linux系統(tǒng)數(shù)字音頻設(shè)備的OSS和ALSA驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析（完整代碼）

時(shí)間：2018-04-17 11:12:59

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[導(dǎo)讀]在Linux中，先后出現(xiàn)了音頻設(shè)備的兩種框架OSS和ALSA，本節(jié)將在介紹數(shù)字音頻設(shè)備及音頻設(shè)備硬件接口的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)OSS和ALSA驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

在Linux中，先后出現(xiàn)了音頻設(shè)備的兩種框架OSS和ALSA，本節(jié)將在介紹數(shù)字音頻設(shè)備及音頻設(shè)備硬件接口的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)OSS和ALSA驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

17.1～17.2節(jié)講解了音頻設(shè)備及PCM、IIS和AC97硬件接口。

17.3節(jié)闡述了Linux OSS音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)的組成、mixer接口、dsp接口及用戶空間編程方法。

17.4節(jié)闡述了Linux ALSA音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)的組成、card和組件管理、PCM設(shè)備、control接口、AC97 API及用戶空間編程方法。

17.5節(jié)以S3C2410通過(guò)IIS接口外接UDA1341編解碼器的實(shí)例講解了OSS驅(qū)動(dòng)。

17.6節(jié)以PXA255通過(guò)AC97接口外接AC97 編解碼器的實(shí)例講解了ALSA驅(qū)動(dòng)。

17.1數(shù)字音頻設(shè)備

目前，手機(jī)、PDA、MP3等許多嵌入式設(shè)備中包含了數(shù)字音頻設(shè)備，一個(gè)典型的數(shù)字音頻系統(tǒng)的電路組成如圖17.1所示。圖17.1中的嵌入式微控制器 /DSP中集成了PCM、IIS或AC97音頻接口，通過(guò)這些接口連接外部的音頻編解碼器即可實(shí)現(xiàn)聲音的AD和DA轉(zhuǎn)換，圖中的功放完成模擬信號(hào)的放大功能。

圖17.1 典型的數(shù)字音頻系統(tǒng)電路

音頻編解碼器是數(shù)字音頻系統(tǒng)的核心，衡量它的指標(biāo)主要有：

采樣頻率

采樣的過(guò)程就是將通常的模擬音頻信號(hào)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼0和1的過(guò)程，這些0和1便構(gòu)成了數(shù)字音頻文件。如圖17.2中的正弦曲線代表原始音頻曲線，方格代表采樣后得到的結(jié)果，二者越吻合說(shuō)明采樣結(jié)果越好。

采樣頻率是每秒鐘的采樣次數(shù)，我們常說(shuō)的 44.1kHz 采樣頻率就是每秒鐘采樣44100 次。理論上采樣頻率越高，轉(zhuǎn)換精度越高，目前主流的采樣頻率是48kHz。

量化精度

量化精度是指對(duì)采樣數(shù)據(jù)分析的精度，比如24bit量化精度就是是將標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)按照2的24次方進(jìn)行分析，量化精度越高，聲音就越逼真。

17.2音頻設(shè)備硬件接口

17.2.1 PCM接口

針對(duì)不同的數(shù)字音頻子系統(tǒng)，出現(xiàn)了幾種微處理器或DSP與音頻器件間用于數(shù)字轉(zhuǎn)換的接口。

最簡(jiǎn)單的音頻接口是PCM(脈沖編碼調(diào)制)接口，該接口由時(shí)鐘脈沖(BCLK)、幀同步信號(hào)(FS)及接收數(shù)據(jù)(DR)和發(fā)送數(shù)據(jù)(DX)組成。在FS信號(hào)的上升沿，數(shù)據(jù)傳輸從MSB(Most Significant Bit)字開(kāi)始，F(xiàn)S頻率等于采樣率。FS信號(hào)之后開(kāi)始數(shù)據(jù)字的傳輸，單個(gè)的數(shù)據(jù)位按順序進(jìn)行傳輸，1個(gè)時(shí)鐘周期傳輸1個(gè)數(shù)據(jù)字。發(fā)送MSB時(shí)，信號(hào)的等級(jí)首先降到最低，以避免在不同終端的接口使用不同的數(shù)據(jù)方案時(shí)造成MSB的丟失。

PCM接口很容易實(shí)現(xiàn)，原則上能夠支持任何數(shù)據(jù)方案和任何采樣率，但需要每個(gè)音頻通道獲得一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)隊(duì)列。

17.2.2 IIS接口

IIS 接口(Inter-IC Sound)在20世紀(jì)80年代首先被飛利浦用于消費(fèi)音頻，并在一個(gè)稱為L(zhǎng)RCLK(Left/Right CLOCK)的信號(hào)機(jī)制中經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換，將兩路音頻信號(hào)變成單一的數(shù)據(jù)隊(duì)列。當(dāng)LRCLK為高時(shí)，左聲道數(shù)據(jù)被傳輸;LRCLK為低時(shí)，右聲道數(shù)據(jù)被傳輸。與PCM相比，IIS更適合于立體聲系統(tǒng)。對(duì)于多通道系統(tǒng)，在同樣的BCLK和LRCLK條件下，并行執(zhí)行幾個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列也是可能的。

17.2.3 AC97接口

AC‘97(Audio Codec 1997)是以Intel為首的五個(gè)PC廠商Intel、CreaTIve Labs、NS、Analog Device與Yamaha共同提出的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。與PCM和IIS不同，AC’97不只是一種數(shù)據(jù)格式，用于音頻編碼的內(nèi)部架構(gòu)規(guī)格，它還具有控制功能。 AC‘97采用AC-Link與外部的編解碼器相連，AC-Link接口包括位時(shí)鐘(BITCLK)、同步信號(hào)校正(SYNC)和從編碼到處理器及從處理器中解碼(SDATDIN與SDATAOUT)的數(shù)據(jù)隊(duì)列。AC’97數(shù)據(jù)幀以SYNC脈沖開(kāi)始，包括12個(gè)20位時(shí)間段(時(shí)間段為標(biāo)準(zhǔn)中定義的不同的目的服務(wù))及16位“tag”段，共計(jì)256個(gè)數(shù)據(jù)序列。例如，時(shí)間段“1”和“2”用于訪問(wèn)編碼的控制寄存器，而時(shí)間段“3”和“4”分別負(fù)載左、右兩個(gè)音頻通道。“tag”段表示其他段中哪一個(gè)包含有效數(shù)據(jù)。把幀分成時(shí)間段使傳輸控制信號(hào)和音頻數(shù)據(jù)僅通過(guò)4根線到達(dá)9個(gè)音頻通道或轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)流成為可能。與具有分離控制接口的IIS方案相比，AC‘97明顯減少了整體管腳數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，AC’97 編解碼器采用TQFP48封裝。

PCM、IIS和AC97各有其優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，例如在CD、MD、MP3隨身聽(tīng)多采用IIS接口，移動(dòng)電話會(huì)采用PCM接口，具有音頻功能的PDA則多使用和PC一樣的AC‘97編碼格式。

17.3 Linux OSS音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)

17.3.1 OSS驅(qū)動(dòng)的組成

OSS標(biāo)準(zhǔn)中有2個(gè)最基本的音頻設(shè)備：mixer(混音器)和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。

在聲卡的硬件電路中，mixer是一個(gè)很重要的組成部分，它的作用是將多個(gè)信號(hào)組合或者疊加在一起，對(duì)于不同的聲卡來(lái)說(shuō)，其混音器的作用可能各不相同。OSS驅(qū)動(dòng)中，/dev/mixer設(shè)備文件是應(yīng)用程序?qū)ixer進(jìn)行操作的軟件接口。

混音器電路通常由兩個(gè)部分組成：輸入混音器(input mixer)和輸出混音器(output mixer)。輸入混音器負(fù)責(zé)從多個(gè)不同的信號(hào)源接收模擬信號(hào)，這些信號(hào)源有時(shí)也被稱為混音通道或者混音設(shè)備。模擬信號(hào)通過(guò)增益控制器和由軟件控制的音量調(diào)節(jié)器后，在不同的混音通道中進(jìn)行級(jí)別(level)調(diào)制，然后被送到輸入混音器中進(jìn)行聲音的合成。混音器上的電子開(kāi)關(guān)可以控制哪些通道中有信號(hào)與混音器相連，有些聲卡只允許連接一個(gè)混音通道作為錄音的音源，而有些聲卡則允許對(duì)混音通道做任意的連接。經(jīng)過(guò)輸入混音器處理后的信號(hào)仍然為模擬信號(hào)，它們將被送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。

輸出混音器的工作原理與輸入混音器類似，同樣也有多個(gè)信號(hào)源與混音器相連，并且事先都經(jīng)過(guò)了增益調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出混音器對(duì)所有的模擬信號(hào)進(jìn)行了混合之后，通常還會(huì)有一個(gè)總控增益調(diào)節(jié)器來(lái)控制輸出聲音的大小，此外還有一些音調(diào)控制器來(lái)調(diào)節(jié)輸出聲音的音調(diào)。經(jīng)過(guò)輸出混音器處理后的信號(hào)也是模擬信號(hào)，它們最終會(huì)被送給喇叭或者其它的模擬輸出設(shè)備。對(duì)混音器的編程包括如何設(shè)置增益控制器的級(jí)別，以及怎樣在不同的音源間進(jìn)行切換，這些操作通常來(lái)講是不連續(xù)的，而且不會(huì)像錄音或者放音那樣需要占用大量的計(jì)算機(jī)資源。由于混音器的操作不符合典型的讀/寫(xiě)操作模式，因此除了 open()和close()兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用之外，大部分的操作都是通過(guò)ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成的。與/dev/dsp不同，/dev/mixer允許多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)訪問(wèn)，并且混音器的設(shè)置值會(huì)一直保持到對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件被關(guān)閉為止。

DSP也稱為編解碼器，實(shí)現(xiàn)錄音(錄音)和放音(播放)，其對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件是/dev/dsp或/dev/sound/dsp。OSS聲卡驅(qū)動(dòng)程序提供的 /dev/dsp是用于數(shù)字采樣和數(shù)字錄音的設(shè)備文件，向該設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)即意味著激活聲卡上的D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行放音，而向該設(shè)備讀數(shù)據(jù)則意味著激活聲卡上的 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行錄音。

在從DSP設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時(shí)，從聲卡輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字采樣后的樣本，保存在聲卡驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)核緩沖區(qū)中，當(dāng)應(yīng)用程序通過(guò) read()系統(tǒng)調(diào)用從聲卡讀取數(shù)據(jù)時(shí)，保存在內(nèi)核緩沖區(qū)中的數(shù)字采樣結(jié)果將被復(fù)制到應(yīng)用程序所指定的用戶緩沖區(qū)中。需要指出的是，聲卡采樣頻率是由內(nèi)核中的驅(qū)動(dòng)程序所決定的，而不取決于應(yīng)用程序從聲卡讀取數(shù)據(jù)的速度。如果應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)的速度過(guò)慢，以致低于聲卡的采樣頻率，那么多余的數(shù)據(jù)將會(huì)被丟棄(即overflow);如果讀取數(shù)據(jù)的速度過(guò)快，以致高于聲卡的采樣頻率，那么聲卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)?huì)阻塞那些請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，直到新的數(shù)據(jù)到來(lái)為止。

在向DSP設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)字信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)，然后產(chǎn)生出聲音。應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度應(yīng)該至少等于聲卡的采樣頻率，過(guò)慢會(huì)產(chǎn)生聲音暫?；蛘咄ｎD的現(xiàn)象(即underflow)。如果用戶寫(xiě)入過(guò)快的話，它會(huì)被內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動(dòng)程序阻塞，直到硬件有能力處理新的數(shù)據(jù)為止。

與其它設(shè)備有所不同，聲卡通常不需要支持非阻塞(non-blocking)的I/O操作。即便內(nèi)核OSS驅(qū)動(dòng)提供了非阻塞的I/O支持，用戶空間也不宜采用。

無(wú)論是從聲卡讀取數(shù)據(jù)，或是向聲卡寫(xiě)入數(shù)據(jù)，事實(shí)上都具有特定的格式(format)，如無(wú)符號(hào)8位、單聲道、8KHz采樣率，如果默認(rèn)值無(wú)法達(dá)到要求，可以通過(guò)ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)改變它們。通常說(shuō)來(lái)，在應(yīng)用程序中打開(kāi)設(shè)備文件/dev/dsp之后，接下去就應(yīng)該為其設(shè)置恰當(dāng)?shù)母袷剑缓蟛拍軓穆暱ㄗx取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

17.3.2 mixer接口

int register_sound_mixer(struct file_operaTIons *fops， int dev);

上述函數(shù)用于注冊(cè)1個(gè)混音器，第1個(gè)參數(shù)fops即是文件操作接口，第2個(gè)參數(shù)dev是設(shè)備編號(hào)，如果填入-1，則系統(tǒng)自動(dòng)分配1個(gè)設(shè)備編號(hào)。mixer 是 1個(gè)典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實(shí)現(xiàn)file_operaTIons中的open()、ioctl()等函數(shù)。

mixer接口file_operaTIons中的最重要函數(shù)是ioctl()，它實(shí)現(xiàn)混音器的不同IO控制命令，代碼清單17.1給出了1個(gè)ioctl()的范例。

