由于这些文件不是普通的文件,所以我们不能用ANSI C(标准C)的fopen、fclose等来操作文件,而应该使用系统文件I/O处理函数(open、read、write、lseek和close)来处理这些设备文件。ioctl()或许是Linux下最庞杂的函数,它可以控制各种文件的属性,在Linux声音设备编程中,最重要的就是使用此函数正确设置必要的参数。
下面我们举两个实际的例子来说明如何实现Linux下的声音编程。由于此类编程涉及到系统设备的读写,所以,很多时候需要你有root权限,如果你将下面的例子编译后不能正确执行,那么,首先请你检查是否是因为没有操纵某个设备的权限。
1. 对内部扬声器编程
内部扬声器是控制台的一部分,所以它对应的设备文件为/dev/console。变量KIOCSOUND在头文件 /usr /include /linux /kd.h中声明,ioctl函数使用它可以来控制扬声器的发声,使用规则为:
ioctl ( fd, KIOCSOUND, (int) tone);
fd为文件设备号,tone 是音频值。当tone为0时,终止发声。必须一提的是它所理解的音频和我们平常以为的音频是不同的,由于计算机主板定时器的时钟频率为1.19MHZ,所以要进行正确的发声,必须进行如下的转换:
扬声器音频值=1190000/我们期望的音频值。
扬声器发声时间的长短我们通过函数usleep(unsigned long usec)来控制。它是在头文件/usr /include /unistd.h中定义的,让程序睡眠usec微秒。下面即是让扬声器按指定的长度和音频发声的程序的完整清单:
- #include < fcntl.h >
- #include < stdio.h >
- #include < stdlib.h >
- #include < string.h >
- #include < unistd.h >
- #include < sys/ioctl.h >
- #include < sys/types.h >
- #include < linux/kd.h >
-
-
- #define DEFAULT_FREQ 440 /* 设定一个合适的频率 */
- #define DEFAULT_LENGTH 200 /* 200 微秒,发声的长度是以微秒为单位的*/
- #define DEFAULT_REPS 1 /* 默认不重复发声 */
- #define DEFAULT_DELAY 100 /* 同样以微秒为单位*/
-
-
- typedef struct {
- int freq;
- int length;
- int reps;
- int delay;
- } beep_parms_t;
-
-
- void usage_bail ( const char *executable_name ) {
- printf ( "Usage: \n \t%s [-f frequency] [-l length] [-r reps] [-d delay] \n ",
- executable_name );
- exit(1);
- }
-
-
-
-
-
-
-
- void parse_command_line(char **argv, beep_parms_t *result) {
- char *arg0 = *(argv++);
- while ( *argv ) {
- if ( !strcmp( *argv,"-f" )) {
- int freq = atoi ( *( ++argv ) );
- if ( ( freq <= 0 ) | | ( freq > 10000 ) ) {
- fprintf ( stderr, "Bad parameter: frequency must be from 1..10000\n" );
- exit (1) ;
- } else {
- result->freq = freq;
- argv++;
- }
- } else if ( ! strcmp ( *argv, "-l" ) ) {
- int length = atoi ( *(++argv ) );
- if (length < 0) {
- fprintf(stderr, "Bad parameter: length must be >= 0\n");
- exit(1);
- } else {
- result->length = length;
- argv++;
- }
- } else if (!strcmp(*argv, "-r")) {
- int reps = atoi(*(++argv));
- if (reps < 0) {
- fprintf(stderr, "Bad parameter: reps must be >= 0\n");
- exit(1);
- } else {
- result->reps = reps;
- argv++;
- }
- } else if (!strcmp(*argv, "-d")) {
- int delay = atoi(*(++argv));
- if (delay < 0) {
- fprintf(stderr, "Bad parameter: delay must be >= 0\n");
- exit(1);
- } else {
- result->delay = delay;
- argv++;
- }
- } else {
- fprintf(stderr, "Bad parameter: %s\n", *argv);
- usage_bail(arg0);
- }
- }
- }
-
- int main(int argc, char **argv) {
- int console_fd;
