電子發(fā)燒友網(wǎng)>控制/MCU>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）

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）

　　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。

　　 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）

　　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，也就是說(shuō)將圖17.2中的縱坐標(biāo)等分為224等分。量化精度越高，聲音就越逼真。

　　圖17.2 數(shù)字音頻采樣

　　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，如圖17.3所示。

　　圖17.3 AC97 Codec芯片

　　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(lèi)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)生聲音暫停或者停頓的現(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(lèi)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(xiāo)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，如圖17.4所示。

　　圖17.4 Linux OSS驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

　　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(mén)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。

　　圖17.5 OSS dsp接口用戶空間操作流程

　　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(mén)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(lèi)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。

　　圖17.6給出了ALSA聲卡驅(qū)動(dòng)與用戶空間體系結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖，從中可以看出ALSA內(nèi)核驅(qū)動(dòng)與用戶空間庫(kù)及OSS之間的關(guān)系。

　　圖17.6 ALSA體系結(jié)構(gòu)

　　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T(mén)HIS_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(lèi)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(lèi)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(lèi)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。

　　圖17.7 S3C2410與UDA1341 IIS接口連接

　　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(xiāo)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(xiāo)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(lèi)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(xiāo)

　　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(xiāo)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(mén)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(lèi)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。

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