代碼清單17.1 mixer()接口ioctl()函數(shù)范例

1 static int mixdev_ioctl(struct inode *inode， struct file *file， unsigned int cmd， unsigned long arg)

2 {

3 。。。

4 switch (cmd)

5 {

6 case SOUND_MIXER_READ_MIC：

7 。。。

8 case SOUND_MIXER_WRITE_MIC：

9 。。。

10 case SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC：

11 。。。

12 case SOUND_MIXER_WRITE_MUTE：

13 。。。

14 }

15 //其它命令

16 return mixer_ioctl(codec， cmd， arg);

17 }

17.3.3 DSP接口

int register_sound_dsp(struct file_operations *fops， int dev);

上述函數(shù)與register_sound_mixer()類似，它用于注冊(cè)1個(gè)dsp設(shè)備，第1個(gè)參數(shù)fops即是文件操作接口，第2個(gè)參數(shù)dev是設(shè)備編號(hào)，如果填入-1，則系統(tǒng)自動(dòng)分配1個(gè)設(shè)備編號(hào)。dsp也是1個(gè)典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實(shí)現(xiàn)file_operations中的 read()、write()、ioctl()等函數(shù)。

dsp接口file_operations中的read()和write()函數(shù)非常重要，read()函數(shù)從音頻控制器中獲取錄音數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)并拷貝到用戶空間，write()函數(shù)從用戶空間拷貝音頻數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間緩沖區(qū)并最終發(fā)送到音頻控制器。

dsp接口file_operations中的ioctl()函數(shù)處理對(duì)采樣率、量化精度、DMA緩沖區(qū)塊大小等參數(shù)設(shè)置IO控制命令的處理。

在數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)拷貝到音頻控制器的過(guò)程中，通常會(huì)使用DMA，DMA對(duì)聲卡而言非常重要。例如，在放音時(shí)，驅(qū)動(dòng)設(shè)置完DMA控制器的源數(shù)據(jù)地址(內(nèi)存中 DMA緩沖區(qū))、目的地址(音頻控制器FIFO)和DMA的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，DMA控制器會(huì)自動(dòng)發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)填充FIFO，直到發(fā)送完相應(yīng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度后才中斷一次。

在OSS驅(qū)動(dòng)中，建立存放音頻數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖區(qū)(ring buffer)通常是值得推薦的方法。此外，在OSS驅(qū)動(dòng)中，一般會(huì)將1個(gè)較大的DMA緩沖區(qū)分成若干個(gè)大小相同的塊(這些塊也被稱為“段”，即 fragment)，驅(qū)動(dòng)程序使用DMA每次在聲音緩沖區(qū)和聲卡之間搬移一個(gè)fragment。在用戶空間，可以使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)調(diào)整塊的大小和個(gè)數(shù)。

除了read()、write()和ioctl()外，dsp接口的poll()函數(shù)通常也需要被實(shí)現(xiàn)，以向用戶反饋目前能否讀寫(xiě)DMA緩沖區(qū)。

在OSS驅(qū)動(dòng)初始化過(guò)程中，會(huì)調(diào)用register_sound_dsp()和register_sound_mixer()注冊(cè)dsp和mixer設(shè)備;在模塊卸載的時(shí)候，會(huì)調(diào)用如代碼清單17.2。

代碼清單

17.2 OSS驅(qū)動(dòng)初始化注冊(cè)dsp和mixer設(shè)備

1 static int xxx_init(void)

2 {

3 struct xxx_state *s = &xxx_state;

4 。。。

5 //注冊(cè)dsp設(shè)備

6 if ((audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&xxx_audio_fops， - 1)) 《 0)

7 goto err_dev1;

8 //設(shè)備mixer設(shè)備

9 if ((audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&xxx_mixer_fops， - 1)) 《 0)

10 goto err_dev2;

11 。。。

12 }

14 void __exit xxx_exit(void)

15 {

16 //注銷dsp和mixer設(shè)備接口

17 unregister_sound_dsp(audio_dev_dsp);

18 unregister_sound_mixer(audio_dev_mixer);

19 。。。

20 }

根據(jù)17.3.2和17.3.3節(jié)的分析，可以畫(huà)出一個(gè)Linux OSS驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。

17.3.4 OSS用戶空間編程

1、DSP編程

對(duì)OSS驅(qū)動(dòng)聲卡的編程使用Linux文件接口函數(shù)，如圖17.5，DSP接口的操作一般包括如下幾個(gè)步驟：

① 打開(kāi)設(shè)備文件/dev/dsp。

采用何種模式對(duì)聲卡進(jìn)行操作也必須在打開(kāi)設(shè)備時(shí)指定，對(duì)于不支持全雙工的聲卡來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使用只讀或者只寫(xiě)的方式打開(kāi)，只有那些支持全雙工的聲卡，才能以讀寫(xiě)的方式打開(kāi)，這還依賴于驅(qū)動(dòng)程序的具體實(shí)現(xiàn)。Linux允許應(yīng)用程序多次打開(kāi)或者關(guān)閉與聲卡對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件，從而能夠很方便地在放音狀態(tài)和錄音狀態(tài)之間進(jìn)行切換。

② 如果有需要，設(shè)置緩沖區(qū)大小。

運(yùn)行在Linux內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)ｉT維護(hù)了一個(gè)緩沖區(qū)，其大小會(huì)影響到放音和錄音時(shí)的效果，使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用可以對(duì)它的尺寸進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置。調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)程序中緩沖區(qū)大小的操作不是必須的，如果沒(méi)有特殊的要求，一般采用默認(rèn)的緩沖區(qū)大小也就可以了。如果想設(shè)置緩沖區(qū)的大小，則通常應(yīng)緊跟在設(shè)備文件打開(kāi)之后，這是因?yàn)閷?duì)聲卡的其它操作有可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法再修改其緩沖區(qū)的大小。

③ 設(shè)置聲道(channel)數(shù)量。

根據(jù)硬件設(shè)備和驅(qū)動(dòng)程序的具體情況，可以設(shè)置為單聲道或者立體聲。

④ 設(shè)置采樣格式和采樣頻率

采樣格式包括AFMT_U8(無(wú)符號(hào)8位)、AFMT_S8(有符號(hào)8位)、AFMT_U16_LE(小端模式，無(wú)符號(hào)16位)、 AFMT_U16_BE(大端模式，無(wú)符號(hào)16位)、AFMT_MPEG、AFMT_AC3等。使用SNDCTL_DSP_SETFMT IO控制命令可以設(shè)置采樣格式。

對(duì)于大多數(shù)聲卡來(lái)說(shuō)，其支持的采樣頻率范圍一般為5kHz到44.1kHz或者48kHz，但并不意味著該范圍內(nèi)的所有連續(xù)頻率都會(huì)被硬件支持，在 Linux下進(jìn)行音頻編程時(shí)最常用到的幾種采樣頻率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz 和44100Hz。使用SNDCTL_DSP_SPEED IO控制命令可以設(shè)置采樣頻率。

⑤ 讀寫(xiě)/dev/dsp實(shí)現(xiàn)播放或錄音。

代碼清單17.3的程序?qū)崿F(xiàn)了利用/dev/dsp接口進(jìn)行聲音錄制和播放的過(guò)程，它的功能是先錄制幾秒鐘音頻數(shù)據(jù)，將其存放在內(nèi)存緩沖區(qū)中，然后再進(jìn)行放音。

代碼清單17.3 OSS DSP接口應(yīng)用編程范例

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include

8 #define LENGTH 3 /* 存儲(chǔ)秒數(shù) */

9 #define RATE 8000 /* 采樣頻率 */

10 #define SIZE 8 /* 量化位數(shù) */

11 #define CHANNELS 1 /* 聲道數(shù)目 */

12 /* 用于保存數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩沖區(qū) */

13 unsigned char buf[LENGTH *RATE * SIZE * CHANNELS / 8];

14 int main()

15 {

16 int fd; /* 聲音設(shè)備的文件描述符 */

17 int arg; /* 用于ioctl調(diào)用的參數(shù) */

18 int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */

19 /* 打開(kāi)聲音設(shè)備 */

20 fd = open(“/dev/dsp”， O_RDWR);

21 if (fd 《 0)

22 {

23 perror(“open of /dev/dsp failed”);

24 exit(1);

25 }

26 /* 設(shè)置采樣時(shí)的量化位數(shù) */

27 arg = SIZE;

28 status = ioctl(fd， SOUND_PCM_WRITE_BITS， &arg);

29 if (status == - 1)

30 perror(“SOUND_PCM_WRITE_BITS ioctl failed”);

31 if (arg != SIZE)

32 perror(“unable to set sample size”);

33 /* 設(shè)置采樣時(shí)的通道數(shù)目 */

34 arg = CHANNELS;

35 status = ioctl(fd， SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS， &arg);

36 if (status == - 1)

37 perror(“SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS ioctl failed”);

38 if (arg != CHANNELS)

39 perror(“unable to set number of channels”);

40 /* 設(shè)置采樣率 */

41 arg = RATE;

42 status = ioctl(fd， SOUND_PCM_WRITE_RATE， &arg);

43 if (status == - 1)

44 perror(“SOUND_PCM_WRITE_WRITE ioctl failed”);

45 /* 循環(huán)，直到按下Control-C */

46 while (1)

47 {

48 printf(“Say something:/n”);

49 status = read(fd， buf， sizeof(buf)); /* 錄音 */

50 if (status != sizeof(buf))

51 perror(“read wrong number of bytes”);

52 printf(“You said:/n”);

53 status = write(fd， buf， sizeof(buf)); /* 放音 */

54 if (status != sizeof(buf))

55 perror(“wrote wrong number of bytes”);

56 /* 在繼續(xù)錄音前等待放音結(jié)束 */

57 status = ioctl(fd， SOUND_PCM_SYNC， 0);

58 if (status == - 1)

59 perror(“SOUND_PCM_SYNC ioctl failed”);

60 }

61 }

2、mixer編程

聲卡上的混音器由多個(gè)混音通道組成，它們可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序提供的設(shè)備文件/dev/mixer進(jìn)行編程。對(duì)混音器的操作一般都通過(guò)ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成，所有控制命令都以SOUND_MIXER或者M(jìn)IXER開(kāi)頭，表17.1列出了常用的混音器控制命令。

表17.1 混音器常用命令

命令作用

SOUND_MIXER_VOLUME 主音量調(diào)節(jié)

SOUND_MIXER_BASS 低音控制

SOUND_MIXER_TREBLE 高音控制

SOUND_MIXER_SYNTH FM合成器

SOUND_MIXER_PCM 主D/A轉(zhuǎn)換器

SOUND_MIXER_SPEAKER PC喇叭

SOUND_MIXER_LINE 音頻線輸入

SOUND_MIXER_MIC 麥克風(fēng)輸入

SOUND_MIXER_CD CD輸入

SOUND_MIXER_IMIX 放音音量

SOUND_MIXER_ALTPCM 從D/A 轉(zhuǎn)換器

SOUND_MIXER_RECLEV 錄音音量

SOUND_MIXER_IGAIN 輸入增益

SOUND_MIXER_OGAIN 輸出增益

SOUND_MIXER_LINE1 聲卡的第1輸入

SOUND_MIXER_LINE2 聲卡的第2輸入

SOUND_MIXER_LINE3 聲卡的第3輸入

對(duì)聲卡的輸入增益和輸出增益進(jìn)行調(diào)節(jié)是混音器的一個(gè)主要作用，目前大部分聲卡采用的是8位或者16位的增益控制器，聲卡驅(qū)動(dòng)程序會(huì)將它們變換成百分比的形式，也就是說(shuō)無(wú)論是輸入增益還是輸出增益，其取值范圍都是從0到100。

? SOUND_MIXER_READ宏

在進(jìn)行混音器編程時(shí)，可以使用 SOUND_MIXER_READ宏來(lái)讀取混音通道的增益大小，例如如下代碼可以獲得麥克風(fēng)的輸入增益：

ioctl(fd， SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC)， &vol);

對(duì)于只有一個(gè)混音通道的單聲道設(shè)備來(lái)說(shuō)，返回的增益大小保存在低位字節(jié)中。而對(duì)于支持多個(gè)混音通道的雙聲道設(shè)備來(lái)說(shuō)，返回的增益大小實(shí)際上包括兩個(gè)部分，分別代表左、右兩個(gè)聲道的值，其中低位字節(jié)保存左聲道的音量，而高位字節(jié)則保存右聲道的音量。下面的代碼可以從返回值中依次提取左右聲道的增益大小：

int left， right;

left = vol & 0xff;

right = (vol & 0xff00) 》》 8;

? SOUND_MIXER_WRITE宏

如果想設(shè)置混音通道的增益大小，則可以通過(guò)SOUND_MIXER_WRITE宏來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如下面的語(yǔ)句可以用來(lái)設(shè)置麥克風(fēng)的輸入增益：

vol = (right 《《 8) + left;

ioctl(fd， SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC)， &vol);

