Android DLNA投屏-基本原理

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1. DLNA简介

DLNA（Digital Living Network Alliance），即数字家庭网络联盟。
DLNA不是技术，而是一种解决方案，它是多种技术的整合，并致力于构建家庭媒体共享。
DLNA包含多种网络协议，如http、https、upnp等，其中upnp是其重要组成部分。
DLNA主要包含以下四种产品：
DMS，即Digital Media Server（数字媒体服务器）的缩写，其主要作用是作为媒体内容的提供者，为DMP/DMR提供内容播放，DMS可控制提供哪些媒体内容。
DMP，即Digital Media Player（数字媒体播放器）的缩写，可搜索并播放DMS的内容，其作用相当于DMR+DMC。
DMC，即Digital Media Controller（数字媒体控制器）的缩写，可搜索并控制DMR播放DMS提供的内容，即控制DMR与DMS的交互。
DMR，即Digital Media Renderer（数字媒体渲染器）的缩写，可播放DMS提供的内容。

2.Upnp设备架构（Upnp Device Architecture）

Upnp DA将家庭网络中的角色分为三种：控制点、设备和服务。它们之间主要通过HTTP技术实现通信。设备和相关服务的规格信息使用XML方式向其他节点公布。
Upnp DA中各角色的关系如下图：

Upnp组件架构.png

各个角色的基本概念如下：

根设备/设备，即硬件设备，如电脑、电视盒子等。一个设备可提供多个服务。但是家用电器内部一般都包含了多个功能不同的设备，这样由多个设备集合而成的设备集合体，被称为根设备。
设备所能提供的功能服务。分为控制服务、事件服务、展示服务。服务是Upnp系统中最小的可控制单元（动作与状态）。
控制点。即控制设备，可发现并控制其他设备。如控制其他设备的视频播放、暂停等。
在DLNA投屏的过程中，Android设备充当的角色是控制点，它初始化并配置好DMS和DMR设备之间的连接，并不直接参与真正的内容传输，内容传输由DMS和DMR完成。

3.DLNA网络传输流程

DLNA的网络传输由设备发现开始。首先，一个新的控制点（Control Point）加入局域网，那么这个Control Point就会开始搜索局域网内可用的设备了。当控制点开始搜索时，它会从UDP端口发送如下格式的搜索请求消息：

M-SEARCH * HTTP/1.1MX: 1 //最大时间间隔数ST: upnp:rootdevice //搜索的设备类型MAN: "ssdp:discover" User-Agent: iOS 10.2.1 product/versionConnection: closeHost: 239.255.255.250 //多播地址

如果发现可用设备，则会从UDP端口收到如下响应消息：

HTTP/1.1 200 OKCache-control: max-age=1800Date: Thu, 16 Feb 2017 09:09:45 GMTEXT:LOCATION: http://10.2.9.152:49152/TxMediaRenderer_desc.xml //URL for UPnP description for deviceServer: search targetUSN: uuid:3c970e3c0c0d0000_MR::upnp:rootdevice //composite identifier for the advertismentBOOTID.UPNP.ORG: 1487062102 //number increased each time device sends an initial announce or an update messageCONFIGID.UPNP.ORG: 499354 //number used for caching description informationSEARCHPORT.UPNP.ORG: number identifies port on which device responds to unicast M-SEARCHST: upnp:rootdevice //device type

可以看到，在响应消息中，LOCATION这个字段是一个url：

LOCATION: http://10.2.9.152:49152/TxMediaRenderer_desc.xml  //URL for UPnP description for device

这个url指向的是设备服务和信息描述文档，一般为xml格式。我们可以直接通过浏览器访问该链接查看该设备的相关信息：

<root xmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0" xmlns:dlna="urn:schemas-dlna-org:device-1-0" configId="499354"><specVersion><major>1</major><minor>1</minor></specVersion><device><deviceType>urn:schemas-upnp-org:device:MediaRenderer:1</deviceType><friendlyName>卧室的创维盒子Q+</friendlyName><manufacturer>Plutinosoft LLC</manufacturer><manufacturerURL>http://www.plutinosoft.com</manufacturerURL><modelDescription>Plutinosoft AV Media Renderer Device</modelDescription><modelName>AV Renderer Device</modelName><modelURL>http://www.plutinosoft.com/platinum</modelURL><UDN>uuid:9c443d47158b-dmr</UDN><dlna:X_DLNADOC xmlns:dlna="urn:schemas-dlna-org:device-1-0">DMR-1.50</dlna:X_DLNADOC><serviceList><service><serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1</serviceType><serviceId>urn:upnp-org:serviceId:AVTransport</serviceId><SCPDURL>/AVTransport/9c443d47158b-dmr/scpd.xml</SCPDURL><controlURL>/AVTransport/9c443d47158b-dmr/control.xml</controlURL><eventSubURL>/AVTransport/9c443d47158b-dmr/event.xml</eventSubURL></service>...</serviceList></device>
</root>

