Rockchip 车载音频开发指南

依据中文 RK-KF-YF-784 原稿完整整理八个技术章节。封面 V1.0.0，修订表最后记载 V0.2.0（Android 14 功能）；版本差异按原稿披露。适用 RK3588/RK3576、内核 5.10/6.10。文中暂未支持等为历史 SDK 状态，不是当前兼容性结论。只有中文来源，无英文原图；原稿没有技术图片/表格，配置及代码全部可编辑。移除封面法律、联络、受众、修订及重复目录。未执行配置或测试硬件。

校对：跨页代码已接续，灰框外提取的 audioUseDynamicRouting 布尔配置已恢复代码块，MMAP 标识符折行已接合。原稿有 3 个音量组却提及第四个；attchedDevices、audio_policy_configuraion.xml、CarAudioManger、ture 等拼写及 booleanallowed 保留为原文疑点。XML 示例有 AUDIO_CHANNEL_OUT_STREO、缺少 > 的 </mixPort、未闭合外层标签和原有 *** / …. 省略标记；不擅自补写。需按目标分支校验后使用，不是已验证可直接部署配置。车辆提示/应急声音及音量/焦点路由可能影响安全，应在隔离测试环境评估，不能直接当量产策略。

基本概念

AAOS 管理来自 Android 应用的声音,同时控制这些应用,并根据其声音类型将声音路由到 HAL 中的输出设备。

逻辑声音流

使用音频属性进行标记,应用可以有一个或多个通过标准 Android API(如用于控制焦点的AudioManager或用于在线播放的 MediaPlayer)发出一个或多个音频数据逻辑声音流。应用声音流与AudioAttributes相关联。逻辑声音流通过 AudioService 发送,并路由到一个(并且只有一个)可用的物理输出声音流。

输出设备

在音频 HAL 级别,设备类型 AUDIO_DEVICE_OUT_BUS 提供用于车载音频系统的通用输出设备。详细信息可参考 https://source.android.com/docs/automotive/audio/audio-policy-configuration?hl=zh-cn

音区配置

音区是AAOS中管理的独立音频区域的概念,每个音区拥有独立的焦点管理、音量控制,同时对应到车载各个区域当中。

开启动态音区管理

在device 对应的产品目录overlay下添加开启动态路由开关

<bool name="audioUseDynamicRouting">true</bool>

音频区域配置

音频区域可通过修改device对应的产品目录下的car_audio_configuration.xml 和audio_policy_configuration.xml进行配置。

car_audio_configuration.xml 配置

默认的产品的xml配置4个音频区分别和4个区域的用户对应。以下以主音频区为例,占用区域ID为0。定义了3个音量组,同一音量组的设备有相同的音频增益。第一个音量组定义了两个输出设备bus0_media_out和bus6_notification_out,其中bus0_media_out的输出设备对应的音频场景是music和announcement。第二、第三、第四以此类推。可以根据需要删减音量组、区域。注意点:

主音频区的 audioZoneId 始终为零。

audioZoneId 和 occupantZoneId 的编号不可重复。其中occupantZoneId是用来映射UserID 和DisplayID。比如car_audio_configuration.xml定义了3个occupantZoneId 分别为0,1,2。就定义了三个音频区相关的配置。

audioZoneId 和 occupantZoneId 之间只能是一对一的映射。

所有的context都必须分配一个device address,并且只能分配给一个device address。

<carAudioConfiguration version="2">
    <zones>
        <zone name="primary zone" isPrimary="true" occupantZoneId="0">
            <volumeGroups>
                <group>
                    <device address="bus0_media_out">
                        <context context="music"/>
                        <context context="announcement"/>
                    </device>
                    <device address="bus6_notification_out">
                        <context context="notification"/>
                        <context context="system_sound"/>
                        <context context="emergency"/>
                        <context context="safety"/>
                        <context context="vehicle_status"/>
                        <context context="alarm"/>
                    </device>
                </group>
                <group>
                    <device address="bus1_navigation_out">
                        <context context="navigation"/>
                    </device>
                    <device address="bus2_voice_command_out">
                        <context context="voice_command"/>
                    </device>
                </group>
                <group>
                    <device address="bus4_call_out">
                        <context context="call"/>
                        <context context="call_ring"/>
                    </device>
                </group>
            </volumeGroups>
        </zone>
    </zones>
</carAudioConfiguration>

audio_policy_configuration.xml配置

配置好上层service 使用的xml后,还需要配置框架中流和设备的信息,需要添加attchedDevices、mixport、deviceport以及mixport和deviceport之间的routes。如下配置主音频区域所需的设备、流端口、设备端口以及之间的路由。