? 查詢Mixer信息

聲卡驅(qū)動(dòng)程序提供了多個(gè)ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)獲得混音器的信息，它們通常返回一個(gè)整型的位掩碼，其中每一位分別代表一個(gè)特定的混音通道，如果相應(yīng)的位為1，則說(shuō)明與之對(duì)應(yīng)的混音通道是可用的。

通過(guò) SOUND_MIXER_READ_DEVMASK返回的位掩碼查詢出能夠被聲卡支持的每一個(gè)混音通道，而通過(guò) SOUND_MIXER_READ_RECMAS返回的位掩碼則可以查詢出能夠被當(dāng)作錄音源的每一個(gè)通道。例如，如下代碼可用來(lái)檢查CD輸入是否是一個(gè)有效的混音通道：

ioctl(fd， SOUND_MIXER_READ_DEVMASK， &devmask);

if (devmask & SOUND_MIXER_CD)

printf(“The CD input is supported”);

如下代碼可用來(lái)檢查CD輸入是否是一個(gè)有效的錄音源：

ioctl(fd， SOUND_MIXER_READ_RECMASK， &recmask);

if (recmask & SOUND_MIXER_CD)

printf(“The CD input can be a recording source”);

大多數(shù)聲卡提供了多個(gè)錄音源，通過(guò) SOUND_MIXER_READ_RECSRC可以查詢出當(dāng)前正在使用的錄音源，同一時(shí)刻可使用2個(gè)或2個(gè)以上的錄音源，具體由聲卡硬件本身決定。相應(yīng)地，使用 SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以設(shè)置聲卡當(dāng)前使用的錄音源，如下代碼可以將CD輸入作為聲卡的錄音源使用：

devmask = SOUND_MIXER_CD;

ioctl(fd， SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC， &devmask);

此外，所有的混音通道都有單聲道和雙聲道的區(qū)別，如果需要知道哪些混音通道提供了對(duì)立體聲的支持，可以通過(guò)SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS來(lái)獲得。

代碼清單17.4的程序?qū)崿F(xiàn)了利用/dev/mixer接口對(duì)混音器進(jìn)行編程的過(guò)程，該程序可對(duì)各種混音通道的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。

代碼清單17.4 OSS mixer接口應(yīng)用編程范例

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 /* 用來(lái)存儲(chǔ)所有可用混音設(shè)備的名稱 */

8 const char *sound_device_names[] = SOUND_DEVICE_NAMES;

9 int fd; /* 混音設(shè)備所對(duì)應(yīng)的文件描述符 */

10 int devmask， stereodevs; /* 混音器信息對(duì)應(yīng)的bit掩碼 */

11 char *name;

12 /* 顯示命令的使用方法及所有可用的混音設(shè)備 */

13 void usage()

14 {

15 int i;

16 fprintf(stderr， “usage： %s /n”

17 “%s /n/n”“Where is one of:/n”， name， name);

18 for (i = 0; i 《 SOUND_MIXER_NRDEVICES; i++)

19 if ((1 《《 i) &devmask)

20 /* 只顯示有效的混音設(shè)備 */

21 fprintf(stderr， “%s ”， sound_device_names[i]);

22 fprintf(stderr， “/n”);

23 exit(1);

24 }

26 int main(int argc， char *argv[])

27 {

28 int left， right， level; /* 增益設(shè)置 */

29 int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */

30 int device; /* 選用的混音設(shè)備 */

31 char *dev; /* 混音設(shè)備的名稱 */

32 int i;

33 name = argv[0];

34 /* 以只讀方式打開(kāi)混音設(shè)備 */

35 fd = open(“/dev/mixer”， O_RDONLY);

36 if (fd == - 1)

37 {

38 perror(“unable to open /dev/mixer”);

39 exit(1);

40 }

42 /* 獲得所需要的信息 */

43 status = ioctl(fd， SOUND_MIXER_READ_DEVMASK， &devmask);

44 if (status == - 1)

45 perror(“SOUND_MIXER_READ_DEVMASK ioctl failed”);

46 status = ioctl(fd， SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS， &stereodevs);

47 if (status == - 1)

48 perror(“SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS ioctl failed”);

49 /* 檢查用戶輸入 */

50 if (argc != 3 && argc != 4)

51 usage();

52 /* 保存用戶輸入的混音器名稱 */

53 dev = argv[1];

54 /* 確定即將用到的混音設(shè)備 */

55 for (i = 0; i 《 SOUND_MIXER_NRDEVICES; i++)

56 if (((1 《《 i) &devmask) && !strcmp(dev， sound_device_names[i]))

57 break;

58 if (i == SOUND_MIXER_NRDEVICES)

59 {

60 /* 沒(méi)有找到匹配項(xiàng) */

61 fprintf(stderr， “%s is not a valid mixer device/n”， dev);

62 usage();

63 }

64 /* 查找到有效的混音設(shè)備 */

65 device = i;

66 /* 獲取增益值 */

67 if (argc == 4)

68 {

69 /* 左、右聲道均給定 */

70 left = atoi(argv[2]);

71 right = atoi(argv[3]);

72 }

73 else

74 {

75 /* 左、右聲道設(shè)為相等 */

76 left = atoi(argv[2]);

77 right = atoi(argv[2]);

78 }

80 /* 對(duì)非立體聲設(shè)備給出警告信息 */

81 if ((left != right) && !((1 《《 i) &stereodevs))

82 {

83 fprintf(stderr， “warning： %s is not a stereo device/n”， dev);

84 }

86 /* 將兩個(gè)聲道的值合到同一變量中 */

87 level = (right 《《 8) + left;

89 /* 設(shè)置增益 */

90 status = ioctl(fd， MIXER_WRITE(device)， &level);

91 if (status == - 1)

92 {

93 perror(“MIXER_WRITE ioctl failed”);

94 exit(1);

95 }

96 /* 獲得從驅(qū)動(dòng)返回的左右聲道的增益 */

97 left = level &0xff;

98 right = (level &0xff00) 》》 8;

99 /* 顯示實(shí)際設(shè)置的增益 */

100 fprintf(stderr， “%s gain set to %d%% / %d%%/n”， dev， left， right);

101 /* 關(guān)閉混音設(shè)備 */

102 close(fd);

103 return 0;

104 }

編譯上述程序?yàn)榭蓤?zhí)行文件mixer，執(zhí)行。/mixer 或。/mixer 可設(shè)置增益，device可以是vol、pcm、speaker、line、mic、cd、igain、line1、 phin、video。

17.4 Linux ALSA音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)

17.4.1 ALSA的組成

雖然OSS已經(jīng)非常成熟，但它畢竟是一個(gè)沒(méi)有完全開(kāi)放源代碼的商業(yè)產(chǎn)品，而ALSA (Advanced Linux Sound Architecture)恰好彌補(bǔ)了這一空白，它符合GPL，是在Linux下進(jìn)行音頻編程時(shí)另一種可供選擇的聲卡驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)，其官方網(wǎng)站為 http://www.alsa-project.org/。ALSA除了像OSS那樣提供了一組內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序模塊之外，還專門為簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的編寫(xiě)提供了相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)，與OSS提供的基于ioctl的原始編程接口相比，ALSA函數(shù)庫(kù)使用起來(lái)要更加方便一些。ALSA的主要特點(diǎn)有：

? 支持多種聲卡設(shè)備

? 模塊化的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序

? 支持SMP和多線程

? 提供應(yīng)用開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)(alsa-lib)以簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)

? 支持OSS API，兼容OSS應(yīng)用程序

ALSA 具有更加友好的編程接口，并且完全兼容于OSS，對(duì)應(yīng)用程序員來(lái)講無(wú)疑是一個(gè)更佳的選擇。ALSA系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)包alsa-driver、開(kāi)發(fā)包 alsa-libs、開(kāi)發(fā)包插件alsa-libplugins、設(shè)置管理工具包alsa-utils、其他聲音相關(guān)處理小程序包alsa-tools、特殊音頻固件支持包alsa- firmware、OSS接口兼容模擬層工具alsa-oss共7個(gè)子項(xiàng)目，其中只有驅(qū)動(dòng)包是必需的。

alsa- driver指內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序，包括硬件相關(guān)的代碼和一些公共代碼，非常龐大，代碼總量達(dá)數(shù)十萬(wàn)行;alsa-libs指用戶空間的函數(shù)庫(kù)，提供給應(yīng)用程序使用，應(yīng)用程序應(yīng)包含頭文件asoundlib.h，并使用共享庫(kù)libasound.so;alsa-utils包含一些基于ALSA的用于控制聲卡的應(yīng)用程序，如alsaconf(偵測(cè)系統(tǒng)中聲卡并寫(xiě)一個(gè)適合的ALSA配置文件)、alsactl(控制ALSA聲卡驅(qū)動(dòng)的高級(jí)設(shè)置)、 alsamixer(基于ncurses的混音器程序)、amidi(用于讀寫(xiě)ALSA RawMIDI)、amixer(ALSA聲卡混音器的命令行控制)、aplay(基于命令行的聲音文件播放)、arecord(基于命令行的聲音文件錄制)等。

目前ALSA內(nèi)核提供給用戶空間的接口有：

? 信息接口(Information Interface，/proc/asound)

? 控制接口(Control Interface，/dev/snd/controlCX)

? 混音器接口(Mixer Interface，/dev/snd/mixerCXDX)

? PCM接口(PCM Interface，/dev/snd/pcmCXDX)

? Raw迷笛接口(Raw MIDI Interface，/dev/snd/midiCXDX)

? 音序器接口(Sequencer Interface，/dev/snd/seq)

? 定時(shí)器接口(Timer Interface，/dev/snd/timer)

和OSS類似，上述接口也以文件的方式被提供，不同的是這些接口被提供給alsa-lib使用，而不是直接給應(yīng)用程序使用的。應(yīng)用程序最好使用alsa-lib，或者更高級(jí)的接口，比如jack提供的接口。

17.4.1 card和組件管理

對(duì)于每個(gè)聲卡而言，必須創(chuàng)建1個(gè)“card”實(shí)例。card是聲卡的“總部”，它管理這個(gè)聲卡上的所有設(shè)備(組件)，如PCM、mixers、MIDI、synthesizer等。因此，card和組件是ALSA聲卡驅(qū)動(dòng)中的主要組成元素。

1、創(chuàng)建card

struct snd_card *snd_card_new(int idx， const char *xid，

struct module *module， int extra_size);

idx是card索引號(hào)、xid是標(biāo)識(shí)字符串、module一般為THIS_MODULE，extra_size是要分配的額外數(shù)據(jù)的大小，分配的extra_size大小的內(nèi)存將作為card-》private_data。

2、創(chuàng)建組件

int snd_device_new(struct snd_card *card， snd_device_type_t type，

void *device_data， struct snd_device_ops *ops);

當(dāng) card被創(chuàng)建后，設(shè)備(組件)能夠被創(chuàng)建并關(guān)聯(lián)于該card。第1個(gè)參數(shù)是snd_card_new()創(chuàng)建的card指針，第2個(gè)參數(shù)type 指的是device-level即設(shè)備類型，形式為SNDRV_DEV_XXX，包括SNDRV_DEV_CODEC、 SNDRV_DEV_CONTROL、SNDRV_DEV_PCM、SNDRV_DEV_RAWMIDI等，用戶自定義設(shè)備的device-level是 SNDRV_DEV_LOWLEVEL，ops參數(shù)是1個(gè)函數(shù)集(定義為snd_device_ops結(jié)構(gòu)體)的指針，device_data是設(shè)備數(shù)據(jù)指針，注意函數(shù)snd_device_new()本身不會(huì)分配設(shè)備數(shù)據(jù)的內(nèi)存，因此應(yīng)事先分配。

3、組件釋放

每個(gè)ALSA預(yù)定義的組件在構(gòu)造時(shí)需調(diào)用snd_device_new()，而每個(gè)組件的析構(gòu)方法則在函數(shù)集中被包含。對(duì)于PCM、AC97此類預(yù)定義組件，我們不需關(guān)心它們的析構(gòu)，而對(duì)于自定義的組件，則需要填充snd_device_ops中的析構(gòu)函數(shù)指針dev_free，這樣，當(dāng) snd_card_free()被調(diào)用時(shí)，組件將自動(dòng)被釋放。

4、芯片特定的數(shù)據(jù)(Chip-Specific Data)

芯片特定的數(shù)據(jù)一般以struct xxxchip結(jié)構(gòu)體形式組織，這個(gè)結(jié)構(gòu)體中包含芯片相關(guān)的I/O端口地址、資源指針、中斷號(hào)等，其意義等同于字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)中的 file-》private_data。定義芯片特定的數(shù)據(jù)主要有2種方法，一種方法是將sizeof(struct xxxchip)傳入snd_card_new()的extra_size參數(shù)，它將自動(dòng)成員snd_card的private_data成員，如代碼清單17.5;另一種方法是在snd_card_new()傳入給extra_size參數(shù)0，再分配sizeof(struct xxxchip)的內(nèi)存，將分配內(nèi)存的地址傳入snd_device_new()的device_data的參數(shù)，如代碼清單17.6。

