Audio:Android-TinyAlsa架构 Mixer API

本文深入探讨了Android音频框架中TinyAlsa库的mixer配置,重点分析了tinymix工具的源码,包括tinymix_open、tinymix_list_controls、tinymix_detail_control和tinymix_set_value等关键方法。tinymix用于查看和设置音频通道参数,tinymix_list_controls列出所有混音器控制,tinymix_detail_control展示控制详情,tinymix_set_value则用于修改控制值。这些接口在Android音频设备初始化和配置中起到关键作用。

        Android中对音频多声道数据的配置binary tinymix是tinyplay执行前必要的步骤,对tinymix的源码进行check在整合tinyalsa相关通道配置以及流程上是非常有必要的。tinymix梳理之后还是比较简单的,主要有mixer_open, mixer_close, tinymix_list_controls, tinymix_detail_control, tinymix_set_value这个几个方法。

1.tinymix.c

file path: external/tinyalsa/tinymix.c

int main(int argc, char **argv)
{
    struct mixer *mixer;
    int card = 0;
    int ret = 0;

    while (1) {
        int option_index = 0;
        int option_char = 0;

        option_char = getopt_long(argc, argv, tinymix_short_options,
                                  tinymix_long_options, &option_index);
        if (option_char == -1)
            break;

        switch (option_char) {
        case 'D':
            ...
    }


    //mixer_open打开对应card的mixer配置,默认为0
    mixer = mixer_open(card);
    if (!mixer) {
        fprintf(stderr, "Failed to open mixer\n");
        return ENODEV;
    }

    if (argc == optind) {
        printf("Mixer name: '%s'\n", mixer_get_name(mixer));
        //查看所有的mixer配置参数
        tinymix_list_controls(mixer);
    } else if (argc == optind + 1) {
        //查看某一项mixer配置参数
        ret = tinymix_detail_control(mixer, argv[optind], !g_value_only, !g_value_only);
    } else if (argc >= optind + 2) {
        //通过mixer设置通道参数
        ret = tinymix_set_value(mixer, argv[optind], &argv[optind + 1], argc - optind - 1);
    }

    //最后通过mixer_close关闭mixer配置
    mixer_close(mixer);

    return ret;
}

2.tinytest.c

        参考tinymix.c写入相关的音频配置参数S_NORMAL_AP01_C_CODEC SWITCH 和 S_VOICE_C_CODEC SWITCH都写为1,on的状态。

int main(int argc, char **argv)
{
    struct mixer *mixer;
    int card = 0;
    int i;
    char *control1 = "S_NORMAL_AP01_C_CODEC SWITCH";
    char *control2 = "S_VOICE_C_CODEC SWITCH";
    char *values = "1";

    if ((argc > 2) && (strcmp(argv[1], "-D") == 0)) {
        argv++;
        if (argv[1]) {
            card = atoi(argv[1]);
            argv++;
            argc -= 2;
        } else {
            argc -= 1;
        }
    }

    mixer = mixer_open(card);
    if (!mixer) {
        DEBUG_Log_Err("Failed to open mixer\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    DEBUG_Log_Info("shengjie-setmixer");
    tinymix_set_value(mixer, control1, &values, 1);
    tinymix_set_value(mixer, control2, &values, 1);

    mixer_close(mixer);

    return 0;
}

3.tinymix-tinymix_list_controls

        这边可以显示出所有的mixer配置的音频参数通道以及通过tinymix_detail_control查看通道现在的值,具体使用方法如下图所示。

static void tinymix_list_controls(struct mixer *mixer)
{
    struct mixer_ctl *ctl;
    const char *name, *type;
    unsigned int num_ctls, num_values;
    unsigned int i;

    num_ctls = mixer_get_num_ctls(mixer);

    printf("Number of controls: %u\n", num_ctls);

    if (g_tabs_only)
        printf("ctl\ttype\tnum\tname\tvalue");
    else
        printf("ctl\ttype\tnum\t%-40s value\n", "name");
    if (g_all_values)
        printf("\trange/values\n");
    else
        printf("\n");
    for (i = 0; i < num_ctls; i++) {
        ctl = mixer_get_ctl(mixer, i);

        name = mixer_ctl_get_name(ctl);
        type = mixer_ctl_get_type_string(ctl);
        num_values = mixer_ctl_get_num_values(ctl);
        if (g_tabs_only)
            printf("%d\t%s\t%d\t%s\t", i, type, num_values, name);
        else
            printf("%d\t%s\t%d\t%-40s ", i, type, num_values, name);
        tinymix_detail_control(mixer, name, 0, g_all_values);
    }
}

