织梦CMS - 轻松建站从此开始!

罗索

ALSA之Codec分析

jackyhwei 发布于 2011-09-24 19:39 点击:次 
这层的重要的结构体是一脉相承的,并没有复杂的分支,除了.codec_dev 是从CODEC Export过来,.platform从PCM Export过来,.cpu_dai从I2S Export过来。函数主要是module_init()和一个snd_soc_ops操作函数集合。
TAG:

ALSA: Advanced Linux Sound Architecture,它包括内核驱动集合、API库和工具。用户层程序直接调用libsound的API库,不需要打开设备等操作,因此编程者不需要了解底层细节。

这 里不分析ALSA的核心代码core,也不阐述如何在用户层进行声卡编程,仅仅简要介绍在ALSA的架构上添加一个声卡驱动,即上图中的Sound Driver。其实文档《wirte an alsa driver》很详尽的介绍如何写一个ALSA驱动,但是那是以PCI声卡为例的。在嵌入式中,音频数据传输一般用I2S接口,控制一般用I2c或SPI 接口。如下仅以嵌入式声卡为例,其驱动代码一般放在sound/soc下面。

以数据结构为线索,简要解析其过程。每个重要结构体旁边有个类似的标号[XX],[xx]为[0]时,表明这个结构体是一个大类,包含标号为[1]的结构体……;[xx]为[EXT]时,表明该结构体不在本模块使用。

CODEC

驱动代码位于sound/soc/codec下,如uda134x.c。

struct snd_soc_dai [0]

  1. /* 
  2.  * Digital Audio Interface runtime data. 
  3.  * 
  4.  * Holds runtime data for a DAI. 
  5.  */ 
  6. struct snd_soc_dai { 
  7.     /* DAI description */ 
  8.     char *name; 
  9.     unsigned int id; 
  10.     int ac97_control; 
  11.  
  12.     struct device *dev; 
  13.     void *ac97_pdata;   /* platform_data for the ac97 codec */ 
  14.  
  15.     /* DAI callbacks */ 
  16.     int (*probe)(struct platform_device *pdev, 
  17.              struct snd_soc_dai *dai); 
  18.     void (*remove)(struct platform_device *pdev, 
  19.                struct snd_soc_dai *dai); 
  20.     int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); 
  21.     int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai); 
  22.  
  23.     /* ops */ 
  24.     struct snd_soc_dai_ops *ops; 
  25.  
  26.     /* DAI capabilities */ 
  27.     struct snd_soc_pcm_stream capture; 
  28.     struct snd_soc_pcm_stream playback; 
  29.     unsigned int symmetric_rates:1; 
  30.  
  31.     /* DAI runtime info */ 
  32.     struct snd_pcm_runtime *runtime; 
  33.     struct snd_soc_codec *codec; 
  34.     unsigned int active; 
  35.     unsigned char pop_wait:1; 
  36.     void *dma_data; 
  37.  
  38.     /* DAI private data */ 
  39.     void *private_data; 
  40.  
  41.     /* parent platform */ 
  42.     struct snd_soc_platform *platform; 
  43.  
  44.     struct list_head list; 
  45. }; 

模块初始化函数中都需要调用snd_soc_register_dai()将定义好的结构体snd_soc_dai注册到ALSA中。而对于结构体snd_soc_dai有几个成员是非常重要的,如name、capture、playback、ops。

name 指定模块声卡名称;capture是录音参数设定,playback是播放参数设定,均包含channel数目、PCM_RATE和PCM_FMTBIT 等信息;ops是声卡操作函数集合指针,这个操作函数集合详见struct snd_soc_dai_ops定义,主要实现的有hw_params(硬件参数设定)、digital_mute(静音操作)、set_fmt(格式配 置)等,这些函数的实现均与硬件相关,根据硬件的数据手册来实现。

以下是struct snd_soc_dai的定义范例:

  1. struct snd_soc_dai uda134x_dai = { 
  2.     .name = "UDA134X"
  3.     /* playback capabilities */ 
  4.     .playback = { 
  5.         .stream_name = "Playback"
  6.         .channels_min = 1, 
  7.         .channels_max = 2, 
  8.         .rates = UDA134X_RATES, 
  9.         .formats = UDA134X_FORMATS, 
  10.     }, 
  11.     /* capture capabilities */ 
  12.     .capture = { 
  13.         .stream_name = "Capture"
  14.         .channels_min = 1, 
  15.         .channels_max = 2, 
  16.         .rates = UDA134X_RATES, 
  17.         .formats = UDA134X_FORMATS, 
  18.     }, 
  19.     /* pcm operations */ 
  20.     .ops = &uda134x_dai_ops, 
  21. }; 