代碼清單17.5 創(chuàng)建芯片特定的數(shù)據(jù)方法1

1 struct xxxchip //芯片特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

2 {

3 。。。

4 };

5 card = snd_card_new(index， id， THIS_MODULE， sizeof(struct

6 xxxchip)); //創(chuàng)建聲卡并申請(qǐng)xxx_chi內(nèi)存作為card-》 private_data

7 struct xxxchip *chip = card-》private_data;

代碼清單17.6 創(chuàng)建芯片特定的數(shù)據(jù)方法2

1 struct snd_card *card;

2 struct xxxchip *chip;

3 //使用0作為第4個(gè)參數(shù)，并動(dòng)態(tài)分配xxx_chip的內(nèi)存：

4 card = snd_card_new(index[dev]， id[dev]， THIS_MODULE， 0);

5 。。。

6 chip = kzalloc(sizeof(*chip)， GFP_KERNEL);

7 //在xxxchip結(jié)構(gòu)體中，應(yīng)該包括聲卡指針：

8 struct xxxchip

9 {

10 struct snd_card *card;

11 。。。

12 };

13 //并將其card成員賦值為snd_card_new()創(chuàng)建的card指針：

14 chip-》card = card;

15 static struct snd_device_ops ops =

16 {

17 .dev_free = snd_xxx_chip_dev_free， //組件析構(gòu)

18 };

19 。。。

20 //創(chuàng)建自定義組件

21 snd_device_new(card， SNDRV_DEV_LOWLEVEL， chip， &ops);

22 //在析構(gòu)函數(shù)中釋放xxxchip內(nèi)存

23 static int snd_xxx_chip_dev_free(struct snd_device *device)

24 {

25 return snd_xxx_chip_free(device-》device_data); //釋放

26 }

5、注冊(cè)/釋放聲卡

當(dāng)snd_card被準(zhǔn)備好以后，可使用snd_card_register()函數(shù)注冊(cè)這個(gè)聲卡：

int snd_card_register(struct snd_card *card)

對(duì)應(yīng)的snd_card_free()完成相反的功能：

int snd_card_free(struct snd_card *card);

4、put()函數(shù)

put()用于從用戶空間寫(xiě)入值，如果值被改變，該函數(shù)返回1，否則返回0;如果發(fā)生錯(cuò)誤，該函數(shù)返回1個(gè)錯(cuò)誤碼。代碼清單17.22給出了1個(gè)put()函數(shù)的范例。

代碼清單17.22 snd_ctl_elem_info結(jié)構(gòu)體中put()函數(shù)范例

1 static int snd_xxxctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol， struct

2 snd_ctl_elem_value *ucontrol)

3 {

4 //從snd_kcontrol獲得xxxchip指針

5 struct xxxchip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

6 int changed = 0;//缺省返回值為0

7 //值被改變

8 if (chip-》current_value != ucontrol-》value.integer.value[0])

9 {

10 change_current_value(chip， ucontrol-》value.integer.value[0]);

11 changed = 1;//返回值為1

12 }

13 return changed;

14 }

對(duì)于get()和put()函數(shù)而言，如果control有多于1個(gè)元素，即count》1，則每個(gè)元素都需要被返回或?qū)懭搿?/p>

5、構(gòu)造control

當(dāng)所有事情準(zhǔn)備好后，我們需要?jiǎng)?chuàng)建1個(gè)control，調(diào)用snd_ctl_add()和snd_ctl_new1()這2個(gè)函數(shù)來(lái)完成，這2個(gè)函數(shù)的原型為：

int snd_ctl_add(struct snd_card *card， struct snd_kcontrol *kcontrol);

struct snd_kcontrol *snd_ctl_new1(const struct snd_kcontrol_new *ncontrol，

void *private_data);

snd_ctl_new1()函數(shù)用于創(chuàng)建1個(gè)snd_kcontrol并返回其指針，snd_ctl_add()函數(shù)用于將創(chuàng)建的snd_kcontrol添加到對(duì)應(yīng)的card中。

6、變更通知

如果驅(qū)動(dòng)中需要在中斷服務(wù)程序中改變或更新1個(gè)control，可以調(diào)用snd_ctl_notify()函數(shù)，此函數(shù)原型為：

void snd_ctl_notify(struct snd_card *card， unsigned int mask， struct snd_ctl_elem_id *id);

該函數(shù)的第2個(gè)參數(shù)為事件掩碼(event-mask)，第3個(gè)參數(shù)為該通知的control元素id指針。

例如，如下語(yǔ)句定義的事件掩碼SNDRV_CTL_EVENT_MASK_VALUE意味著control值的改變被通知：

snd_ctl_notify(card， SNDRV_CTL_EVENT_MASK_VALUE， id_pointer);

17.4.4 AC97 API接口

ALSA AC97編解碼層被很好地定義，利用它，驅(qū)動(dòng)工程師只需編寫(xiě)少量底層的控制函數(shù)。

1、AC97實(shí)例構(gòu)造

為了創(chuàng)建1個(gè)AC97實(shí)例，首先需要調(diào)用snd_ac97_bus()函數(shù)構(gòu)建AC97總線及其操作，這個(gè)函數(shù)的原型為：

int snd_ac97_bus(struct snd_card *card， int num， struct snd_ac97_bus_ops *ops，

void *private_data， struct snd_ac97_bus **rbus);

該函數(shù)的第3個(gè)參數(shù)ops是1個(gè)snd_ac97_bus_ops結(jié)構(gòu)體，其定義如代碼清單17.23。

代碼清單17.23 snd_ac97_bus_ops結(jié)構(gòu)體

1 struct snd_ac97_bus_ops

2 {

3 void(*reset)(struct snd_ac97 *ac97); //復(fù)位函數(shù)

4 //寫(xiě)入函數(shù)

5 void(*write)(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg， unsigned short val);

6 //讀取函數(shù)

7 unsigned short(*read)(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg);

8 void(*wait)(struct snd_ac97 *ac97);

9 void(*init)(struct snd_ac97 *ac97);

10 };

接下來(lái)，調(diào)用snd_ac97_mixer()函數(shù)注冊(cè)混音器，這個(gè)函數(shù)的原型為：

int snd_ac97_mixer(struct snd_ac97_bus *bus， struct snd_ac97_template *template， struct snd_ac97 **rac97);

代碼清單17.24演示了AC97實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)程。

代碼清單17.24 AC97實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)程范例

1 struct snd_ac97_bus *bus;

2 //AC97總線操作

3 static struct snd_ac97_bus_ops ops =

4 {

5 .write = snd_mychip_ac97_write，

6 .read = snd_mychip_ac97_read，

7 };

8 //AC97總線與操作創(chuàng)建

9 snd_ac97_bus(card， 0， &ops， NULL， &bus);

10 //AC97模板

11 struct snd_ac97_template ac97;

12 int err;

13 memset(&ac97， 0， sizeof(ac97));

14 ac97.private_data = chip;//私有數(shù)據(jù)

15 //注冊(cè)混音器

16 snd_ac97_mixer(bus， &ac97， &chip-》ac97);

上述代碼第1行的snd_ac97_bus結(jié)構(gòu)體指針bus的指針被傳入第9行的snd_ac97_bus()函數(shù)并被賦值，chip-》ac97的指針被傳入第16行的snd_ac97_mixer()并被賦值，chip-》ac97將成員新創(chuàng)建AC97實(shí)例的指針。

如果1個(gè)聲卡上包含多個(gè)編解碼器，這種情況下，需要多次調(diào)用snd_ac97_mixer()并對(duì)snd_ac97的num成員(編解碼器序號(hào))賦予相應(yīng)的序號(hào)。驅(qū)動(dòng)中可以為不同的編解碼器編寫(xiě)不同的snd_ac97_bus_ops成員函數(shù)中，或者只是在相同的一套成員函數(shù)中通過(guò)ac97.num獲得序號(hào)后再區(qū)分進(jìn)行具體的操作。

2、snd_ac97_bus_ops成員函數(shù)

snd_ac97_bus_ops結(jié)構(gòu)體中的read()和write()成員函數(shù)完成底層的硬件訪問(wèn)，reset()函數(shù)用于復(fù)位編解碼器，wait()函數(shù)用于編解碼器標(biāo)準(zhǔn)初始化過(guò)程中的特定等待，如果芯片要求額外的等待時(shí)間，應(yīng)實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)，init()用于完成編解碼器附加的初始化。代碼清單17.25給出了read()和write()函數(shù)的范例。

代碼清單17.25 snd_ac97_bus_ops結(jié)構(gòu)體中read()和write()函數(shù)范例

1 static unsigned short snd_xxxchip_ac97_read(struct snd_ac97 *ac97， unsigned

2 short reg)

3 {

4 struct xxxchip *chip = ac97-》private_data;

5 。。。

6 return the_register_value; //返回寄存器值

7 }

9 static void snd_xxxchip_ac97_write(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg，

10 unsigned short val)

11 {

12 struct xxxchip *chip = ac97-》private_data;

13 。。。

14 // 將被給的寄存器值寫(xiě)入codec

15 }

3、修改寄存器

如果需要在驅(qū)動(dòng)中訪問(wèn)編解碼器，可使用如下函數(shù)：

void snd_ac97_write(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg， unsigned short value);

int snd_ac97_update(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg， unsigned short value);

int snd_ac97_update_bits(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg， unsigned short mask， unsigned short value);

unsigned short snd_ac97_read(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg);

snd_ac97_update()與void snd_ac97_write()的區(qū)別在于前者在值已經(jīng)設(shè)置的情況下不會(huì)再設(shè)置，而后者則會(huì)再寫(xiě)一次。snd_ac97_update_bits()用于更新寄存器的某些位，由mask決定。

除此之外，還有1個(gè)函數(shù)可用于設(shè)置采樣率：

int snd_ac97_set_rate(struct snd_ac97 *ac97， int reg， unsigned int rate);

這個(gè)函數(shù)的第2個(gè)參數(shù)reg可以是AC97_PCM_MIC_ADC_RATE、AC97_PCM_FRONT_DAC_RATE、 AC97_PCM_LR_ADC_RATE和AC97_SPDIF，對(duì)于AC97_SPDIF而言，寄存器并非真地被改變了，只是相應(yīng)的IEC958狀態(tài)位將被更新。

4、時(shí)鐘調(diào)整

在一些芯片上，編解碼器的時(shí)鐘不是48000而是使用PCI時(shí)鐘以節(jié)省1個(gè)晶體，在這種情況下，我們應(yīng)該改變bus-》clock為相應(yīng)的值，例如intel8x0和es1968包含時(shí)鐘的自動(dòng)測(cè)量函數(shù)。

5、proc文件

ALSA AC97接口會(huì)創(chuàng)建如/proc/asound/card0/codec97#0/ac97#0-0和ac97#0-0+regs這樣的proc文件，通過(guò)這些文件可以察看編解碼器目前的狀態(tài)和寄存器。

如果1個(gè)chip上有多個(gè)codecs，可多次調(diào)用snd_ac97_mixer()。

17.4.5 ALSA用戶空間編程

ALSA驅(qū)動(dòng)的聲卡在用戶空間不宜直接使用文件接口，而應(yīng)使用alsa-lib，代碼清單17.26給出了基于ALSA音頻驅(qū)動(dòng)的最簡(jiǎn)單的放音應(yīng)用程序。

代碼清單17.26 ALSA用戶空間放音程序

1 #include

2 #include

3 #include

5 main(int argc， char *argv[])

6 {

7 int i;

8 int err;

9 short buf[128];

10 snd_pcm_t *playback_handle; //PCM設(shè)備句柄

11 snd_pcm_hw_params_t *hw_params; //硬件信息和PCM流配置

12 //打開(kāi)PCM，最后1個(gè)參數(shù)為0意味著標(biāo)準(zhǔn)配置

13 if ((err = snd_pcm_open(&playback_handle， argv[1]， SND_PCM_STREAM_PLAYBACK， 0)

14 ) 《 0)

15 {

16 fprintf(stderr， “cannot open audio device %s (%s)/n”， argv[1]， snd_strerror

17 (err));

18 exit(1);

19 }

20 //分配snd_pcm_hw_params_t結(jié)構(gòu)體

21 if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params)) 《 0)

22 {

23 fprintf(stderr， “cannot allocate hardware parameter structure (%s)/n”，

24 snd_strerror(err));

25 exit(1);

26 }

27 //初始化hw_params

28 if ((err = snd_pcm_hw_params_any(playback_handle， hw_params)) 《 0)

29 {

30 fprintf(stderr， “cannot initialize hardware parameter structure (%s)/n”，

31 snd_strerror(err));

32 exit(1);

33 }

34 //初始化訪問(wèn)權(quán)限

35 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access(playback_handle， hw_params，

36 SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) 《 0)

37 {

38 fprintf(stderr， “cannot set access type (%s)/n”， snd_strerror(err));

39 exit(1);

40 }

41 //初始化采樣格式

42 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format(playback_handle， hw_params，