<modules>
      <!-- Primary Audio HAL -->
      <module name="primary" halVersion="3.0">
          <attachedDevices>
              <!-- One bus per context -->
              <item>bus0_media_out</item>
              <item>bus1_navigation_out</item>
              <item>bus2_voice_command_out</item>
              <item>bus4_call_out</item>
              <item>bus6_notification_out</item>
          </attachedDevices>
          <defaultOutputDevice>bus0_media_out</defaultOutputDevice>
          <mixPorts>
              <mixPort name="mixport_bus0_media_out" role="source"
                       flags="AUDIO_OUTPUT_FLAG_PRIMARY">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
                           channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
              </mixPort>
              <mixPort name="mixport_bus1_navigation_out" role="source">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
                           channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
              </mixPort>
              <mixPort name="mixport_bus2_voice_command_out" role="source">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
                           channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
              </mixPort>
              <mixPort name="mixport_bus4_call_out" role="source">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
                           channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STREO"/>
              </mixPort
              <mixPort name="mixport_bus6_notification_out" role="source">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
                           channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
              </mixPort>
          </mixPorts>
          <devicePorts>
              <devicePort tagName="bus0_media_out" role="sink"
type="AUDIO_DEVICE_OUT_BUS"
                          address="bus0_media_out">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                  <gains>
                      <gain name="" mode="AUDIO_GAIN_MODE_JOINT"
                            minValueMB="-3200" maxValueMB="600"
                            defaultValueMB="0" stepValueMB="100"/>
                  </gains>
              </devicePort>
              <devicePort tagName="bus1_navigation_out" role="sink"
type="AUDIO_DEVICE_OUT_BUS"
                      address="bus1_navigation_out">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                  <gains>
                      <gain name="" mode="AUDIO_GAIN_MODE_JOINT"
                            minValueMB="-3200" maxValueMB="600"
                            defaultValueMB="0" stepValueMB="100"/>
                  </gains>
              </devicePort>
              <devicePort tagName="bus2_voice_command_out" role="sink"
type="AUDIO_DEVICE_OUT_BUS"
                          address="bus2_voice_command_out">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                  <gains>
                      <gain name="" mode="AUDIO_GAIN_MODE_JOINT"
                            minValueMB="-3200" maxValueMB="600"
                            defaultValueMB="0" stepValueMB="100"/>
                  </gains>
              </devicePort>
              <devicePort tagName="bus4_call_out" role="sink"
type="AUDIO_DEVICE_OUT_BUS"
                          address="bus4_call_out">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                  <gains>
                      <gain name="" mode="AUDIO_GAIN_MODE_JOINT"
                            minValueMB="-3200" maxValueMB="600"
                            defaultValueMB="0" stepValueMB="100"/>
                  </gains>
              </devicePort>
              <devicePort tagName="bus6_notification_out" role="sink"
type="AUDIO_DEVICE_OUT_BUS"
                          address="bus6_notification_out">
                  <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
                           samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO"/>
                  <gains>
                      <gain name="" mode="AUDIO_GAIN_MODE_JOINT"
                            minValueMB="-3200" maxValueMB="600"
                            defaultValueMB="0" stepValueMB="100"/>
                  </gains>
              </devicePort>
          </devicePorts>
          <!-- route declaration, i.e. list all available sources for a
given sink -->
          <routes>
              <route type="mix" sink="bus0_media_out"
sources="mixport_bus0_media_out"/>
              <route type="mix" sink="bus1_navigation_out"
sources="mixport_bus1_navigation_out"/>
              <route type="mix" sink="bus2_voice_command_out"
                     sources="mixport_bus2_voice_command_out"/>
              <route type="mix" sink="bus4_call_out"
sources="mixport_bus4_call_out"/>
              <route type="mix" sink="bus6_notification_out"
                     sources="mixport_bus6_notification_out"/>
          </routes>
</module>

乘客音频投放到主音频区(Android14支持)