4.tinymix-tinymix_detail_control

        tinymix_detail_control接口目的就是查看具体音频通道的配置信息,具体使用方法如下图所示。

static int tinymix_detail_control(struct mixer *mixer, const char *control,
                                  int prefix, int print_all)
{
    struct mixer_ctl *ctl;
    enum mixer_ctl_type type;
    unsigned int num_values;
    unsigned int i;
    int min, max;
    int ret;
    char *buf = NULL;
    size_t len;
    unsigned int tlv_header_size = 0;
    const char *space = g_tabs_only ? "\t" : " ";

    if (isdigit(control[0]))
        ctl = mixer_get_ctl(mixer, atoi(control));
    else
        ctl = mixer_get_ctl_by_name(mixer, control);

    if (!ctl) {
        fprintf(stderr, "Invalid mixer control: %s\n", control);
        return ENOENT;
    }

    type = mixer_ctl_get_type(ctl);
    num_values = mixer_ctl_get_num_values(ctl);

    if (type == MIXER_CTL_TYPE_BYTE) {
        if (mixer_ctl_is_access_tlv_rw(ctl)) {
            tlv_header_size = TLV_HEADER_SIZE;
        }
        buf = calloc(1, num_values + tlv_header_size);
        if (buf == NULL) {
            fprintf(stderr, "Failed to alloc mem for bytes %d\n", num_values);
            return ENOENT;
        }

        len = num_values;
        ret = mixer_ctl_get_array(ctl, buf, len + tlv_header_size);
        if (ret < 0) {
            fprintf(stderr, "Failed to mixer_ctl_get_array\n");
            free(buf);
            return ENOENT;
        }
    }


    printf("shengjie-%s, num:%d", mixer_ctl_get_name(ctl), num_values);
    if (prefix)
        printf("%s:%s", mixer_ctl_get_name(ctl), space);

    for (i = 0; i < num_values; i++) {
        switch (type)
        {
        case MIXER_CTL_TYPE_INT:
            printf("%d", mixer_ctl_get_value(ctl, i));
            break;
        case MIXER_CTL_TYPE_BOOL:
            printf("%s", mixer_ctl_get_value(ctl, i) ? "On" : "Off");
            break;
        case MIXER_CTL_TYPE_ENUM:
            tinymix_print_enum(ctl, space, print_all);
            break;
        case MIXER_CTL_TYPE_BYTE:
            /* skip printing TLV header if exists */
            printf(" %02x", buf[i + tlv_header_size]);
            break;
        default:
            printf("unknown");
            break;
        }

        if (i < num_values - 1)
            printf("%s", space);
    }

    if (print_all) {
        if (type == MIXER_CTL_TYPE_INT) {
            min = mixer_ctl_get_range_min(ctl);
            max = mixer_ctl_get_range_max(ctl);
            printf("%s(dsrange %d->%d)", space, min, max);
        }
    }

    free(buf);

    printf("\n");
    return 0;
}

 

5.tinymix-tinymix_set_value

        tinymix_set_value接口在tinymix使用中应该是最重要的,所有的配置都需要这个接口进行控制,应用层或Audio HAL层调用的set audio mixer参数都要通过mixer_open、tinymix_set_value、mixer_close接口。下图所示是包含配置增益的参数配置check。

static int tinymix_set_value(struct mixer *mixer, const char *control,
                             char **values, unsigned int num_values)
{
    struct mixer_ctl *ctl;
    enum mixer_ctl_type type;
    unsigned int num_ctl_values;
    unsigned int i;

    if (isdigit(control[0]))
        ctl = mixer_get_ctl(mixer, atoi(control));
    else
        ctl = mixer_get_ctl_by_name(mixer, control);

    if (!ctl) {
        fprintf(stderr, "Invalid mixer control: %s\n", control);
        return ENOENT;
    }

    type = mixer_ctl_get_type(ctl);
    num_ctl_values = mixer_ctl_get_num_values(ctl);

    if (type == MIXER_CTL_TYPE_BYTE) {
        tinymix_set_byte_ctl(ctl, values, num_values);
        return ENOENT;
    }

    if (isdigit(values[0][0])) {
        if (num_values == 1) {
            /* Set all values the same */
            int value = atoi(values[0]);

            for (i = 0; i < num_ctl_values; i++) {
                if (mixer_ctl_set_value(ctl, i, value)) {
                    fprintf(stderr, "Error: invalid value\n");
                    return EINVAL;
                }
            }
        } else {
            /* Set multiple values */
            if (num_values > num_ctl_values) {
                fprintf(stderr,
                        "Error: %u values given, but control only takes %u\n",
                        num_values, num_ctl_values);
                return EINVAL;
            }
            for (i = 0; i < num_values; i++) {
                if (mixer_ctl_set_value(ctl, i, atoi(values[i]))) {
                    fprintf(stderr, "Error: invalid value for index %d\n", i);
                    return EINVAL;
                }
            }
        }
    } else {
        if (type == MIXER_CTL_TYPE_ENUM) {
            if (num_values != 1) {
                fprintf(stderr, "Enclose strings in quotes and try again\n");
                return EINVAL;
            }
            if (mixer_ctl_set_enum_by_string(ctl, values[0])) {
                fprintf(stderr, "Error: invalid enum value\n");
                return EINVAL;
            }
        } else {
            fprintf(stderr, "Error: only enum types can be set with strings\n");
            return EINVAL;
        }
    }

    return 0;
}

小结

        mixer和pcm一起构成了android 音频控制的底层架构TinyAlsa,对Android所有的音频控件而言,都需要通过JNI或者Audio HAL调到tinyalsa底层的mixer、pcm去进行音频device的初始以及配置问题。

        mixer里面有提供很多灵活的接口供linux底层,比如mixer_get_ctl、mixer_ctl_get_name、mixer_get_ctl_by_name、mixer_ctl_get_num_values等,相关的开发任务关键在于check API的熟悉度。