43 SND_PCM_FORMAT_S16_LE)) 《 0)

44 {

45 fprintf(stderr， “cannot set sample format (%s)/n”， snd_strerror(err));

46 exit(1);

47 }

48 //設(shè)置采樣率，如果硬件不支持我們?cè)O(shè)置的采樣率，將使用最接近的

49 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(playback_handle， hw_params， 44100，

50 0)) 《 0)

51 {

52 fprintf(stderr， “cannot set sample rate (%s)/n”， snd_strerror(err));

53 exit(1);

54 }

55 //設(shè)置通道數(shù)量

56 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(playback_handle， hw_params， 2)) 《 0)

57 {

58 fprintf(stderr， “cannot set channel count (%s)/n”， snd_strerror(err));

59 exit(1);

60 }

61 //設(shè)置hw_params

62 if ((err = snd_pcm_hw_params(playback_handle， hw_params)) 《 0)

63 {

64 fprintf(stderr， “cannot set parameters (%s)/n”， snd_strerror(err));

65 exit(1);

66 }

67 //釋放分配的snd_pcm_hw_params_t結(jié)構(gòu)體

68 snd_pcm_hw_params_free(hw_params);

69 //完成硬件參數(shù)設(shè)置，使設(shè)備準(zhǔn)備好

70 if ((err = snd_pcm_prepare(playback_handle)) 《 0)

71 {

72 fprintf(stderr， “cannot prepare audio interface for use (%s)/n”，

73 snd_strerror(err));

74 exit(1);

75 }

77 for (i = 0; i 《 10; ++i)

78 {

79 //寫(xiě)音頻數(shù)據(jù)到PCM設(shè)備

80 if ((err = snd_pcm_writei(playback_handle， buf， 128)) != 128)

81 {

82 fprintf(stderr， “write to audio interface failed (%s)/n”， snd_strerror

83 (err));

84 exit(1);

85 }

86 }

87 //關(guān)閉PCM設(shè)備句柄

88 snd_pcm_close(playback_handle);

89 exit(0);

90 }

由上述代碼可以看出，ALSA用戶空間編程的流程與17.3.4節(jié)給出的OSS驅(qū)動(dòng)用戶空間編程的流程基本是一致的，都經(jīng)過(guò)了“打開(kāi)――設(shè)置參數(shù)――讀寫(xiě)音頻數(shù)據(jù)”的過(guò)程，不同在于OSS打開(kāi)的是設(shè)備文件，設(shè)置參數(shù)使用的是Linux ioctl()系統(tǒng)調(diào)用，讀寫(xiě)音頻數(shù)據(jù)使用的是Linux read()、write()文件API，而ALSA則全部使用alsa-lib中的API。

把上述代碼第80行的snd_pcm_writei()函數(shù)替換為snd_pcm_readi()就編程了1個(gè)最簡(jiǎn)單的錄音程序。

代碼清單17.27的程序打開(kāi)1個(gè)音頻接口，配置它為立體聲、16位、44.1khz采樣和基于interleave的讀寫(xiě)。它阻塞等待直接接口準(zhǔn)備好接收放音數(shù)據(jù)，這時(shí)候?qū)?shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)。這種設(shè)計(jì)方法使得程序很容易移植到類似JACK、LADSPA、Coreaudio、VST等callback機(jī)制驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。

代碼清單17.27 ALSA用戶空間放音程序(基于“中斷”)

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

7 snd_pcm_t *playback_handle;

8 short buf[4096];

10 int playback_callback(snd_pcm_sframes_t nframes)

11 {

12 int err;

13 printf(“playback callback called with %u frames/n”， nframes);

14 /* 填充緩沖區(qū) */

15 if ((err = snd_pcm_writei(playback_handle， buf， nframes)) 《 0)

16 {

17 fprintf(stderr， “write failed (%s)/n”， snd_strerror(err));

18 }

20 return err;

21 }

23 main(int argc， char *argv[])

24 {

26 snd_pcm_hw_params_t *hw_params;

27 snd_pcm_sw_params_t *sw_params;

28 snd_pcm_sframes_t frames_to_deliver;

29 int nfds;

30 int err;

31 struct pollfd *pfds;

33 if ((err = snd_pcm_open(&playback_handle， argv[1]， SND_PCM_STREAM_PLAYBACK， 0)

34 ) 《 0)

35 {

36 fprintf(stderr， “cannot open audio device %s (%s)/n”， argv[1]， snd_strerror

37 (err));

38 exit(1);

39 }

41 if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params)) 《 0)

42 {

43 fprintf(stderr， “cannot allocate hardware parameter structure (%s)/n”，

44 snd_strerror(err));

45 exit(1);

46 }

48 if ((err = snd_pcm_hw_params_any(playback_handle， hw_params)) 《 0)

49 {

50 fprintf(stderr， “cannot initialize hardware parameter structure (%s)/n”，

51 snd_strerror(err));

52 exit(1);

53 }

55 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access(playback_handle， hw_params，

56 SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) 《 0)

57 {

58 fprintf(stderr， “cannot set access type (%s)/n”， snd_strerror(err));

59 exit(1);

60 }

62 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format(playback_handle， hw_params，

63 SND_PCM_FORMAT_S16_LE)) 《 0)

64 {

65 fprintf(stderr， “cannot set sample format (%s)/n”， snd_strerror(err));

66 exit(1);

67 }

69 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(playback_handle， hw_params， 44100，

70 0)) 《 0)

71 {

72 fprintf(stderr， “cannot set sample rate (%s)/n”， snd_strerror(err));

73 exit(1);

74 }

76 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(playback_handle， hw_params， 2)) 《 0)

77 {

78 fprintf(stderr， “cannot set channel count (%s)/n”， snd_strerror(err));

79 exit(1);

80 }

82 if ((err = snd_pcm_hw_params(playback_handle， hw_params)) 《 0)

83 {

84 fprintf(stderr， “cannot set parameters (%s)/n”， snd_strerror(err));

85 exit(1);

86 }

88 snd_pcm_hw_params_free(hw_params);

90 /* 告訴ALSA當(dāng)4096個(gè)以上幀可以傳遞時(shí)喚醒我們 */

91 if ((err = snd_pcm_sw_params_malloc(&sw_params)) 《 0)

92 {

93 fprintf(stderr， “cannot allocate software parameters structure (%s)/n”，

94 snd_strerror(err));

95 exit(1);

96 }

97 if ((err = snd_pcm_sw_params_current(playback_handle， sw_params)) 《 0)

98 {

99 fprintf(stderr， “cannot initialize software parameters structure (%s)/n”，

100 snd_strerror(err));

101 exit(1);

102 }

103 /* 設(shè)置4096幀傳遞一次數(shù)據(jù) */

104 if ((err = snd_pcm_sw_params_set_avail_min(playback_handle， sw_params， 4096))

105 《 0)

106 {

107 fprintf(stderr， “cannot set minimum available count (%s)/n”， snd_strerror

108 (err));

109 exit(1);

110 }

111 /* 一旦有數(shù)據(jù)就開(kāi)始播放 */

112 if ((err = snd_pcm_sw_params_set_start_threshold(playback_handle， sw_params，

113 0U)) 《 0)

114 {

115 fprintf(stderr， “cannot set start mode (%s)/n”， snd_strerror(err));

116 exit(1);

117 }

118 if ((err = snd_pcm_sw_params(playback_handle， sw_params)) 《 0)

119 {

120 fprintf(stderr， “cannot set software parameters (%s)/n”， snd_strerror(err));

121 exit(1);

122 }

123

124 /* 每4096幀接口將中斷內(nèi)核，ALSA將很快喚醒本程序 */

125

126 if ((err = snd_pcm_prepare(playback_handle)) 《 0)

127 {

128 fprintf(stderr， “cannot prepare audio interface for use (%s)/n”，

129 snd_strerror(err));

130 exit(1);

131 }

132

133 while (1)

134 {

135

136 /* 等待，直到接口準(zhǔn)備好傳遞數(shù)據(jù)，或者1秒超時(shí)發(fā)生 */

137 if ((err = snd_pcm_wait(playback_handle， 1000)) 《 0)

138 {

139 fprintf(stderr， “poll failed (%s)/n”， strerror(errno));

140 break;

141 }

142

143 /* 查出有多少空間可放置playback數(shù)據(jù) */

144 if ((frames_to_deliver = snd_pcm_avail_update(playback_handle)) 《 0)

145 {

146 if (frames_to_deliver == - EPIPE)

147 {

148 fprintf(stderr， “an xrun occured/n”);

149 break;

150 }

151 else

152 {

153 fprintf(stderr， “unknown ALSA avail update return value (%d)/n”，

154 frames_to_deliver);

155 break;

156 }

157 }

158

159 frames_to_deliver = frames_to_deliver 》 4096 ? 4096 ： frames_to_deliver;

160

161 /* 傳遞數(shù)據(jù) */

162 if (playback_callback(frames_to_deliver) != frames_to_deliver)

163 {

164 fprintf(stderr， “playback callback failed/n”);

165 break;

166 }

167 }

168

169 snd_pcm_close(playback_handle);

170 exit(0);

171 }

17.5實(shí)例1：S3C2410+UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)

17.5.1 S3C2410與UDA1341接口硬件描述

如圖17.7，S3C2410處理器內(nèi)置了IIS總線接口，S3C2410的IIS總線時(shí)鐘信號(hào)SCK與Philip公司的UDA1341的BCK連接，字段選擇連接于WS引腳。UDA1341提供兩個(gè)音頻通道，分別用于輸入和輸出，對(duì)應(yīng)的引腳連接：IIS總線的音頻輸出IISSDO對(duì)應(yīng)于UDA1341的音頻輸入;IIS總線的音頻輸入IISSDI對(duì)應(yīng)于UDA1341的音頻輸出。UDA1341的L3接口相當(dāng)于一個(gè)混音器控制接口，可以用來(lái)控制輸入/輸出音頻信號(hào)的音量大小、低音等。L3接口的引腳L3MODE、L3DATA、L3CLOCK分別連接到S3C2410的3個(gè)GPIO來(lái)控制。

Philips 公司的UDA1341支持IIS總線數(shù)據(jù)格式，采用位元流轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，完成聲音信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，具有可編程增益放大器和數(shù)字自動(dòng)增益控制器，其低功耗、低電壓的特點(diǎn)使其非常適合用于MD/CD、筆記本電腦等便攜式設(shè)備。UDA1341對(duì)外提供2組音頻信號(hào)輸入接口，每組包括左右2個(gè)聲道。

圖17.8 UDA1341 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖17.8所示，2組音頻輸入在UDA1341內(nèi)部的處理存在很大差別：第一組音頻信號(hào)輸入后經(jīng)過(guò)1個(gè)0 dB/6 dB開(kāi)關(guān)后采樣送入數(shù)字混音器：第二組音頻信號(hào)輸入后先經(jīng)過(guò)可編程增益放大器(PGA)，然后再進(jìn)行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)要再經(jīng)過(guò)數(shù)字自動(dòng)增益控制器(AGC)送入數(shù)字混音器。設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)選用第二組輸入音頻信號(hào)，這樣可以通過(guò)軟件的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)輸入音量大小的調(diào)節(jié)。顯然選用第二組可以通過(guò)L3總線接口控制AGC來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，選擇通道2還可以通過(guò)PGA對(duì)從MIC輸入的信號(hào)進(jìn)行片內(nèi)放大。

S3C2410與UDA1341之間的IIS接口有3種工作方式：

• 正常傳輸模式。該模式下使用IISCON寄存器對(duì)FIFO進(jìn)行控制，CPU通過(guò)輪詢方式訪問(wèn)FIFO寄存器，以完成對(duì)FIFO緩存?zhèn)鬏敾蚪邮盏奶幚怼?/p>

• DMA模式。通過(guò)設(shè)置IISFCON寄存器使IIS接口工作于這種模式。在該模式下，F(xiàn)IFO寄存器組的控制權(quán)掌握在DMA控制器上，當(dāng)FIFO滿時(shí)，由DMA控制器對(duì)FIFO中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。DMA模式的選擇由IISCON寄存器的第4和第5位控制。

• 傳輸/接收模式。該模式下，IIS數(shù)據(jù)線將通過(guò)雙通道DMA同時(shí)接收和發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。在OSS驅(qū)動(dòng)中，將使用此模式。

17.5.2注冊(cè)dsp和mixer接口

如代碼清單17.28，在UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的模塊加載函數(shù)中，將完成如下工作：

• 初始化IIS接口硬件，設(shè)置L3總線對(duì)應(yīng)的GPIO。

• 申請(qǐng)用于音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄MA通道。

• 初始化UDA1341到恰當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ健?/p>

• 注冊(cè)dsp和mixer接口。

代碼清單17.28 UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)模塊加載函數(shù)

1 //音頻(dsp)文件操作

2 static struct file_operations smdk2410_audio_fops =

3 {

4 llseek： smdk2410_audio_llseek，

5 write： smdk2410_audio_write，

6 read： smdk2410_audio_read，

7 poll： smdk2410_audio_poll，

8 ioctl： smdk2410_audio_ioctl，

9 open： smdk2410_audio_open，

10 release： smdk2410_audio_release

11 };

