Android蓝牙协议栈fluoride(十一)

Android蓝牙协议栈fluoride(十一) - 音乐播放(4)

上一篇介绍了蓝牙音频的播放通路和编解码器，接下来介绍Source和Sink如何选择编解码器以及编解码流程。

编解码器选择

连接蓝牙后想要播放音乐，需要协商使用哪种编码器，还需要协商编码器使用什么配置，前面介绍了如何协商编码器的配置，这里将介绍如何选择编码器，从spec可以知道，SBC codec是a2dp必须支持的codec，因此Source和Sink至少有一个codec是相同的，当然也可能有多个相同的codec。因此在A2DP中将codec抽象成SEP，一个codec对应一个SEP，在fluoride中SEP通过BtaAvCoSep描述，设备通过BtaAvCoPeer描述，核心成员如下：

class BtaAvCoSep {public:uint8_t sep_info_idx;                    // 对端设备SEP在本地的index（bta中）uint8_t seid;                            // 对端SEP的index(对端设备中)uint8_t codec_caps[AVDT_CODEC_SIZE];     // 对端SEP index对应codec的能力
};class BtaAvCoPeer {public:RawAddress addr;                                // 对端设备地址BtaAvCoSep sinks[BTAV_A2DP_CODEC_INDEX_MAX];    // 支持的sink sepBtaAvCoSep sources[BTAV_A2DP_CODEC_INDEX_MAX];  // 支持的source sepuint8_t num_sinks;                      // 对端sink的数量uint8_t num_sources;                    // 对端source的数量uint8_t num_rx_sinks;                   // 收到对端sink的数量uint8_t num_rx_sources;                 // 收到对端source的数量uint8_t num_sup_sinks;                  // 收到且支持的对端sink的数量uint8_t num_sup_sources;                // 收到且支持的对端source的数量const BtaAvCoSep* p_sink;               // 当前选择的的sink sepconst BtaAvCoSep* p_source;             // 当前选择的source sepuint8_t codec_config[AVDT_CODEC_SIZE];  // 当前的codec 配置bool acceptor;                          // true表示连接接受方，反之表示发起方private:tBTA_AV_HNDL bta_av_handle_;   // BTA AV handle to useA2dpCodecs* codecs_;           // 本地支持的codec
};

获取SEP数量
发起连接的设备通过AVDTP协议发现对端设备支持的SEP数量，发现的结果通过bta_av_co_audio_disc_res回调通知给btif，结果中包含对端设备地址、sink SEP数量、source SEP数量、总的SEP数量，根据设备bta生成的bta_av_handle找到对应的peer，并将这些信息存放在peer中。

void BtaAvCo::ProcessDiscoveryResult(tBTA_AV_HNDL bta_av_handle,const RawAddress& peer_address,uint8_t num_seps, uint8_t num_sinks,uint8_t num_sources, uint16_t uuid_local) {// Find the peerBtaAvCoPeer* p_peer = FindPeerAndUpdate(bta_av_handle, peer_address);.../* Copy the discovery results */p_peer->addr = peer_address;p_peer->num_sinks = num_sinks;p_peer->num_sources = num_sources;p_peer->num_seps = num_seps;...
}

获取SEP配置信息
通过AVDTP协议获取每个SEP的能力(codec类型、codec 能力)，获取到的结果通过bta_av_co_audio_getconfig回调通知给btif，结果包括SEP的codec信息、对端sep在本地的index、对端sep index等，btif会将这些信息保存在peer中（ProcessSinkGetConfig和ProcessSourceGetConfig），当对端所有sep的信息都获取完成后进行codec的选择。

tA2DP_STATUS BtaAvCo::ProcessSourceGetConfig(tBTA_AV_HNDL bta_av_handle, const RawAddress& peer_address,uint8_t* p_codec_info, uint8_t* p_sep_info_idx, uint8_t seid,uint8_t* p_num_protect, uint8_t* p_protect_info) {...p_peer->num_rx_sinks++;// Check the peer's Sink codecif (A2DP_IsPeerSinkCodecValid(p_codec_info)) {// If there is room for a new oneif (p_peer->num_sup_sinks < BTA_AV_CO_NUM_ELEMENTS(p_peer->sinks)) {BtaAvCoSep* p_sink = &p_peer->sinks[p_peer->num_sup_sinks++];// 保存sep信息memcpy(p_sink->codec_caps, p_codec_info, AVDT_CODEC_SIZE);p_sink->sep_info_idx = *p_sep_info_idx;p_sink->seid = seid;p_sink->num_protect = *p_num_protect;memcpy(p_sink->protect_info, p_protect_info, AVDT_CP_INFO_LEN);}...}// 判断所有SEP信息是否获取完if ((p_peer->num_rx_sinks != p_peer->num_sinks) &&(p_peer->num_sup_sinks != BTA_AV_CO_NUM_ELEMENTS(p_peer->sinks))) {return A2DP_FAIL;}// Select the Source codec...
}

