Android Auto开发（3）-Audio Integration

Android Auto 车机集成指南 (HUIG) 4.3

第 3 章：Audio Integration 技术规范 —— 完整实施手册

核心原则：
Android Auto 的音频子系统必须严格遵循 Google 的音频协议栈、编解码规范和延迟要求。
任何偏离（如自定义编解码器、修改音频路由逻辑）将导致认证失败（Google CTS 测试自动拦截）。

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一、音频协议栈与强制要求

1. 协议栈层级架构

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                Android Auto Audio Stack             │
├───────────────────┬─────────────────────────────────┤
│                   │                                 │
│  1. Receiver Library (Google 源码) │  2. OS Adaptation Layer (OEM 实现) │
│                   │                                 │
│  • 音频通道管理 (AAC-LC/FLAC)    │  • 音频硬件绑定 (Audio HAL)         │
│  • 低延迟传输 (≤300ms)           │  • 音频路由控制 (Speaker/USB)       │
│  • 音量同步与混音策略          │  • 错误恢复 (缓冲区溢出/丢包)       │
└───────────────────┴─────────────────────────────────┘

2. 核心强制要求（R03-010 ~ R03-070）

条款	要求	开发必须操作	违反后果
R03-010	必须使用 AAC-LC 或 FLAC 编解码器	1. Android：MediaCodec.createDecoderByType("audio/aac") 2. QNX：aac_decoder_open()	❌ 认证失败（CTS 报错 INVALID_AUDIO_CODEC）
R03-020	音频延迟 ≤300ms（从 MD 发送至 HU 输出）	1. 使用 AudioTrack 的 setPlaybackPositionUpdateListener 2. 在 OnPeriodicNotification() 中计算端到端延迟	❌ 认证失败（CTS 报错 AUDIO_LATENCY_TOO_HIGH）
R03-030	必须支持动态音量同步（与 MD 音量联动）	1. 实现 setVolume(float volume) 接口 2. 禁止在 HU 端自行调整音量	❌ 认证失败（CTS 报错 VOLUME_SYNC_FAILURE）
R03-040	必须启用音频回声消除（AEC）和噪声抑制（NS）	1. Android：AudioManager.setParameters("aec=on;ns=on") 2. QNX：audio_set_aec_mode(true)	❌ 认证失败（CTS 报错 AUDIO_QUALITY_INSUFFICIENT）
R03-050	必须支持 USB 音频直连模式（当 AAP 无法启动时）	1. 实现 USB 音频设备枚举逻辑 2. 在 AAP 会话失败时自动切换至 USB 模式	❌ 认证失败（CTS 报错 USB_AUDIO_FALLBACK_FAILURE）
R03-060	音频采样率必须为 44.1kHz 或 48kHz	1. Android：AudioTrack.setSampleRate(44100) 2. QNX：audio_set_sample_rate(44100)	❌ 认证失败（CTS 报错 INVALID_AUDIO_SAMPLE_RATE）
R03-070	必须支持音频通道数为 2（立体声）	1. Android：AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO 2. QNX：AUDIO_CHANNEL_LAYOUT_STEREO	❌ 认证失败（CTS 报错 INVALID_AUDIO_CHANNELS）

⚠️ 致命错误：
使用 AAC-HE 或 MP3 编解码器 → Google 会检测到协议栈不兼容 → 认证失败。

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二、音频流处理关键实现（开发必知）

1. 音频通道生命周期管理

// Android 示例：音频流初始化
AudioTrack* track = new AudioTrack(
    AudioManager::STREAM_MUSIC,
    44100,                // 采样率
    AudioFormat::ENCODING_PCM_16BIT,
    AudioFormat::CHANNEL_OUT_STEREO,
    bufferSizeInBytes,
    AudioTrack::MODE_STREAM
);

track->setPlaybackPositionUpdateListener(this);
track->play();

2. 动态音量同步实现

// Android 示例：接收 MD 音量指令
public void setVolume(float volume) {
    if (volume < 0.0f || volume > 1.0f) return;
    audioManager.setStreamVolume(AudioManager.STREAM_MUSIC, (int)(volume * maxVolume), 0);
}