在设备信息描述文档中，有一个名为<serviceList>的节点，该节点是设备可提供服务的描述。有多个<service>节点，
在<serviceList>节点中，包含了多个在<service>节点，每一个<service>节点代表着一个服务。
<service>节点中主要包含着以下节点：

<serviceType> service的类型
<serviceId> service的ID值
<SCPDURL> 该节点的url指向服务的动作描述文档(SDD)，可以直接通过浏览器访问
<controlURL>该节点为服务请求url，在发送动作请求消息时，需要将动作参数以规定格式发送给该url以获取响应消息

可以看出，<SCPDURL>节点的url并没有标出域名和端口号，因为其域名和端口号与响应消息中LOCATION字段的域名和端口号一致。如上述代码中的<SCPDURL>的完整url应为：

http://10.2.9.152:49152/AVTransport/9c443d47158b-dmr/scpd.xml

通过浏览器访问url，可获取如下格式的内容：

<scpd xmlns="urn:schemas-upnp-org:service-1-0"><specVersion><major>1</major><minor>0</minor></specVersion><actionList><action><name>SetAVTransportURI</name><argumentList><argument><name>InstanceID</name><direction>in</direction><relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable></argument><argument><name>CurrentURI</name><direction>in</direction><relatedStateVariable>AVTransportURI</relatedStateVariable></argument><argument><name>CurrentURIMetaData</name><direction>in</direction><relatedStateVariable>AVTransportURIMetaData</relatedStateVariable></argument></argumentList></action>...<serviceStateTable><stateVariable sendEvents="no"><name>AVTransportURI</name><dataType>string</dataType></stateVariable>...</serviceStateTable>
</scpd>

可以看到，文档中包含一个名为<actionList>的节点，该节点为服务的动作描述。
<actionList>中包含了多个<action>节点，每个节点对应着一个动作。
每个<action>节点中都包含着如下节点：

<name> 动作名
<argumentList> 参数列表。每个<argumentList>节点中包含了多个<argument>节点，每个<argument>节点代表着一个动作参数。一个<argument>节点包含着如下节点：
- <name> 参数名
- <direction> 该节点参数取值为in/out, 当<direction>的值为in时，表明这个参数的值是传入值，当为out时，表明这个参数的值是返回值，则该值会随着订阅事件一起返回给订阅者。
- <relatedStateVariable> 该节点的值是一个<stateVariable>节点的映射，映射的内容可在下方<serviceStateTable>节点中找到，<stateVariable>节点包含值的类型及取值范围等信息。

简单的来说，可以把一个action当成一个API接口，而action中的argument则可表示为API接口的参数，而service即是多个相关接口的集合。
通过上面的信息，就可以请求服务动作，实现设备控制了。开发者可根据文档中规定的请求参数，发送如下格式的请求消息：

POST /AVTransport/9c443d47158b-dmr/control.xml HTTP/1.1
HOST: 10.2.9.152
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
SOAPAction: "urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1#SetAVTransportURI"
<?xml version="1.0"?><s:Envelope xmlns:s="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" s:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"><s:Body><u:SetAVTransportURI xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1"><InstanceID>0</InstanceID><CurrentURI>yourAVURI</CurrentURI></u:SetAVTransportURI></s:Body>
</s:Envelope>

POST 字段后面跟的是<controlURL>节点的url，HOST对应的LOCATION字段的IP。
SOAPAction的格式："<serviceType>节点的值#请求的action的名称"
<s:Body>节点的内容是请求体，请求体的格式为：

<u:请求的action的名称 xmlns:u="<serviceType>节点的值"><参数1>参数值</参数1><参数2>参数值</参数2>...</u:请求的action的名称>

如果请求成功，会获取如下格式的响应消息：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
Date: Thu, 16 Feb 2017 09:09:45 GMT
Server: OS/version UPnP/1.1 product/version
<?xml version="1.0"?><s:Envelope xmlns:s="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" s:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"><s:Body><u:SetAVTransportURI xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1"><u:SetAVTransportURIResponse><_xmlns:u>"urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1"</_xmlns:u></u:SetAVTransportURIResponse></u:SetAVTransportURI></s:Body></s:Envelope>

这样，整个传输流程就完成了。同一种类型的设备提供的服务大部分相同，但也可能有所差异，因此，在请求设备服务之前，最好先浏览其设备描述文档，查看设备支持哪些服务。