选择codec
以对端设备是Sink为例，选择codec的具体实现为SelectSourceCodec（Source为SelectSinkCodec，逻辑相同，后续不再赘述），按优先级排序从高到低获取每个codec并判断是否在对端的SEP中，若在则结合对端SEP的codec信息codec_caps调用A2dpCodecs::setCodecConfig（参考上一篇文章）判断该codec配置是否双方都支持，如果支持则codec选择完成，同时调用ReportSourceCodecState将配置信息上报到JNI，如果不支持继续判断下一个codec。除了连接时会选择codec，当用户修改编码器配置时也会触发codec选择，如果选择的codec有变化或配置有变化还会触发AVDTP reconfig动作，其调用路径如下：

btav_source_interface_t::codec_config()-> codec_config_src() -> BtifAvSource::UpdateCodecConfig()-> btif_a2dp_source_encoder_user_config_update_req()-> bta_av_co_set_codec_user_config()-> btif_a2dp_source_encoder_user_config_update_event()-> bta_av_co_set_codec_user_config()-> BtaAvCo::SetCodecUserConfig()-> A2dpCodecs::setCodecUserConfig()-> SelectSourceCodec()

SelectSourceCodec代码实现如下：

const BtaAvCoSep* BtaAvCo::SelectSourceCodec(BtaAvCoPeer* p_peer) {const BtaAvCoSep* p_sink = nullptr;...// Select the codecfor (const auto& iter : p_peer->GetCodecs()->orderedSourceCodecs()) {p_sink = AttemptSourceCodecSelection(*iter, p_peer);if (p_sink != nullptr)break;}return p_sink;
}
const BtaAvCoSep* BtaAvCo::AttemptSourceCodecSelection(const A2dpCodecConfig& codec_config, BtaAvCoPeer* p_peer) {...if (!p_peer->GetCodecs()->setCodecConfig(p_sink->codec_caps, true /* is_capability */, new_codec_config,true /* select_current_codec */)) {APPL_TRACE_DEBUG("%s: cannot set source codec %s", __func__,codec_config.name().c_str());return nullptr;}...return p_sink;
}

codec的选择流程如下：
在这里插入图片描述
执行完codec选择之后，AVDTP的音频流传输通路就建立完成了，此时会回调bta_av_co_audio_open进入opened状态p_peer->opened = true。进入opened状态后就可以进行音频播放了，在btif层音频播放主要是音频编码、解码。

音频编码（Source）

在BtifAvSource::Init中调用btif_a2dp_source_init进行Source编码相关的初始化，主要是开启一个编码线程btif_a2dp_source_thread，然后在A2DP连接成功后会设置action设备（调用BtifAvSource::SetActivePeer）在这个函数中会进行Audio相关的设置（调用btif_a2dp_source_restart_session，即编码前音箱相关的设置如音频参数、音频通路选择等，编码器获取与初始化等），当有音频需要播放时调用btif_a2dp_source_start_audio_req 启动编码器开始编码音频数据并将编码后的数据放入队列总，bta根据需要中队列中获取数据包然后通过AVDTP发送到对端设备，不要播放音频时调用btif_a2dp_source_stop_audio_req停止编码，连接断开后调用btif_a2dp_source_end_session取消音频通路选择等。运行过程中数据流向和函数触发关系如下：
在这里插入图片描述
开始播放时，启动定时器，定时器定时触发(send_frames)编码器编码数据，编码器从音频模块中读取（btif_a2dp_source_read_callback）PCM数据，编码完成后将编码后的数据缓存（btif_a2dp_source_enqueue_callback）在队列中（tx_audio_queue），同时BTA在从队列中获取（btif_a2dp_source_audio_readbuf）编码后的数据包进行发送，结束播放时，停止定时器，并清除各个阶段缓存的音频数据。

音频解码（Sink）

在BtifAvSink::Init中调用btif_a2dp_sink_init进行Sink解码相关的初始化，包括开启解码线程、创建音频缓存的队列等，当需要播放Source端发送的音频时，首先会通过BTA_AvRegister注册的回调bta_av_sink_media_callback上报BTA_AV_SINK_MEDIA_CFG_EVT事件，收到该时间后调用btif_a2dp_sink_update_decoder初始化解码器和音频播放通路(BtifAvrcpAudioTrackCreate)，当A2DP状态切换到Start状态后调用btif_a2dp_sink_on_start启动解码器，然后在收到bta_av_sink_media_callback回调的BTA_AV_SINK_MEDIA_DATA_EVT事件（收到音频数据）时将数据存放在队列中，同时启动定时器，定时器定时从队列中获取音频数据解码，解码成功后播放（BtifAvrcpAudioTrackWriteData），停止播放时停止定时器和解码器并清除各个阶段的缓存，数据流向如下：
在这里插入图片描述
到此，btif层关于音频播放相关的内容就以介绍完毕，其中codec的实现在stack/a2dp中。