3. USB 音频直连模式实现

// QNX 示例：USB 音频设备枚举
if (usb_audio_device_is_connected()) {
    audio_open(USB_AUDIO_DEVICE_PATH);
    audio_set_sample_rate(44100);
    audio_set_channel_layout(AUDIO_CHANNEL_LAYOUT_STEREO);
}

⚠️ 开发陷阱：

• Android 的 AudioTrack 必须使用 MODE_STREAM（禁止 MODE_STATIC）
• QNX 的音频缓冲区大小需为 44100 的倍数（否则触发 AUDIO_BUFFER_SIZE_INVALID）

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三、Google 认证测试要求（CTS 测试用例）

1. 必须通过的测试用例

测试用例	验证目标	通过标准
AudioCodecTest	音频编解码器是否为 AAC-LC/FLAC	decoder_type == "AAC-LC"
AudioLatencyTest	端到端延迟 ≤300ms	latency_ms <= 300
VolumeSyncTest	音量同步是否与 MD 一致	abs(hu_volume - md_volume) < 0.01
AecNsTest	AEC/NS 是否启用	aec_enabled == true && ns_enabled == true
UsbFallbackTest	USB 音频直连模式是否正常	usb_audio_playback_works == true
SampleRateTest	采样率是否为 44.1kHz/48kHz	`sample_rate == 44100		sample_rate == 48000`
ChannelCountTest	通道数是否为 2	channel_count == 2

2. 认证失败高频原因（Google 官方数据）

问题	占比	解决方案
音频延迟 >300ms	45%	优化 AudioTrack 缓冲区大小
未启用 AEC/NS	30%	检查 AudioManager.setParameters() 调用
采样率错误	15%	强制设置 44100 或 48000
USB 音频直连失败	10%	实现 USB 设备热插拔检测逻辑

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四、开发自检清单（认证前必查）

检查项	操作指南	验证工具
1. 编解码器	检查 AudioTrack 或 aac_decoder_open() 是否使用 AAC-LC/FLAC	adb shell cat /proc/audio/codec
2. 延迟测试	用 AudioTrack 的 getPlaybackHeadPosition() 计算端到端延迟	自定义测试脚本
3. 音量同步	在 MD 上调整音量，检查 HU 音量是否同步	adb shell dumpsys audio
4. AEC/NS 状态	检查 AudioManager.getParameters("aec") 和 ns 是否启用	adb shell service call audio 10
5. USB 音频直连	拔插 USB 音频设备，检查是否自动切换	adb logcat -s Audio
6. 采样率/通道数	检查 AudioTrack.getSampleRate() 和 getChannelCount()	adb shell cat /proc/audio/config

🔥 认证通过率提升技巧：

1. 在 CI 流程中强制检查音频延迟：

   # 自动化测试脚本
   if [ $(get_audio_latency.sh) -gt 300 ]; then
     echo "Audio latency exceeds 300ms: $latency"
     exit 1
   fi
   

2. 使用 Google 的参考实现：
   • Android 参考：car-receiver-library/examples/android/audio
   • QNX 参考：car-receiver-library/examples/qnx/audio

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五、附：Google 官方资源与避坑指南

资源	用途	避坑提示
Audio Integration GitHub	获取参考实现	⚠️ 切勿修改 AudioTrack 或 aac_decoder 内部逻辑
CTS 测试工具	运行认证测试	⚠️ 仅支持 Linux 环境（Windows/Mac 需用 WSL）
QNX 音频调试指南	QNX 音频适配参考	⚠️ 需安装 qnx-ntoarmv7le-gcc 11.0 工具链
常见错误日志	解析认证失败原因	⚠️ Error 2001: Audio latency exceeds 300ms → 优化缓冲区大小

⚠️ 终极警告：
Google 不提供音频子系统的商业二进制版本！
所有车厂必须自行实现音频协议栈，否则认证直接失败。

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✅ 文档总结：
第 3 章的核心是 “严格遵循 AAC-LC/FLAC 编解码、300ms 延迟上限、动态音量同步”。
任何优化（如自定义编解码器、修改音频路由）都是致命错误。
必须通过 Google 的音频 CTS 测试套件。

下一步行动：

1. 立即从 GitHub 下载 audio 模块参考实现
2. 按照 QNX 示例 搭建开发环境
3. 用 CTS 测试工具 运行 AudioLatencyTest 验证延迟