12 //混音器文件操作

13 static struct file_operations smdk2410_mixer_fops =

14 {

15 ioctl： smdk2410_mixer_ioctl，

16 open： smdk2410_mixer_open，

17 release： smdk2410_mixer_release

18 };

20 int __init s3c2410_uda1341_init(void)

21 {

22 unsigned long flags;

24 local_irq_save(flags);

26 /* 設(shè)置IIS接口引腳GPIO */

28 set_gpio_ctrl(GPIO_L3CLOCK); // GPB 4： L3CLOCK，輸出

29 set_gpio_ctrl(GPIO_L3DATA); // GPB 3： L3DATA，輸出

30 set_gpio_ctrl(GPIO_L3MODE); // GPB 2： L3MODE，輸出

33 set_gpio_ctrl(GPIO_E3 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDI); //GPE 3： IISSDI

34 set_gpio_ctrl(GPIO_E0 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDI); //GPE 0： IISLRCK

35 set_gpio_ctrl(GPIO_E1 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSCLK); //GPE 1:IISSCLK

36 set_gpio_ctrl(GPIO_E2 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_CDCLK); //GPE 2： CDCLK

37 set_gpio_ctrl(GPIO_E4 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDO); //GPE 4： IISSDO

39 local_irq_restore(flags);

41 init_uda1341();

43 /* 輸出流采樣DMA通道2 */

44 output_stream.dma_ch = DMA_CH2;

46 if (audio_init_dma(&output_stream， “UDA1341 out”))

47 {

48 audio_clear_dma(&output_stream);

49 printk(KERN_WARNING AUDIO_NAME_VERBOSE “： unable to get DMA channels/n”);

50 return - EBUSY;

51 }

52 /* 輸入流采樣DMA通道1 */

53 input_stream.dma_ch = DMA_CH1;

55 if (audio_init_dma(&input_stream， “UDA1341 in”))

56 {

57 audio_clear_dma(&input_stream);

58 printk(KERN_WARNING AUDIO_NAME_VERBOSE “： unable to get DMA channels/n”);

59 return - EBUSY;

60 }

62 /* 注冊(cè)dsp和mixer設(shè)備接口 */

63 audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops， - 1);

64 audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops， - 1);

66 printk(AUDIO_NAME_VERBOSE “ initialized/n”);

68 return 0;

69 }

UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的模塊卸載函數(shù)中，將完成與模塊加載函數(shù)相反的工作，如代碼清單17.29。

代碼清單17.29 UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)模塊卸載函數(shù)

1 void __exit s3c2410_uda1341_exit(void)

2 {

3 //注銷dsp和mixer設(shè)備接口

4 unregister_sound_dsp(audio_dev_dsp);

5 unregister_sound_mixer(audio_dev_mixer);

7 //注銷DMA通道

8 audio_clear_dma(&output_stream);

9 audio_clear_dma(&input_stream); /* input */

10 printk(AUDIO_NAME_VERBOSE “ unloaded/n”);

11 }

17.5.3 mixer接口IO控制函數(shù)

UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的ioctl()函數(shù)處理多個(gè)mixer命令，如SOUND_MIXER_INFO、 SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS、SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME等，用于獲得或設(shè)置音量和增益等信息，如代碼清單17.30所示。

代碼清單17.30 UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)ioctl()函數(shù)

1 static int smdk2410_mixer_ioctl(struct inode *inode， struct file *file，

2 unsigned int cmd， unsigned long arg)

3 {

4 int ret;

5 long val = 0;

7 switch (cmd)

8 {

9 case SOUND_MIXER_INFO： //獲得mixer信息

10 {

11 mixer_info info;

12 strncpy(info.id， “UDA1341”， sizeof(info.id));

13 strncpy(info.name， “Philips UDA1341”， sizeof(info.name));

14 info.modify_counter = audio_mix_modcnt;

15 return copy_to_user((void*)arg， &info， sizeof(info));

16 }

18 case SOUND_OLD_MIXER_INFO：

19 {

20 _old_mixer_info info;

21 strncpy(info.id， “UDA1341”， sizeof(info.id));

22 strncpy(info.name， “Philips UDA1341”， sizeof(info.name));

23 return copy_to_user((void*)arg， &info， sizeof(info));

24 }

26 case SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS://獲取設(shè)備對(duì)立體聲的支持

27 return put_user(0， (long*)arg);

29 case SOUND_MIXER_READ_CAPS： //獲取聲卡能力

30 val = SOUND_CAP_EXCL_INPUT;

31 return put_user(val， (long*)arg);

33 case SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME： //設(shè)置音量

34 ret = get_user(val， (long*)arg);

35 if (ret)

36 return ret;

37 uda1341_volume = 63-(((val &0xff) + 1) *63) / 100;

38 uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);

39 uda1341_l3_data(uda1341_volume);

40 break;

42 case SOUND_MIXER_READ_VOLUME： //獲取音量

43 val = ((63-uda1341_volume) *100) / 63;

44 val |= val 《《 8;

45 return put_user(val， (long*)arg);

47 case SOUND_MIXER_READ_IGAIN： //獲得增益

48 val = ((31-mixer_igain) *100) / 31;

49 return put_user(val， (int*)arg);

51 case SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN： //設(shè)置增益

52 ret = get_user(val， (int*)arg);

53 if (ret)

54 return ret;

55 mixer_igain = 31-(val *31 / 100);

56 /* 使用mixer增益通道1 */

57 uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);

58 uda1341_l3_data(EXTADDR(EXT0));

59 uda1341_l3_data(EXTDATA(EXT0_CH1_GAIN(mixer_igain)));

60 break;

62 default：

63 DPRINTK(“mixer ioctl %u unknown/n”， cmd);

64 return - ENOSYS;

65 }

67 audio_mix_modcnt++;

68 return 0;

69 }

17.5.4 dsp接口音頻數(shù)據(jù)傳輸

OSS聲卡驅(qū)動(dòng)中，dsp接口的讀寫(xiě)函數(shù)是核心中的核心，直接對(duì)應(yīng)著錄音和放音的流程。

OSS 的讀函數(shù)存在一個(gè)與普通字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)讀函數(shù)不同的地方，那就是一般而言，對(duì)于普通字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，如果用戶要求讀count個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上只有 count1字節(jié)可獲得(count1《 count)時(shí)，它會(huì)將這count1字節(jié)拷貝給用戶后即返回count1;而dsp接口的讀函數(shù)會(huì)分次拷貝，如果第1次不能滿足，它會(huì)等待第2次，直到 “count1 + count2 + 。。。 = count”為止再返回count。這種設(shè)計(jì)是合理的，因?yàn)镺SS驅(qū)動(dòng)應(yīng)該負(fù)責(zé)音頻數(shù)據(jù)的流量控制。代碼清單17.31給出了UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的讀函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

代碼清單17.31 UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的讀函數(shù)

1 static ssize_t smdk2410_audio_read(struct file *file， char *buffer， size_t

2 count， loff_t *ppos)

3 {

4 const char *buffer0 = buffer;

5 audio_stream_t *s = &input_stream; //得到數(shù)據(jù)區(qū)的指針

6 int chunksize， ret = 0;

8 DPRINTK(“audio_read： count=%d/n”， count);

10 if (ppos != &file-》f_pos)

11 return - ESPIPE;

13 if (!s-》buffers)

14 {

15 int i;

17 if (audio_setup_buf(s))

18 return - ENOMEM;

19 //依次從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)

20 for (i = 0; i 《 s-》nbfrags; i++)

21 {

22 audio_buf_t *b = s-》buf;

23 down(&b-》sem);

24 s3c2410_dma_queue_buffer(s-》dma_ch， (void*)b， b-》dma_addr， s-》fragsize，

25 DMA_BUF_RD);

26 NEXT_BUF(s， buf);

27 }

28 }

30 //滿足用戶的所有讀需求

31 while (count 》 0)

32 {

33 audio_buf_t *b = s-》buf;

35 if (file-》f_flags &O_NONBLOCK) //非阻塞

36 {

37 ret = - EAGAIN;

38 if (down_trylock(&b-》sem))

39 break;

40 }

41 else

42 {

43 ret = - ERESTARTSYS;

44 if (down_interruptible(&b-》sem))

45 break;

46 }

48 chunksize = b-》size;

49 //從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)

50 if (chunksize 》 count)

51 chunksize = count;

52 DPRINTK(“read %d from %d/n”， chunksize， s-》buf_idx);

53 if (copy_to_user(buffer， b-》start + s-》fragsize - b-》size， //調(diào)用拷貝函數(shù)

54 chunksize))

55 {

56 up(&b-》sem);

57 return - EFAULT;

58 }

59 b-》size -= chunksize;

61 buffer += chunksize;

62 count -= chunksize; //已經(jīng)給用戶拷貝了一部分，count減少

63 if (b-》size 》 0)

64 {

65 up(&b-》sem);

66 break;

67 }

68 //將緩存區(qū)釋放

69 s3c2410_dma_queue_buffer(s-》dma_ch， (void*)b， b-》dma_addr， s-》fragsize，

70 DMA_BUF_RD);

72 NEXT_BUF(s， buf);

73 }

75 if ((buffer - buffer0))

76 ret = buffer - buffer0;

78 return ret;

79 }

OSS驅(qū)動(dòng)dsp接口的寫(xiě)函數(shù)與讀函數(shù)類似，一般來(lái)說(shuō)，它也應(yīng)該滿足用戶的所有寫(xiě)需求后再返回，如代碼清單17.32。

代碼清單17.32 UDA1341 OSS驅(qū)動(dòng)的寫(xiě)函數(shù)

1 static ssize_t smdk2410_audio_write(struct file *file， const char *buffer，

2 size_t count， loff_t *ppos)

3 {

4 const char *buffer0 = buffer;

5 audio_stream_t *s = &output_stream;

6 int chunksize， ret = 0;

8 DPRINTK(“audio_write ： start count=%d/n”， count);

10 switch (file-》f_flags &O_ACCMODE)

11 {

12 case O_WRONLY： //只寫(xiě)

13 case O_RDWR： //讀寫(xiě)

14 break;

15 default： //只讀不合法

16 return - EPERM;

17 }

18 //設(shè)置DMA緩沖區(qū)

19 if (!s-》buffers && audio_setup_buf(s))

20 return - ENOMEM;

22 count &= ~0x03;

24 while (count 》 0) //直到滿足用戶的所有寫(xiě)需求

25 {

26 audio_buf_t *b = s-》buf;

27 //非阻塞訪問(wèn)

28 if (file-》f_flags &O_NONBLOCK)

29 {

30 ret = - EAGAIN;

31 if (down_trylock(&b-》sem))

32 break;

33 }

34 else

35 {

36 ret = - ERESTARTSYS;

37 if (down_interruptible(&b-》sem))

38 break;

39 }

40 //從用戶空間拷貝音頻數(shù)據(jù)

41 if (audio_channels == 2)

42 {

43 chunksize = s-》fragsize - b-》size;

44 if (chunksize 》 count)

45 chunksize = count;

46 DPRINTK(“write %d to %d/n”， chunksize， s-》buf_idx);

47 if (copy_from_user(b-》start + b-》size， buffer， chunksize))

48 {

49 up(&b-》sem);

50 return - EFAULT;

51 }

52 b-》size += chunksize;

53 }

54 else

55 {

56 chunksize = (s-》fragsize - b-》size) 》》 1;

58 if (chunksize 》 count)

59 chunksize = count;

60 DPRINTK(“write %d to %d/n”， chunksize *2， s-》buf_idx);

61 if (copy_from_user_mono_stereo(b-》start + b-》size， buffer， chunksize))

62 {

63 up(&b-》sem);

64 return - EFAULT;

65 }

67 b-》size += chunksize * 2;

68 }

70 buffer += chunksize;

71 count -= chunksize; //已經(jīng)從用戶拷貝了一部分，count減少

72 if (b-》size 《 s-》fragsize)

73 {

74 up(&b-》sem);

75 break;

76 }

77 //發(fā)起DMA操作

78 s3c2410_dma_queue_buffer(s-》dma_ch， (void*)b， b-》dma_addr， b-》size，

79 DMA_BUF_WR);

80 b-》size = 0;

81 NEXT_BUF(s， buf);

82 }

84 if ((buffer - buffer0))

85 ret = buffer - buffer0;

87 DPRINTK(“audio_write ： end count=%d/n/n”， ret);

89 return ret;

90 }

17.6實(shí)例2：SA1100+ UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)

17.6.1 card注冊(cè)與注銷

同樣是UDA1341芯片，如果以ALSA體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)它的驅(qū)動(dòng)，會(huì)和OSS大不一樣。如17.4.1節(jié)所言，在模塊初始化和卸載的時(shí)候，需要注冊(cè)和注銷card，另外在模塊加載的時(shí)候，也會(huì)注冊(cè)mixer和pcm組件，如代碼清單17.33。

代碼清單17.33 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)模塊初始化與卸載

1 static int __init sa11xx_uda1341_probe(struct platform_device *devptr)

2 {

3 int err;