将乘客区的context 为Music的音频数据通过主屏区的设备进行播放。应用通过乘客区的userid 传递CarAudioManager提供的api allowMediaAudioOnPrimaryZone(long requestId, booleanallowed)中可实现相应的功能。

动态音频区配置(Android14支持)

在同一个音频区域中同一个context有两个输出的bus address,可以在播放过程中进行切换。音频区动态配置需要修改车载音频配置如下给zone id为1的音频区域配置 zone 1 config 0和 zone 1 config 1。

<carAudioConfiguration version="3">
  <zones>
      <zone name="Zone1" audioZoneId="1" occupantZoneId="1">
          <zoneConfigs>
              <zoneConfig name="Zone 1 Config 0" isDefault="true">
                  <volumeGroups>
                      <group>
                          <device address="bus_100">
                              <context context="music"/>
                                  ***
                          </device>
                      </group>
                  </volumeGroups>
              </zoneConfig>
              <zoneConfig name="Zone 1 Config 1">
                  <volumeGroups>
                      <group>
                          <device address="bus_101">
                              <context context="music"/>
                                  ***
                          </device>
                      </group>
                  </volumeGroups>
              </zoneConfig>
          </zoneConfigs>
      </zone>
</zones>

注意点:

两个zoneConfig的地址不一样, 只能添加到非primary zone的区域。

添加的device address 在audio_policy_configuraion.xml需要定义。

音频区域镜像(Android14支持)

音频镜像功能使乘客能够共享音频。开启音频镜像能够将两个或两个以上的设备共享相同的音频数据。如下车载音频配置定义了一个address 为bus_1000的mirror 设备,在外部应用调用enableMirrorForAudioZones传递mirror的zoneID 队列到系统。车载系统会将zoneID对应的所有bus address都输出相同的音频数据。

<carAudioConfiguration version="3">
   <mirroringDevices>
       <mirroringDevice address="bus_1000"/>
   </mirroringDevices>
  <zones>
    ....
  </zones>
</carAudioConfiguration>

音频焦点

音频焦点基本概念

音频焦点的目标是确保在多个应用程序同时播放音频时,用户能够顺利地听到他们想要听的声音,并防止多个应用同时混合输出声音,造成用户困扰。也就是每次要去播放某个声音的时候先去请求焦点,请求到焦点后才能开始播放。

应用获取音频焦点的api

android 的audioManager 提供了requestAudioFocus 的接口来获取焦点。

AAOS焦点请求处理

CarAudioService根据传递进来的请求参数和目前持有的场景来决定是否让这个焦点请求成功。这个具体的规则是基于交互矩阵来实现的。系统会根据请求的 CarAudioContext 和当前焦点持有者的 CarAudioContext 之间的预定义交互来处理音频焦点请求。交互类型分以下三种:独占、拒绝和并发。交互矩阵可以参考https://source.android.com/docs/devices/automotive/audio/audio-focus?hl=zh-cn 。car_audio_configuration.xml中配置audioUseHalDuckingSignals为ture,那么焦点的焦点类型为AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK会需要调用audioControl hal的onDevicesToDuckChange来降低音量。如果设置为false,那么duck的事件不会通知hal层, 上层也不会进行任何处理。

音量调节

外部应用应使用CarAudioManger提供的相关api来获取和设置音量。在device 对应的产品目录overlay下配置config_useFixedVolume为true,使用外部的硬件放大器进行音量的调节car_audio_configuration.xml中定义为同一个volumeGroup的音量会同步调节。在device 对应的产品目录overlay下配置config_handleVolumeKeysInWindowManager 为true,按键处理不经过android框架而是回调到CarService进行处理。在device 对应的产品目录overlay下配置audioUseCarVolumeGroupMuting为true(建议值),用于启用各个音量组的静音功能,可以单独将每个音量组静音。如果设为 false(默认值),系统会停用单个音量组的静音功能,静音功能会切换为主静音。按键和ui 音量处理会回调到carAudioService而不经过android的系统音频框架进行处理, 其中按键只能控制主屏区域的音量。

