Miracast/WifiDisplay开发相关的深入调研分析-android投屏实战开发

原创 2024-10-30 14:55:45 2.4k 阅读 AI写同款
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Miracast投屏协议深入剖析 Miracast由WiFi联盟制定，以WiFi-Direct、IEEE802.11为无线传输标准，允许手机向电视或其他接收设备进行无线投送视频、图片。和Miracast类似的投屏协议，还有Airplay、DLNA、chromecast等，现在主要对今天主角Miracast协议展开分析。 阅读详情
AI摘要

本文介绍了Miracast/WiFiDisplay投屏技术，Miracast以Wi-Fi直连为基础，Wi-Fi Display结合Wi-Fi标准和H.264技术。实现WiFiDisplay涉及设备链接、视频、声音和传输协议等部分，还介绍了视频、声音和协议的验证方法，以及抓包分析rtsp协议的数据传递流程。

Miracast/WifiDisplay概念介绍

在这里插入图片描述

Miracast

Miracast是由Wi-Fi联盟于2012年所制定，以Wi-Fi直连（Wi-Fi Direct）为基础的无线显示标准。支持此标准的消费性电子产品（又称3C设备）可透过无线方式分享视频画面，例如手机可透过Miracast将影片或照片直接在电视或其他设备播放而无需任何连接线，也不需透过无线热点（AP，Access Point）。

Wi-Fi Direct

Wi-Fi直连（英语：Wi-Fi Direct），之前曾被称为Wi-Fi点对点（Wi-Fi Peer-to-Peer），是一套无线网络互连协议，让wifi设备可以不必透过无线网络接入点（Access Point），以点对点的方式，直接与另一个wifi设备连线，进行高速数据传输。这个协议由Wi-Fi联盟发展、支持与授与认证，通过认证的产品将可获得Wi-Fi CERTIFIED Wi-Fi Direct®标志。

Wi-Fi Display

Wi-Fi Display是Wi-Fi联盟制定的一个标准协议，它结合了Wi-Fi标准和H.264视频编码技术。利用这种技术，消费者可以从一个移动设备将音视频内容实时镜像到大型屏幕，随时、随地、在各种设备之间可靠地传输和观看内容。

Miracast实际上就是Wi-Fi联盟对支持WiFi Display功能的设备的认证名称，产品通过认证后会打上Miracast标签。

使用场景图
在这里插入图片描述
最经典场景那就是：
手机投屏到电视或者显示器端，即可以把小屏幕设备画面声音投屏到 大屏端，上图还有提到一个Source和Sink概念。

Sink & Source
如下图所示
在这里插入图片描述

Miracast可分为发送端与接收端。Source端为Miracast音视频数据发送端，负责音视频数据的采集、编码及发送。而Sink端为Miracast业务的接收端，负责接收Source端的音视频码流并解码显示，其中通过Wi-Fi Direct技术进行连接。

WiFiDisplay实现核心技术图

如果实现一个最简单的WiFiDisplay核心部分会涉及如下部分：
在这里插入图片描述其实WiFiDisplay和投屏本质没啥差别，主要就是把音视频数据传递给对方，对方接收后解码显示，但是WifiDisplay不是一直简单的私有协议，而是一种认证公共协议，即sink端和source端可能不是自己公司产品设备，但是也可以实现投屏。

1、设备链接部分–使用WIFI P2P，即可以不需要依赖热点

2、视频部分–使用一个类似虚拟屏幕WiFiDisplay，对这个屏幕画面进行编码成h264数据

3、声音部分–使用内录接口REMOTE_SUBMIX，录制系统自带发出声音，可以编码aac也可以直接pcm

4、传输协议-使用标准rtsp协议进行传输，音视频数据包装到rtp中发送

视频验证部分

dumpsys display后可以看到对应的display
在这里插入图片描述
同时从perfetto上vsync进行present时候也可以看到两个display
在这里插入图片描述

声音部分验证

采用 dumpsys media.audio_flinger命令，查看输出的音频情况

系统播放的声音都被输入到了AUDIO_DEVICE_OUT_REMOTE_SUBMIX设备
在这里插入图片描述负责录制系统声音的输入设备就是AUDIO_DEVICE_IN_REMOTE_SUBMIX
在这里插入图片描述

协议部分验证

抓包wireshark工具安装

ubuntu环境wireshark安装

则使用如下命令安装

sudo apt update
sudo apt install wireshark

安装后运行wireshark：

sudo wireshark

注意这里要使用sudo，不使用则很多网卡设备和lo都看不到
在这里插入图片描述但是因为WiFiDisplay开发调研的话，我们主要对手机设备，所以不是在ubuntu电脑上进行的抓包，而是需要到手机上抓包后，使用ubuntu的wireshark打开分析而已。

手机抓包方式

首先需要root权限。
以下是基本的操作步骤：

    安装tcpdump工具：

        可以从网上下载对应Android设备架构（如armeabi, arm64-v8a, x86等）的tcpdump二进制文件。

        将其放置在设备的/system/xbin/或者其他已经在PATH环境变量中的目录下。

    获取root权限：

        使用已经root过的设备或者使用adb root命令来获取root权限。

    使用tcpdump命令抓包：

        通过adb shell进入设备的shell环境。

adb shell ifconfig
lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0 
          inet6 addr: ::1/128 Scope: Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1 
          RX bytes:0 TX bytes:0 

dummy0    Link encap:Ethernet  HWaddr 16:13:15:9b:8a:94
          inet6 addr: fe80::1413:15ff:fe9b:8a94/64 Scope: Link
          UP BROADCAST RUNNING NOARP  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:157 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 TX bytes:10990 

wlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr f6:ed:b6:e6:93:26  Driver icnss
          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:380411 errors:0 dropped:6 overruns:0 frame:0 
          TX packets:651256 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:3000 
          RX bytes:19939920 TX bytes:687241648 

rmnet_data0 Link encap:UNSPEC  
          inet6 addr: fe80::e09a:e739:4a14:c7f0/64 Scope: Link
          UP RUNNING  MTU:2000  Metric:1
          RX packets:384 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:367 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:43754 TX bytes:30654 

rmnet_ipa0 Link encap:UNSPEC  
          UP RUNNING  MTU:2000  Metric:1
          RX packets:363 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:367 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:48362 TX bytes:30654 

p2p0      Link encap:Ethernet  HWaddr 5e:e4:4f:be:f3:d4  Driver icnss
          inet addr:192.168.49.1  Bcast:192.168.49.255  Mask:255.255.255.0 
          inet6 addr: fe80::5ce4:4fff:febe:f3d4/64 Scope: Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:142 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:64114 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:3000 
          RX bytes:41602 TX bytes:73275825 

选着合适网卡
adb shell tcpdump -i p2p0 -w /sdcard/capture.pcap

请注意，抓包可能会影响设备的正常网络性能，谨慎使用。此外，不同版本的Android和设备硬件可能需要不同的tcpdump版本和参数。

抓包分析WiFiDisplay数据传输rtsp协议

可以看到整个WiFiDisplay的数据传递流程如下：

1、rtsp进行会话描述协议
2、rtp传输megp-ts流，megp-ts流包裹了相关音视频数据
在这里插入图片描述

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标签
#android #车机车载 #framework #Miracast #WiFiDisplay
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