<think>嗯,用户这次聚焦在TinyALSA架构层级定位上,特别询问它属于Android的HAL层还是Driver层。看来用户对Android音频架构的分层有基本认知,但需要明确TinyALSA的具体归属。 结合用户提供的引用材料[1][2]和之前我的回答,需要强调三点关键事实: 1)TinyALSA本质是用户空间库(libtinyalsa),这点引用[1]明确提到"Android中使用tinyalsa控制管理所有模式的音频通路"; 2)Android的HAL层是独立抽象层,引用[2]指出后期Android已脱离ALSA用户空间实现; 3)Driver层属于内核空间,而TinyALSA通过ioctl与内核ALSA驱动交互,自身并非驱动。 用户可能混淆了"使用ALSA驱动"和"属于驱动层"的概念。需要图示化说明交互关系: - 应用层 → AudioFlinger → Audio HAL → libtinyalsa → ALSA内核驱动 这里TinyALSA处于HAL与内核驱动之间,属于用户空间的底层库,但严格说仍是用户空间组件。 特别要注意引用[3]对ALSA架构的说明:ALSA包含内核驱动和用户空间库两层。TinyALSA替代的正是标准ALSA的用户空间库(alsa-lib),而内核驱动仍复用ALSA框架。 用户可能存在的深层疑问:为什么Android不直接让HAL调用ALSA驱动?这是因为: 1)标准alsa-lib过于庞大,不符合移动端需求; 2)TinyALSA提供更稳定的ABI接口,避免内核驱动变动影响上层; 3)简化通路控制逻辑,如引用[1]提到的"音频通道切换"。 最后生成的三个相关问题都围绕架构展开:HAL接口细节、工具使用场景、替代方案比较,这些能帮助用户建立完整认知链条。</think>### TinyALSAAndroid 音频架构中的层级定位 #### 1. **核心结论** **TinyALSA 属于用户空间的 HAL(硬件抽象层)与内核驱动之间的桥梁**,严格来说它**既不属于纯 HAL 层,也不属于内核 Driver 层**,而是位于两者之间的**中间层库**(libtinyalsa)。其层级关系如下: ```mermaid graph TD A[Android 应用] --> B[AudioFlinger] B --> C[Audio HAL] C --> D[libtinyalsa] D --> E[ALSA 内核驱动] E --> F[硬件音频设备] ``` #### 2. **具体层级分析** | **层级** | **包含组件** | **TinyALSA 的定位** | |--------------------|--------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------| | **应用框架层** | MediaPlayer, AudioTrack | ✘ 不涉及 | | **本地服务层** | AudioFlinger | ✘ 不涉及 | | **HAL 层** | `audio.primary.*.so` | ▲ 通过 HAL 模块调用 TinyALSA 接口(如 `pcm_open()`)[^1] | | **中间层库** | **libtinyalsa** | ✓ **核心位置**:提供简化 API 封装内核操作(如 `tinyplay/tinymix` 工具基于此库)[^1] | | **内核驱动层** | ALSA Driver (snd_pcm) | ✘ 不包含驱动代码,但通过 ioctl 直接控制 ALSA 驱动[^2] | #### 3. **关键交互流程** 当 Audio HAL 需要操作硬件时: 1. **HAL 调用 TinyALSA** ```c // 伪代码:HAL 通过 libtinyalsa 打开 PCM 设备 #include <tinyalsa/pcm.h> struct pcm *pcm_dev = pcm_open(0, 0, PCM_OUT); // 调用 TinyALSA API ``` 2. **TinyALSA 对接内核驱动** - 通过 `ioctl()` 系统调用访问 `/dev/snd/pcmC0D0p` 等 ALSA 驱动设备节点 - 封装复杂的 ALSA 驱动参数设置(如 `snd_pcm_hw_params`)为简单函数[^2] #### 4. **与标准 ALSA 的层级对比** | **架构** | Android 方案 | 标准 Linux 方案 | |----------------|----------------------------|--------------------------| | **用户空间库** | libtinyalsa (约 20 个 API) | alsa-lib (数百个 API) | | **内核驱动** | ALSA Driver (未修改) | ALSA Driver | | **HAL 交互** | 必须通过 TinyALSA | 可直接调用 alsa-lib | > **关键区别**: > TinyALSAAndroid 专为**简化音频控制**设计的轻量库,它**替代了标准 alsa-lib**,但**完全依赖底层 ALSA 驱动**[^1][^2]。 #### 5. **典型代码路径示例** - **TinyALSA 源码位置**: `android/system/core/tinyalsa/` (含 `pcm.c`, `mixer.c`) - **ALSA 驱动路径**: `kernel/sound/core/pcm_native.c` (标准 ALSA 驱动实现)[^2] > 通过 `adb shell lsof | grep tinyalsa` 可验证进程对 libtinyalsa 的动态链接,证明其运行在用户空间。
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