小结:以上的结构体看起来复杂,实现上基本结构是非常简单易懂的。所要做的工作有:1/定义snd_soc_dai和 snd_soc_dai_ops这两个结构体,前者设置好capture & playback的参数和声卡函数操作集合指针,该指针指向snd_soc_dai_ops结构体;2/根据硬件数据手册编写相关操作函数如 hw_params、set_fmt和digital_mute等;3/编写模块初始化函数uda134x_init(),调用 snd_soc_register_dai()注册之前定义好的snd_soc_dai。

注:关于2的相关操作函数,之前也提过控制一般用 I2C或SPI接口的。但是在操作函数里,我们可以使用<struct snd_soc_codec *>codec->hw_write()来操作。当然在probe函数中,hw_write是在probe初始化好的,如 codec->hw_write = (hw_write_t)i2c_master_send;,这就使得控制接口抽象起来。

struct snd_soc_codec_device [EXT]

接 下来有一个结构体snd_soc_codec_device要留意的,一般来说,这个结构体是在codec下定义,但是注册操作是在另外一个文件中进行 的,以2410的UDA134X为例是在sound/soc/s3c24xx/s3c24xx_uda134x.c。这些留到以后分析,这里只是需要将这 个结构体EXPORT出来就行了如:EXPORT_SYMBOL_GPL(soc_codec_dev_uda134x);。

先看snd_soc_codec_device结构体定义:

  1. /* codec device */ 
  2. struct snd_soc_codec_device { 
  3.     int (*probe)(struct platform_device *pdev); 
  4.     int (*remove)(struct platform_device *pdev); 
  5.     int (*suspend)(struct platform_device *pdev, pm_message_t state); 
  6.     int (*resume)(struct platform_device *pdev); 
  7. }; 

根据结构体定义,我们可以按部就班编写uda134x_probe、uda134x_remove、uda134x_suspend和 uda134x_resume函数,然后将这个结构体EXPORT出来,使其在之后的模块中注册。Probe指声卡的探测与初始化,remove指声卡的 卸载,suspend指声卡的休眠,resume指声卡从休眠状态下恢复。详细介绍probe函数。

先看一下probe的代码脉络:

  1. static int uda134x_soc_probe(struct platform_device *pdev) 
  2.     //获得snd_soc_device结构体 
  3.     struct snd_soc_device *socdev = platform_get_drvdata(pdev); 
  4.     struct snd_soc_codec *codec; 
  5.     … 
  6.     //为codec分配内存 
  7.     socdev->card->codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL); 
  8.     if (socdev->card->codec == NULL) 
  9.         return ret; 
  10.  
  11.     codec = socdev->card->codec; 
  12.  
  13.     … 
  14.  
  15.     //初始化codec 
  16.     codec->name = "uda134x"
  17.     codec->owner = THIS_MODULE; 
  18.     codec->dai = &uda134x_dai; //指向上面定义好的dai 
  19.     codec->num_dai = 1; 
  20.     codec->read = uda134x_read_reg_cache; //控制接口—读 
  21.     codec->write = uda134x_write;         //控制接口—写 
  22.  
  23.     … 
  24.  
  25.     mutex_init(&codec->mutex); 
  26.     INIT_LIST_HEAD(&codec->dapm_widgets); 
  27.     INIT_LIST_HEAD(&codec->dapm_paths); 
  28.      
  29.     … 
  30.  
  31.     /* register pcms */ 
  32.     ret = snd_soc_new_pcms(socdev, SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1); 
  33.  
  34.     …     
  35.  
  36.     ret = snd_soc_add_controls(codec, uda134x_snd_controls, 
  37.                     ARRAY_SIZE(uda134x_snd_controls)); 
  38.  
  39.     …      
  40.  
  41.     /* register card */ 
  42.     ret = snd_soc_init_card(socdev); 

开始看到socdev = platform_get_drvdata(pdev)这句不免有点疑惑,到底pdev是在哪里初始化好了?答案是sound/soc /<SOC>目录下的文件中,如sound/soc/s3c24xx/s3c24xx_uda134x.c。在声卡的初始化过程中,其实首先 是调用sound/soc/<SOC>下的相关驱动的probe函数,在probe有platform_set_drvdata()的操作, 这里有个将指针类型的转换:(struct snd_soc_device *s) à (struct platform_device *),Linux驱动抽象模型无处不在。

snd_soc_add_controls()将操作集合挂到card->control链 表上来,这个集合实现了音频播放时各个参数的设置,主要有.info、.get和.set。如playback volume control:SOC_DOUBLE_R_TLV("Playback Volume", SNDCARD_REG_L_GAIN, SNDCARD_REG_R_GAIN, 0, 192, 0, digital_tlv),其中SNDCARD_REG_L_GAIN和SNDCARD_REG_R_GAIN分别是左右声道音量增益寄存器偏移。最终要 调用的函数都是在soc-core.c里面的,这里只是提供一些跟硬件相关的参数,大为增加了代码的复用性。