PCM 插件

PCM插件扩展了PCM设备的功能和特性。这些插件负责各种采样率转换、通道之间复制等等。这些插件是通过配置vendor/etc/asound.conf配置文件来控制。asound.conf 格式可以参考ALSA project - the Clibrary reference: PCM (digital audio) plugins (alsa-project.org)

dshare plugin

这个插件允许与多个的客户端共享多个通道,每个通道的访问是独一性的。与share插件不同,这个插件不需要显式的服务器程序,而是像dmix和dsnoop插件一样从每个客户端并发访问共享缓冲区。下面为插件支持的参数配置。

pcm.name {
    type dshare     # Direct sharing
    ipc_perm INT        # IPC permissions (octal, default 0600)
    slave STR
    # or
    slave {         # Slave definition
        pcm STR     # slave PCM name
        # or
        pcm { }     # slave PCM definition
        format STR  # format definition
        rate INT    # rate definition
        channels INT
        period_time INT # in usec
        # or
        period_size INT # in frames
        buffer_time INT # in usec
        # or
        buffer_size INT # in frames
        periods INT # when buffer_size or buffer_time is not specified
    }
    bindings {      # note: this is client independent!!!
        N INT       # maps slave channel to client channel N
    }
}

dsnoop plugin

这个插件将一个多通道捕获流拆分给多个客户端,每个通道的访问是独一性的。下面为插件支持的参数配置。

pcm.name {
    type dsnoop     # Direct snoop
    slave STR
    # or
    slave {         # Slave definition
        pcm STR     # slave PCM name
        # or
        pcm { }     # slave PCM definition
        format STR  # format definition
        rate INT    # rate definition
        channels INT
        period_time INT # in usec
        # or
        period_size INT # in frames
        buffer_time INT # in usec
        # or
        buffer_size INT # in frames
        periods INT # when buffer_size or buffer_time is not specified
    }
    bindings {      # note: this is client independent!!!
        N INT       # maps slave channel to client channel N
    }
}

Audio HAL

Android 管理来自应用程序的声音,控制这些应用程序并根据声音类型将它们的声音路由到HAL。在HAL上选择对应的输出设备,并将他们路由到合适的扬声器。输出设备在Audio HAL层, 设备类型AUDIO_DEVICE_OUT_BUS提供用于车载音频系统的通用输出设备。AUDIO_DEVICE_OUT_BUS类型设备支持可寻址端口(其中每个端口都是一个物理设备的端口)。AUDIO_DEVICE_OUT_BUS 是目前预计车载唯一支持的

输出设备

类型。AUDIO_DEVICE_OUT_BUS类型,通过start_output_stream传下来, 而BUS address 是在开机时,调用open_output_stream打开stream时固定的。

if (out->devices[i] == AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER ||
  out->devices[i] == AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADSET ||
  out->devices[i] == AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE ||
  out->devices[i] == AUDIO_DEVICE_OUT_BUS) {
  audio_devices_t route_device = out->devices[i];
  route_pcm_card_open(adev->dev_out[SND_OUT_SOUND_CARD_SPEAKER].card,
getRouteFromDevice(route_device));
  if (out->address == NULL) {
      card = adev->dev_out[SND_OUT_SOUND_CARD_SPEAKER].card;
      device = adev->dev_out[SND_OUT_SOUND_CARD_SPEAKER].device;
  } else {
      if (strcmp(out->address, "bus0_media_out") == 0) {
          card = 103;
          device = 0;
      } else if (strcmp(out->address, "bus1_navigation_out") == 0) {
           card = 103;
           device = 1;
      } else if (strcmp(out->address, "bus2_voice_command_out") == 0) {
           card = 103;
           device = 2;
      } else if (strcmp(out->address, "bus4_call_out") == 0) {
           card = 103;
           device = 3;
      } else if (strcmp(out->address, "bus6_notification_out") == 0) {
           card = 103;
           device = 4;
      } else if (strcmp(out->address, "bus100_audio_zone_1") == 0) {
          card = 103;
          device = 5;
      } else if (strcmp(out->address, "bus200_audio_zone_2") == 0) {
          card = 103;
          device = 6;
      } else if (strcmp(out->address, "bus300_audio_zone_3") == 0) {
          card = 103;
          device = 7;
      } else {
          card = 103;
          device = 0;
      }
  }
}

输入设备

在录制音频时,Audio HAL层会收到openInputStream调用, 其中包含指示如何处理录制音频流的AudioSource参数。

注意点

在asound.conf 中定义的声卡和设备的ID 需要跟hal中配置的声卡和设备 ID 一致。比如:分配给bus0_media_out 的cardID 为 103 ,device 为 0。相对应的asound.conf中需要定义一个pcmC103D0p的pcm节点。

