【Bluedroid】A2dp初始化流程源码分析

news2024/11/15 6:34:06

一、概述

Bluedroid是Android系统中用于蓝牙通信的底层协议栈，它支持多种蓝牙协议，包括A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，高级音频分发协议）。A2DP主要用于通过蓝牙传输高质量音频，如立体声音乐。以下是Bluedroid中A2DP初始化的基本流程。

1.1. 启动BluetoothAdapter服务

  • 调用enable方法：首先，系统会调用BluetoothAdapter的enable方法以启动蓝牙服务。如果Bluedroid尚未初始化，则会先进行初始化。
  • 绑定服务：在BluetoothManagerService中，通过绑定服务的方式连接到BluetoothAdapterService和GattService等蓝牙相关服务。

1.2. 初始化BluetoothAdapterService

  • 加载蓝牙库：BluetoothAdapterService在初始化过程中会加载蓝牙相关的库文件（如libbluetooth.so），这些库文件包含了实现蓝牙协议栈所需的代码。
  • 创建接口：通过dlopen和dlsym等函数，从加载的库文件中获取蓝牙接口的指针，以便后续调用蓝牙相关的API。

1.3. 初始化A2DP Profile

  • 启动核心服务：在BluetoothAdapterService中，会启动包括A2DP在内的核心蓝牙服务。这通常是通过发送消息给服务处理线程，并调用相应的服务启动函数来实现的。
  • 初始化 A2dp 模块自身：这一步会创建和初始化 A2dp 相关的模块或对象。例如，可能会初始化一些用于管理 A2dp 连接状态、音频编解码器（codec）配置、数据传输缓冲等方面的内部数据结构和对象。
  • 设置编解码器优先级和支持情况：A2dp 支持多种音频编解码器，如 SBC（Subband Coding）、AAC（Advanced Audio Coding）等。在初始化过程中，会根据设备的硬件能力和用户设置（如果有）来确定各种编解码器的优先级顺序。通常会将设备支持较好、音质和性能综合表现较好的编解码器设置为较高优先级。同时，也会确定设备对各种编解码器的支持情况，并记录下来，以便在后续连接和音频传输过程中能够根据实际情况选择合适的编解码器。
  • 注册回调函数：为了能够在 A2dp 连接建立、音频传输过程中出现各种事件（如连接成功、连接断开、音频播放暂停等）时进行相应的处理，会注册一系列回调函数。这些回调函数通常会与上层应用（如音乐播放应用）或系统的其他相关部分进行交互，以便及时将 A2dp 相关的事件信息传递给需要的地方，并根据事件进行相应的操作。
  • 创建状态机：A2DP服务内部会创建一个状态机来管理A2DP的连接状态和数据传输。这个状态机会根据接收到的命令和事件来更新A2DP的状态，并触发相应的操作。

1.4. 建立A2DP连接

  • 搜索设备：在成功初始化A2DP Profile后，用户可以通过蓝牙设置界面搜索附近的蓝牙设备。
  • 选择设备并连接：从搜索结果中选择要连接的蓝牙设备，并发起连接请求。A2DP服务会处理这个请求，并与选定的设备进行配对和连接。
  • 建立数据传输通道：一旦连接成功，A2DP服务会建立数据传输通道，以便在设备和蓝牙音频设备之间传输音频数据。

1.5. 音频数据传输

  • 配置音频参数：在建立数据传输通道之前，A2DP服务会配置音频参数，如采样率、比特率等。这些参数会影响音频数据的质量和传输速度。
  • 开始数据传输：配置完成后，A2DP服务会开始传输音频数据。音频数据会通过之前建立的数据传输通道发送到蓝牙音频设备。

1.6. 断开A2DP连接

  • 发起断开请求：当用户不再需要蓝牙音频连接时，可以通过蓝牙设置界面发起断开请求。
  • 处理断开请求：A2DP服务会处理这个请求，并断开与蓝牙音频设备的连接。同时，它会释放与连接相关的资源，以便后续使用。