4 struct snd_card *card;

5 struct sa11xx_uda1341 *chip;

7 /* 新建card */

8 card = snd_card_new(-1， id， THIS_MODULE， sizeof(struct sa11xx_uda1341));

9 if (card == NULL)

10 return -ENOMEM;

12 chip = card-》private_data;

13 spin_lock_init(&chip-》s[0].dma_lock);

14 spin_lock_init(&chip-》s[1].dma_lock);

16 card-》private_free = snd_sa11xx_uda1341_free;//card私有數(shù)據(jù)釋放

17 chip-》card = card;

18 chip-》samplerate = AUDIO_RATE_DEFAULT;

20 // 注冊(cè)control(mixer)接口

21 if ((err = snd_chip_uda1341_mixer_new(card， &chip-》uda1341)))

22 goto nodev;

24 // 注冊(cè)PCM接口

25 if ((err = snd_card_sa11xx_uda1341_pcm(chip， 0)) 《 0)

26 goto nodev;

28 strcpy(card-》driver， “UDA1341”);

29 strcpy(card-》shortname， “H3600 UDA1341TS”);

30 sprintf(card-》longname， “Compaq iPAQ H3600 with Philips UDA1341TS”);

32 snd_card_set_dev(card， &devptr-》dev);

33 //注冊(cè)card

34 if ((err = snd_card_register(card)) == 0) {

35 printk( KERN_INFO “iPAQ audio support initialized/n” );

36 platform_set_drvdata(devptr， card);

37 return 0;

38 }

40 nodev：

41 snd_card_free(card);

42 return err;

43 }

45 static int __devexit sa11xx_uda1341_remove(struct platform_device *devptr)

46 {

47 //釋放card

48 snd_card_free(platform_get_drvdata(devptr));

49 platform_set_drvdata(devptr， NULL);

50 return 0;

51 }

17.6.2 PCM設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

PCM組件直接對(duì)應(yīng)著ALSA驅(qū)動(dòng)的錄音和放音，從17.4.2節(jié)的描述可知，驅(qū)動(dòng)從需要定義對(duì)應(yīng)相應(yīng)的snd_pcm_hardware結(jié)構(gòu)體進(jìn)行PCM設(shè)備硬件描述，如代碼清單17.34。

代碼清單17.34 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)PCM接口snd_pcm_hardware結(jié)構(gòu)體

1 static struct snd_pcm_hardware snd_sa11xx_uda1341_capture =

2 {

3 .info = (SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |

4 SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER |

5 SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID |

6 SNDRV_PCM_INFO_PAUSE | SNDRV_PCM_INFO_RESUME)，

7 .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE，

8 .rates = (SNDRV_PCM_RATE_8000 | SNDRV_PCM_RATE_16000 |/

9 SNDRV_PCM_RATE_22050 | SNDRV_PCM_RATE_32000 |/

10 SNDRV_PCM_RATE_44100 | SNDRV_PCM_RATE_48000 |/

11 SNDRV_PCM_RATE_KNOT)，

12 .rate_min = 8000，

13 .rate_max = 48000，

14 .channels_min = 2，

15 .channels_max = 2，

16 .buffer_bytes_max = 64*1024，

17 .period_bytes_min = 64，

18 .period_bytes_max = DMA_BUF_SIZE，

19 .periods_min = 2，

20 .periods_max = 255，

21 .fifo_size = 0，

22 };

24 static struct snd_pcm_hardware snd_sa11xx_uda1341_playback =

25 {

26 .info = (SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |

27 SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER |

28 SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID |

29 SNDRV_PCM_INFO_PAUSE | SNDRV_PCM_INFO_RESUME)，

30 .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE，

31 .rates = (SNDRV_PCM_RATE_8000 | SNDRV_PCM_RATE_16000 |/

32 SNDRV_PCM_RATE_22050 | SNDRV_PCM_RATE_32000 |/

33 SNDRV_PCM_RATE_44100 | SNDRV_PCM_RATE_48000 |/

34 SNDRV_PCM_RATE_KNOT)，

35 .rate_min = 8000，

36 .rate_max = 48000，

37 .channels_min = 2，

38 .channels_max = 2，

39 .buffer_bytes_max = 64*1024，

40 .period_bytes_min = 64，

41 .period_bytes_max = DMA_BUF_SIZE，

42 .periods_min = 2，

43 .periods_max = 255，

44 .fifo_size = 0，

45 };

PCM接口的主要函數(shù)被封裝在snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體內(nèi)，UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)對(duì)snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體的定義如代碼清單17.35。

代碼清單17.35 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)PCM接口snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體

1 static struct snd_pcm_ops snd_card_sa11xx_uda1341_playback_ops =

2 {

3 .open = snd_card_sa11xx_uda1341_open，

4 .close = snd_card_sa11xx_uda1341_close，

5 .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl，

6 .hw_params = snd_sa11xx_uda1341_hw_params，

7 .hw_free = snd_sa11xx_uda1341_hw_free，

8 .prepare = snd_sa11xx_uda1341_prepare，

9 .trigger = snd_sa11xx_uda1341_trigger，

10 .pointer = snd_sa11xx_uda1341_pointer，

11 };

13 static struct snd_pcm_ops snd_card_sa11xx_uda1341_capture_ops =

14 {

15 .open = snd_card_sa11xx_uda1341_open，

16 .close = snd_card_sa11xx_uda1341_close，

17 .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl，

18 .hw_params = snd_sa11xx_uda1341_hw_params，

19 .hw_free = snd_sa11xx_uda1341_hw_free，

20 .prepare = snd_sa11xx_uda1341_prepare，

21 .trigger = snd_sa11xx_uda1341_trigger，

22 .pointer = snd_sa11xx_uda1341_pointer，

23 };

代碼清單17.33第25行調(diào)用的snd_card_sa11xx_uda1341_pcm()即是PCM組件的“構(gòu)造函數(shù)”，其實(shí)現(xiàn)如代碼清單17.36。

代碼清單17.36 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)PCM組件構(gòu)造函數(shù)

1 static int __init snd_card_sa11xx_uda1341_pcm(struct sa11xx_uda1341 *sa11xx_uda1341， int device)

2 {

3 struct snd_pcm *pcm;

4 int err;

5 /* 新建pcm設(shè)備，playback和capture都為1個(gè) */

6 if ((err = snd_pcm_new(sa11xx_uda1341-》card， “UDA1341 PCM”， device， 1， 1， &pcm)) 《 0)

7 return err;

9 /* 建立初始緩沖區(qū)并設(shè)置dma_type為isa */

10 snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(pcm， SNDRV_DMA_TYPE_DEV，

11 snd_dma_isa_data()，

12 64*1024， 64*1024);

13 /* 設(shè)置pcm的操作 */

14 snd_pcm_set_ops(pcm， SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK， snd_card_sa11xx_uda1341_playback_ops);

15 snd_pcm_set_ops(pcm， SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE， &snd_card_sa11xx_uda1341_capture_ops);

16 pcm-》private_data = sa11xx_uda1341;

17 pcm-》info_flags = 0;

18 strcpy(pcm-》name， “UDA1341 PCM”);

20 sa11xx_uda1341_audio_init(sa11xx_uda1341);

22 /* 設(shè)置DMA控制器 */

23 audio_dma_request(&sa11xx_uda1341-》s[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK]， audio_dma_callback);

24 audio_dma_request(&sa11xx_uda1341-》s[SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE]， audio_dma_callback);

26 sa11xx_uda1341-》pcm = pcm;

28 return 0;

29 }

在snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體的打開(kāi)成員函數(shù)中，需要根據(jù)具體的子流賦值snd_pcm_runtime的hw，如代碼清單17.37。

代碼清單17.37 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體open/close成員函數(shù)

1 static int snd_card_sa11xx_uda1341_open(struct snd_pcm_substream *substream)

2 {

3 struct sa11xx_uda1341 *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);

4 struct snd_pcm_runtime *runtime = substream-》runtime;

5 int stream_id = substream-》pstr-》stream;

6 int err;

8 chip-》s[stream_id].stream = substream;

10 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK) //播放子流

11 runtime-》hw = snd_sa11xx_uda1341_playback;

12 else //錄音子流

13 runtime-》hw = snd_sa11xx_uda1341_capture;

14 if ((err = snd_pcm_hw_constraint_integer(runtime， SNDRV_PCM_HW_PARAM_PERIODS)) 《 0)

15 return err;

16 if ((err = snd_pcm_hw_constraint_list(runtime， 0， SNDRV_PCM_HW_PARAM_RATE，&hw_constraints_rates)) 《 0)

17 return err;

19 return 0;

20 }

22 static int snd_card_sa11xx_uda1341_close(struct snd_pcm_substream *substream)

23 {

24 struct sa11xx_uda1341 *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);

26 chip-》s[substream-》pstr-》stream].stream = NULL;

27 return 0;

28 }

在snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體的trigger()成員函數(shù)中，控制播放和錄音的啟/停、掛起/恢復(fù)，如代碼清單17.38。

代碼清單17.38 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體trigger成員函數(shù)

1 static int snd_sa11xx_uda1341_trigger(struct snd_pcm_substream *substream， int

2 cmd)

3 {

4 struct sa11xx_uda1341 *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);

5 int stream_id = substream-》pstr-》stream;

6 struct audio_stream *s = &chip-》s[stream_id];

7 struct audio_stream *s1 = &chip-》s[stream_id ^ 1];

8 int err = 0;

10 /* 注意本地中斷已經(jīng)被中間層代碼禁止 */

11 spin_lock(&s-》dma_lock);

12 switch (cmd)

13 {

14 case SNDRV_PCM_TRIGGER_START://開(kāi)啟PCM

15 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE && !s1-》active) //開(kāi)啟錄音，不在播放

16 {

17 s1-》tx_spin = 1;

18 audio_process_dma(s1);

19 }

20 else

21 {

22 s-》tx_spin = 0;

23 }

25 /* 被請(qǐng)求的流啟動(dòng) */

26 s-》active = 1;

27 audio_process_dma(s);

28 break;

29 case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP：

30 /* 被請(qǐng)求的流關(guān)閉 */

31 audio_stop_dma(s);

32 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK && s1-》active) //在錄音時(shí)開(kāi)啟播放

33 {

34 s-》tx_spin = 1;

35 audio_process_dma(s); //啟動(dòng)DMA

36 }

37 else

38 {

39 if (s1-》tx_spin)

40 {

41 s1-》tx_spin = 0;

42 audio_stop_dma(s1); //停止DMA

43 }

44 }

46 break;

47 case SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND： //掛起

48 s-》active = 0;

49 #ifdef HH_VERSION

50 sa1100_dma_stop(s-》dmach); //停止DMA

51 #endif

52 s-》old_offset = audio_get_dma_pos(s) + 1;

53 #ifdef HH_VERSION

54 sa1100_dma_flush_all(s-》dmach);

55 #endif

56 s-》periods = 0;

57 break;

58 case SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME： //恢復(fù)

59 s-》active = 1;

60 s-》tx_spin = 0;

61 audio_process_dma(s); //開(kāi)啟DMA

62 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE && !s1-》active)

63 {

64 s1-》tx_spin = 1;

65 audio_process_dma(s1);

66 }

67 break;

68 case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH： //暫停

69 #ifdef HH_VERSION

70 sa1100_dma_stop(s-》dmach); //停止DMA

71 #endif

72 s-》active = 0;

73 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK)

74 {

75 if (s1-》active)

76 {

77 s-》tx_spin = 1;

78 s-》old_offset = audio_get_dma_pos(s) + 1;

79 #ifdef HH_VERSION

80 sa1100_dma_flush_all(s-》dmach);

81 #endif

82 audio_process_dma(s); //開(kāi)啟DMA

83 }

84 }

85 else

86 {

87 if (s1-》tx_spin)

88 {

89 s1-》tx_spin = 0;

90 #ifdef HH_VERSION

91 sa1100_dma_flush_all(s1-》dmach);

92 #endif

93 }

94 }

95 break;

96 case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE： //暫停釋放

97 s-》active = 1;

98 if (s-》old_offset)

99 {

100 s-》tx_spin = 0;

101 audio_process_dma(s);

102 break;

103 }

104 if (stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE && !s1-》active)

105 {

106 s1-》tx_spin = 1;

107 audio_process_dma(s1);

108 }

109 #ifdef HH_VERSION

110 sa1100_dma_resume(s-》dmach);

111 #endif

112 break;

113 default：

114 err = - EINVAL;

115 break;

116 }

117 spin_unlock(&s-》dma_lock);

118 return err;

119 }

snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體中其它的hw_params()、prepare()、pointer()等成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，這里不再贅述。

17.6.3 控制接口的實(shí)現(xiàn)

代碼清單17.33第21行調(diào)用的snd_chip_uda1341_mixer_new()可以認(rèn)為是UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)mixer控制組件的“構(gòu)造函數(shù)”，其中會(huì)創(chuàng)建的控制元素的定義如代碼清單17.39，包括一些枚舉和單值元素。

代碼清單17.39 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)控制接口snd_kcontrol_new結(jié)構(gòu)體