- int i;
-
- beep_parms_t parms = {DEFAULT_FREQ, DEFAULT_LENGTH, DEFAULT_REPS,
- DEFAULT_DELAY};
-
- parse_command_line(argv, &parms);
-
- if ( ( console_fd = open ( "/dev/console", O_WRONLY ) ) == -1 ) {
- fprintf(stderr, "Failed to open console.\n");
- perror("open");
- exit(1);
- }
-
- for (i = 0; i < parms.reps; i++) {
-
- int magical_fairy_number = 1190000/parms.freq;
- ioctl(console_fd, KIOCSOUND, magical_fairy_number);
- usleep(1000*parms.length);
- ioctl(console_fd, KIOCSOUND, 0);
- usleep(1000*parms.delay);
- }
- return EXIT_SUCCESS;
- }
将上面的例子稍作扩展,用户即可以让扬声器唱歌。只要找到五线谱或简谱的音阶、音长、节拍和频率、发声时长、间隔的对应关系就可以了。我现在还记得以前在DOS下编写出《世上只有妈妈好》时的兴奋。最后,说一些提外话,这其实是一个很简单的程序,但是我们却用了很长的篇幅,希望读者从以上的代码里能体会到写好的程序的一些方法,或许最重要的是添加注释吧。一个程序的注释永远不会嫌多,即便你写的时候觉得它根本是多余,但相信我,相信曾这样告诉我们的许多优秀的程序员:养成写很多注释的习惯。
2. 对声卡编程
只要我们不是进行诸如驱动设备开发之类的工作,对声卡的编程和上面对扬声器的编程没有什么本质的区别。当你试图来编写诸如CD播放器、MP3播放器之类的复杂的程序时,你的工作是取获得与CDROM控制、MP3解码之类的信息,而读写系统设备的这一步在Linux下超互想象的简单。例如,Linux下最简单的播放wav的程序只有一行:cp $< >/dev/audio。将它写成一个shell文件,同样是一个程序(shell 编程)。
我们首先需要知道一台机器上是否有声卡,一个检查的办法是检查文件/dev/sndstat文件,如果打开此文件错误,并且错误号是ENODEV,则说明此机器没有安装声卡。除此之外,试着去打开文件/dev/dsp也可以来检查是否安装了声卡。
Linux下和声卡相关的文件有许多,如采集数字样本的/dev/dsp文件,针对混音器的/dev/mixer文件以及用于音序器的/dev/sequencer等。文件/dev/audio是一个基于兼容性考虑的声音设备文件,它实际是到上述数字设备的一个映射,它最大的特色或许是对诸如wav这类文件格式的直接支持。我们下面的例子即使用了此设备文件实现了一个简单的录音机:我们从声卡设备(当然要用麦克风)读取音频数据,并将它存放到文件test.wav中去。要播放这个wav文件,只要如前面所述,使用命令cp test.wav >/dev/audio即可,当然你也可以用Linux下其他的多媒体软件来播放这个文件。
下面即是完整的程序清单:
-
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
-
- main()
- {
-
- int id,fd,i,j;
-
- char testbuf[4096];
-
- if ( ( id = open ( "/dev/audio", O_RDWR ) ) < 0 ) {
- fprintf (stderr, " Can't open sound device!\n");
- exit ( -1 ) ;
- }
-
- if ( ( fd = open ("test.wav",O_RDWR))<0){
- fprintf ( stderr, " Can't open output file!\n");
- exit (-1 );
- }
-
-
- i=0;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_RESET,(char *)&i) ;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_SYNC,(char *)&i);
- i=1;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_NONBLOCK,(char *)&i);
- i=8000;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_SPEED,(char *)&i);
- i=1;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_CHANNELS,(char *)&i);
- i=8;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETFMT,(char *)&i);
- i=3;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETTRIGGER,(char *)&i);
- i=3;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT,(char *)&i);
- i=1;
- ioctl (id,SNDCTL_DSP_PROFILE,(char *)&i);
-
(fengyv)
|