Bluedroid中A2DP的初始化流程涉及多个步骤和组件的协同工作。这些步骤包括启动BluetoothAdapter服务、初始化BluetoothAdapterService、初始化A2DP Profile、建立A2DP连接、音频数据传输以及断开A2DP连接等。通过这些步骤，Bluedroid能够支持高质量的蓝牙音频传输。

二、源码分析

从初始化蓝牙A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）接口的本地（native）函数开始分析。initNative通过一系列严谨的步骤，包括资源清理、回调对象设置、编解码器配置准备以及接口初始化等操作，确保了蓝牙 A2DP 功能在本地环境下能够正确初始化并在初始化成功后处于可用状态，为后续的音频传输等相关操作奠定了基础。 说明：源码基于Android14分析。

initNative

packages/modules/Bluetooth/android/app/jni/com_android_bluetooth_a2dp.cpp
static void initNative(JNIEnv* env, jobject object,
                       jint maxConnectedAudioDevices,
                       jobjectArray codecConfigArray,
                       jobjectArray codecOffloadingArray) {
  std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> interface_lock(interface_mutex);
  std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> callbacks_lock(callbacks_mutex);

  const bt_interface_t* btInf = getBluetoothInterface();
  if (btInf == nullptr) {
    log::error("Bluetooth module is not loaded");
    return;
  }

  if (sBluetoothA2dpInterface != nullptr) {
    log::warn("Cleaning up A2DP Interface before initializing...");
    sBluetoothA2dpInterface->cleanup();
    sBluetoothA2dpInterface = nullptr;
  }

  if (mCallbacksObj != nullptr) {
    log::warn("Cleaning up A2DP callback object");
    env->DeleteGlobalRef(mCallbacksObj);
    mCallbacksObj = nullptr;
  }

  if ((mCallbacksObj = env->NewGlobalRef(object)) == nullptr) {
    log::error("Failed to allocate Global Ref for A2DP Callbacks");
    return;
  }

  android_bluetooth_BluetoothCodecConfig.clazz = (jclass)env->NewGlobalRef(
      env->FindClass("android/bluetooth/BluetoothCodecConfig"));
  if (android_bluetooth_BluetoothCodecConfig.clazz == nullptr) {
    log::error("Failed to allocate Global Ref for BluetoothCodecConfig class");
    return;
  }

  sBluetoothA2dpInterface =
      (btav_source_interface_t*)btInf->get_profile_interface(
          BT_PROFILE_ADVANCED_AUDIO_ID);
  if (sBluetoothA2dpInterface == nullptr) {
    log::error("Failed to get Bluetooth A2DP Interface");
    return;
  }

  std::vector<btav_a2dp_codec_config_t> codec_priorities =
      prepareCodecPreferences(env, object, codecConfigArray);

  std::vector<btav_a2dp_codec_config_t> codec_offloading =
      prepareCodecPreferences(env, object, codecOffloadingArray);

  bt_status_t status = sBluetoothA2dpInterface->init(
      &sBluetoothA2dpCallbacks, maxConnectedAudioDevices, codec_priorities,
      codec_offloading, &supported_codecs);
  if (status != BT_STATUS_SUCCESS) {
    log::error("Failed to initialize Bluetooth A2DP, status: {}",
               bt_status_text(status));
    sBluetoothA2dpInterface = nullptr;
    return;
  }
}

通过 bt_status_t status = sBluetoothA2dpInterface->init( &sBluetoothA2dpCallbacks, maxConnectedAudioDevices, codec_priorities, codec_offloading, &supported_codecs)调用 A2DP 接口的初始化函数，并将相关参数传入，包括回调对象指针、最大连接音频设备数量、编解码器优先级配置信息、编解码器卸载配置信息以及一个用于存储支持的编解码器信息的指针（supported_codecs

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