1 #define UDA1341_SINGLE(xname， where， reg， shift， mask， invert) /

2 { .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER， .name = xname， .info = snd_uda1341_info_single， /

3 .get = snd_uda1341_get_single， .put = snd_uda1341_put_single， /

4 .private_value = where | (reg 《《 5) | (shift 《《 9) | (mask 《《 12) | (invert 《《 18) /

5 }

7 #define UDA1341_ENUM(xname， where， reg， shift， mask， invert) /

8 { .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER， .name = xname， .info = snd_uda1341_info_enum， /

9 .get = snd_uda1341_get_enum， .put = snd_uda1341_put_enum， /

10 .private_value = where | (reg 《《 5) | (shift 《《 9) | (mask 《《 12) | (invert 《《 18) /

11 }

13 static struct snd_kcontrol_new snd_uda1341_controls[] =

14 {

15 UDA1341_SINGLE(“Master Playback Switch”， CMD_MUTE， data0_2， 2， 1， 1)，

16 UDA1341_SINGLE(“Master Playback Volume”， CMD_VOLUME， data0_0， 0， 63， 1)，

18 UDA1341_SINGLE(“Bass Playback Volume”， CMD_BASS， data0_1， 2， 15， 0)，

19 UDA1341_SINGLE(“Treble Playback Volume”， CMD_TREBBLE， data0_1， 0， 3， 0)，

21 UDA1341_SINGLE(“Input Gain Switch”， CMD_IGAIN， stat1， 5， 1， 0)，

22 UDA1341_SINGLE(“Output Gain Switch”， CMD_OGAIN， stat1， 6， 1， 0)，

24 UDA1341_SINGLE(“Mixer Gain Channel 1 Volume”， CMD_CH1， ext0， 0， 31， 1)，

25 UDA1341_SINGLE(“Mixer Gain Channel 2 Volume”， CMD_CH2， ext1， 0， 31， 1)，

27 UDA1341_SINGLE(“Mic Sensitivity Volume”， CMD_MIC， ext2， 2， 7， 0)，

29 UDA1341_SINGLE(“AGC Output Level”， CMD_AGC_LEVEL， ext6， 0， 3， 0)，

30 UDA1341_SINGLE(“AGC Time Constant”， CMD_AGC_TIME， ext6， 2， 7， 0)，

31 UDA1341_SINGLE(“AGC Time Constant Switch”， CMD_AGC， ext4， 4， 1， 0)，

33 UDA1341_SINGLE(“DAC Power”， CMD_DAC， stat1， 0， 1， 0)，

34 UDA1341_SINGLE(“ADC Power”， CMD_ADC， stat1， 1， 1， 0)，

36 UDA1341_ENUM(“Peak detection”， CMD_PEAK， data0_2， 5， 1， 0)，

37 UDA1341_ENUM(“De-emphasis”， CMD_DEEMP， data0_2， 3， 3， 0)，

38 UDA1341_ENUM(“Mixer mode”， CMD_MIXER， ext2， 0， 3， 0)，

39 UDA1341_ENUM(“Filter mode”， CMD_FILTER， data0_2， 0， 3， 0)，

41 UDA1341_2REGS(“Gain Input Amplifier Gain (channel 2)”， CMD_IG， ext4， ext5， 0， 0， 3， 31， 0)，

42 };

從上述代碼中宏UDA1341_SINGLE和UDA1341_ENUM的定義可知，單值元素的info()、get()、put()成員函數(shù)分別為 snd_uda1341_info_single()、snd_uda1341_get_single()和 snd_uda1341_put_single();枚舉元素的info()、get()、put()成員函數(shù)分別為 snd_uda1341_info_enum()、snd_uda1341_get_enum()、和snd_uda1341_put_enum()。作為例子，代碼清單17.40給出了單值元素相關(guān)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

代碼清單17.40 UDA1341 ALSA驅(qū)動(dòng)控制接口單值元素info/get/put函數(shù)

1 static int snd_uda1341_info_single(struct snd_kcontrol *kcontrol， struct

2 snd_ctl_elem_info *uinfo)

3 {

4 int mask = (kcontrol-》private_value 》》 12) &63;

6 uinfo-》type = mask == 1 ? SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN ：

7 SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_INTEGER;

8 uinfo-》count = 1; //數(shù)量為1

9 uinfo-》value.integer.min = 0; //最小值

10 uinfo-》value.integer.max = mask; //最大值

11 return 0;

12 }

14 static int snd_uda1341_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol， struct

15 snd_ctl_elem_value *ucontrol)

16 {

17 struct l3_client *clnt = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

18 struct uda1341 *uda = clnt-》driver_data;

19 int where = kcontrol-》private_value &31;

20 int mask = (kcontrol-》private_value 》》 12) &63;

21 int invert = (kcontrol-》private_value 》》 18) &1;

23 ucontrol-》value.integer.value[0] = uda-》cfg[where]; //返回給ucontrol

24 if (invert) //如果反轉(zhuǎn)

25 ucontrol-》value.integer.value[0] = mask - ucontrol-》value.integer.value[0];

27 return 0;

28 }

30 static int snd_uda1341_put_single(struct snd_kcontrol *kcontrol， struct

31 snd_ctl_elem_value *ucontrol)

32 {

33 struct l3_client *clnt = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

34 struct uda1341 *uda = clnt-》driver_data;

35 int where = kcontrol-》private_value &31;

36 int reg = (kcontrol-》private_value 》》 5) &15;

37 int shift = (kcontrol-》private_value 》》 9) &7;

38 int mask = (kcontrol-》private_value 》》 12) &63;

39 int invert = (kcontrol-》private_value 》》 18) &1;

40 unsigned short val;

42 val = (ucontrol-》value.integer.value[0] &mask);//從ucontrol獲得值

43 if (invert) //如果反轉(zhuǎn)

44 val = mask - val;

46 uda-》cfg[where] = val;

47 return snd_uda1341_update_bits(clnt， reg， mask， shift， val， FLUSH);//更新位

48 }

17.7實(shí)例3：PXA255+AC97 ALSA驅(qū)動(dòng)

Intel 公司的XScale PXA255是一款基于ARM5TE內(nèi)核技術(shù)的嵌入式處理器。它提供了符合AC97 rev2.0標(biāo)準(zhǔn)的AC97控制單元(ACUNIT)和音頻控制連接(AC-Link)。ACUNIT就是CODEC控制器，它通過(guò)AC-Link連接和控制AC97 CODEC芯片，例如Philips公司出品的一款符合AC97標(biāo)準(zhǔn)的多功能CODEC芯片UCB1400。它不僅是一枚CODEC芯片，還集成了觸摸和能量管理兩個(gè)功能模塊，在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

AC-Link 連接了ACUNIT 和UCB1400Codec，只要對(duì)ACUNIT寄存器操作就可以實(shí)現(xiàn)同UCBI400之間的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)ACUNIT還可讀寫(xiě)CODEC內(nèi)部寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻采樣和混音處理的控制。當(dāng)然這些讀寫(xiě)操作也是經(jīng)由AC-Link傳輸?shù)摹?/p>

Intel Xscale PXA255提供了16個(gè)DMA通道，可以很方便的為外圍設(shè)備提供數(shù)據(jù)傳送。ACUNIT也為CODEC的立體聲輸入輸出和話筒輸入提供了獨(dú)立的16 bit數(shù)據(jù)通道。每個(gè)通道都有一個(gè)專門的FIFO。

由于它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的AC97設(shè)備，因此，其驅(qū)動(dòng)的控制部分實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是非常的簡(jiǎn)單，按照17.4.4節(jié)的要求，需要實(shí)現(xiàn)AC97 codec寄存器讀寫(xiě)的硬件級(jí)函數(shù)pxa2xx_ac97_read()和pxa2xx_ac97_write()，并在模塊初始化時(shí)注冊(cè)相關(guān)的AC97 組件，如代碼清單17.41。

代碼清單17.41 PXA255連接AC97 codec ALSA驅(qū)動(dòng)控制組件

1 static unsigned short pxa2xx_ac97_read(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short

2 reg)

3 {

4 unsigned short val = - 1;

5 volatile u32 *reg_addr;

7 down(&car_mutex);

9 /* 設(shè)置首/次codec空間 */

10 reg_addr = (ac97-》num &1) ? &SAC_REG_BASE： &PAC_REG_BASE;

11 reg_addr += (reg 》》 1);

13 /* 通過(guò)ac97 link讀 */

14 GSR = GSR_CDONE | GSR_SDONE;

15 gsr_bits = 0;

16 val = *reg_addr;

17 if (reg == AC97_GPIO_STATUS)

18 goto out;

19 if (wait_event_timeout(gsr_wq， (GSR | gsr_bits) &GSR_SDONE， 1) 《= 0

20 && !((GSR | gsr_bits) &GSR_SDONE))

21 //等待

22 {

23 printk(KERN_ERR “%s： read error (ac97_reg=%d GSR=%#lx)/n”，

24 __FUNCTION__，reg， GSR | gsr_bits);

25 val = - 1;

26 goto out;

27 }

29 /* 置數(shù)據(jù)有效 */

30 GSR = GSR_CDONE | GSR_SDONE;

31 gsr_bits = 0;

32 val = *reg_addr;

33 /* 但是我們已經(jīng)開(kāi)啟另一個(gè)周期。。。 */

34 wait_event_timeout(gsr_wq， (GSR | gsr_bits) &GSR_SDONE， 1);

36 out： up(&car_mutex);

37 return val;

38 }

40 static void pxa2xx_ac97_write(struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg，

41 unsigned short val)

42 {

43 volatile u32 *reg_addr;

45 down(&car_mutex);

47 /*設(shè)置首/次codec空間*/

48 reg_addr = (ac97-》num &1) ? &SAC_REG_BASE： &PAC_REG_BASE;

49 reg_addr += (reg 》》 1);

51 GSR = GSR_CDONE | GSR_SDONE;

52 gsr_bits = 0;

53 *reg_addr = val; //通過(guò)ac97 link寫(xiě)

54 if (wait_event_timeout(gsr_wq， (GSR | gsr_bits) &GSR_CDONE， 1) 《= 0

55 && !((GSR | gsr_bits) &GSR_CDONE))

56 printk(KERN_ERR “%s： write error (ac97_reg=%d GSR=%#lx)/n”，

57 __FUNCTION__，reg， GSR | gsr_bits);

59 up(&car_mutex);

60 }

62 static int pxa2xx_ac97_probe(struct platform_device *dev)

63 {

64 struct snd_card *card;

65 struct snd_ac97_bus *ac97_bus;

66 struct snd_ac97_template ac97_template;

67 int ret;

69 ret = - ENOMEM;

70 /* 新建card */

71 card = snd_card_new(SNDRV_DEFAULT_IDX1， SNDRV_DEFAULT_STR1， THIS_MODULE， 0);

72 if (!card)

73 goto err;

74 card-》dev = &dev-》dev;

75 strncpy(card-》driver， dev-》dev.driver-》name， sizeof(card-》driver));

77 /* 構(gòu)造pcm組件 */

78 ret = pxa2xx_pcm_new(card， &pxa2xx_ac97_pcm_client， &pxa2xx_ac97_pcm);

79 if (ret)

80 goto err;

82 /* 申請(qǐng)中斷 */

83 ret = request_irq(IRQ_AC97， pxa2xx_ac97_irq， 0， “AC97”， NULL);

84 if (ret 《 0)

85 goto err;

87 。。。

89 /* 初始化ac97 bus */

90 ret = snd_ac97_bus(card， 0， &pxa2xx_ac97_ops， NULL， &ac97_bus);

91 if (ret)

92 goto err;

93 memset(&ac97_template， 0， sizeof(ac97_template));

94 ret = snd_ac97_mixer(ac97_bus， &ac97_template， &pxa2xx_ac97_ac97);

95 if (ret)

96 goto err;

97 。。。

99 /* 注冊(cè)card */

100 ret = snd_card_register(card);

101 if (ret == 0)

102 {

103 platform_set_drvdata(dev， card);

104 return 0;

105 }

106

107 err： if (card)

108 snd_card_free(card);

109 。。。

110

111 returns ret;

112 }

17.8總結(jié)

音頻設(shè)備接口包括PCM、IIS和AC97幾種，分別適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)音頻設(shè)備，Linux內(nèi)核中包含了2類音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架，OSS和 ALSA，前者包含dsp和mixer字符設(shè)備接口，在用戶空間的編程中，完全使用文件操作;后者以card和組件(pcm、mixer等)為主線，在用戶空間的編程中不使用文件接口而使用alsalib。

在音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，幾乎必須使用DMA，而DMA的緩沖區(qū)會(huì)被分割成一個(gè)一個(gè)的段，每次 DMA操作進(jìn)行其中的一段。OSS驅(qū)動(dòng)的阻塞讀寫(xiě)具有流控能力，在用戶空間不需要進(jìn)行流量方面的定時(shí)工作，但是它需要及時(shí)的寫(xiě)(播放)和讀(錄音)，以免出現(xiàn)緩沖區(qū)的underflow或overflow。