目前规定使用dshare/dsnoop插件声卡的编号需要从100开始。

AudioControl HAL

AudioControl HAL 是AAOS 系统中引入的车载音频硬件控制的一个hal。车载音频服务会与音频控制HAL 进行通信,外部车载音频硬件如仪表、收音机等的声音状态会通过HAL 通知到车载音频服务,AAOS的声音的状态也可以通过HAL与外部音频硬件交互。

音量控制 (Android12 支持)

Android12 车载音频服务会通过AudioControl HAL 对车载的外部音频硬件进行音量的控制。Android 14 暂未支持。其余音频闪避、平衡等功能暂未支持。

AAudio

基本概念

AAudio 是 Android 8.0 及以上版本中引入的一种音频 API,提供了一个低延迟数据路径,在与支持MMAP 的 HAL 和驱动程序结合使用时,可缩短音频播放和录制的延迟时间。AAudio可以分为shared模式和 exclusive 模式在 exclusive 模式下,使用该功能可将客户端应用代码直接写入与 ALSA 驱动程序共享的内存映射缓冲区。在 shared 模式下,MMAP 缓冲区由 AudioServer 中运行的混音器使用。在 exclusive 模式下,由于数据会绕过混音器,延迟时间会明显缩短。

配置添加

默认sdk 中没有开启aaudio mmap的功能。

产品目录的build.prop 添加开启 AAudio的功能

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += aaudio.mmap_policy=2
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += aaudio.mmap_exclusive_policy=2

可以根据情况设置值为1、2、3中的一个,建议设置为2。1 = AAUDIO_POLICY_NEVER - 仅使用旧的路径,不使用 MMAP。2 = AAUDIO_POLICY_AUTO - 尝试使用 MMAP。操作失败或 MMAP 不可用,则使用旧路径。3 = AAUDIO_POLICY_ALWAYS - 仅使用 MMAP 路径。不回退到旧路径。

配置AAudio 输出的声卡和设备如下属性配置用于输出的AAudio路径的声卡。没有配置则sdk默认输出到声卡1 的设备0。

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += aaudio.mmap_card=card:0dev:0

audio_policy_configuration.xml 添加mmap的流端口如下所示添加mmap_no_irq_out 和 mmap_no_irq_in两个mixport,并和对应的deviceport建立起routes。其中xml中channelMasks、dts中配置的TDM 通道数以及hal中配置给kernel的通道数需要保持一致。sdk默认配置为8通道。

<mixPort name="mmap_no_irq_out" role="source"
flags="AUDIO_OUTPUT_FLAG_DIRECT|AUDIO_OUTPUT_FLAG_MMAP_NOIRQ">
 <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"
          samplingRates="48000"
channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO,AUDIO_CHANNEL_INDEX_MASK_8"/>
</mixPort>
<mixPort name="mmap_no_irq_in" role="sink"
flags="AUDIO_INPUT_FLAG_MMAP_NOIRQ">
 <profile name="" format="AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT"

samplingRates="8000,11025,12000,16000,22050,24000,32000,44100,48000"

channelMasks="AUDIO_CHANNEL_IN_MONO,AUDIO_CHANNEL_IN_STEREO,AUDIO_CHANNEL_IN_FRONT_BACK"/>
</mixPort>
<routes>
 <route type="mix" sink="bus0_media_out"
sources="mixport_bus0_media_out,mmap_no_irq_out"/>
 <route type="mix" sink="mmap_no_irq_in"
    sources="Built-In Mic,Built-In Back Mic,Echo-Reference Mic"/>
</routes>

Rockchip 车载音频开发指南

基本概念

逻辑声音流

输出设备

音区配置

开启动态音区管理

音频区域配置

car_audio_configuration.xml 配置

audio_policy_configuration.xml配置

乘客音频投放到主音频区(Android14支持)

动态音频区配置(Android14支持)

音频区域镜像(Android14支持)

音频焦点

音频焦点基本概念

应用获取音频焦点的api

AAOS焦点请求处理

音量调节

音量调节

PCM 插件

dshare plugin

dsnoop plugin

Audio HAL

输出设备

输入设备

注意点

AudioControl HAL

音量控制 (Android12 支持)

AAudio

基本概念

配置添加

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