   // 要在白名单中
   #define LOG_TAG "alsa_lib"
   ​
   // 使用方法
   HILOG_INFO(LOG_CORE,__VA_ARGS__)
   HILOG_ERROR(LOG_CORE,__VA_ARGS__)

3.3 方案3 HDI to HDIL方案

此方案由OME厂商自己适配

3.4 方案4 HDI接口对接Vendor HAL 方案

此方案由OEM产商自己实现的可选方案