对于函数 snd_soc_new_pcms()是这样描述的:Create a new sound card based upon the codec and interface pcms.这个函数非常重要,用于创建一个PCM实例以便播放数据流。函数里重要的是如下两句:

  1. ret = snd_card_create(idx, xid, codec->owner, 0, &codec->card); 
  2. ret = soc_new_pcm(socdev, &card->dai_link[i], i); 

前者create and initialize a soundcard structure,然后这个codec->card会接下的snd_soc_init_card()进行初始化。后者创建播放流/录音流的子流, 将所有播放流/录音流的子流操作函数设为soc_pcm_ops。

小结:这一部分有点复杂,要实现probe、remove、 suspend和resume,还有一系列的snd_kcontrol_new参数设置函数数组。另外有个地方要清楚的:初始化的过程是 SOC_soc_init()->platform_device_add()->soc_codec_dev_uda134x.probe 即uda134x_probe()。【对于s3c24xx_uda134x 是:s3c24xx_uda134x_probe()->platform_device_add()->soc_codec_dev_uda134x.probe 即uda134x_soc_probe()】

SOC

驱动代码位于sound/soc/<SOC>下,如s3c24xx_uda134x.c。这部分的probe是先于CODEC中的probe调用的。

struct snd_soc_device [0]

  1. /* SoC Device - the audio subsystem */ 
  2. struct snd_soc_device { 
  3.     struct device *dev; 
  4.     struct snd_soc_card *card; 
  5.     struct snd_soc_codec_device *codec_dev; 
  6.     void *codec_data; 
  7. }; 

这个结构体用于向内核注册一个device。初始化一般如下:

  1. static struct snd_soc_device SOC_SNDCARD_snd_devdata = { 
  2.     .card = &snd_soc_s3c24xx_uda134x, 
  3.     .codec_dev = &soc_codec_dev_uda134x,
  4. //就是CODEC定义的snd_soc_codec_device结构体 
  5.     .codec_data = &s3c24xx_uda134x,
  6. //私有数据,一般存放SNDCARD控制接口信息,如I2C从设备地址等 
  7. }; 

对于module_init,其实用platform_driver_register注册一个platform_driver结构体的方式也好,还是直接写一个init也好,都问题不大。前者更贴近Linux的驱动模型。Probe的一般过程如下:

  1. static int s3c24xx_uda134x_probe(struct platform_device *pdev) 
  2. {             
  3.     s3c24xx_uda134x_snd_devdata.codec_dev = &soc_codec_dev_uda134x; 
  4.     s3c24xx_uda134x_snd_device = platform_device_alloc("soc-audio", -1); 
  5.     platform_set_drvdata(s3c24xx_uda134x_snd_device, 
  6.                  & s3c24xx_uda134x_snd_devdata); 
  7.     s3c24xx_uda134x_snd_devdata.dev = & s3c24xx_uda134x_snd_device->dev; 
  8.     platform_device_add(s3c24xx_uda134x_snd_device); 

可以看到CODEC定义的struct snd_soc_codec_device soc_codec_dev_uda134x在这里进行platform_device_add的,随后便执行 soc_codec_dev_uda134x.probe,其过程可以复习CODEC中的uda134x_soc_probe()。

接下来是s3c24xx_uda134x_snd_devdata.card的来历。

struct snd_soc_card [1]

  1. /* SoC card */ 
  2. struct snd_soc_card { 
  3.     char *name; 
  4.     struct device *dev; 
  5.  
  6.     struct list_head list; 
  7.  
  8.     int instantiated; 
  9.  
  10.     int (*probe)(struct platform_device *pdev); 
  11.     int (*remove)(struct platform_device *pdev); 
  12.  
  13.     /* the pre and post PM functions are used to do any PM work before and 
  14.      * after the codec and DAI's do any PM work. */ 
  15.     int (*suspend_pre)(struct platform_device *pdev, pm_message_t state); 
  16.     int (*suspend_post)(struct platform_device *pdev, pm_message_t state); 
  17.     int (*resume_pre)(struct platform_device *pdev); 
  18.     int (*resume_post)(struct platform_device *pdev); 
  19.  
  20.     /* callbacks */ 
  21.     int (*set_bias_level)(struct snd_soc_card *, 
  22.                   enum snd_soc_bias_level level); 
  23.  
  24.     /* CPU <--> Codec DAI links  */ 
  25.     struct snd_soc_dai_link *dai_link; 
  26.     int num_links; 
  27.  
  28.     struct snd_soc_device *socdev; 
  29.  
  30.     struct snd_soc_codec *codec; 
  31.  
  32.     struct snd_soc_platform *platform; 
  33.     struct delayed_work delayed_work; 
  34.     struct work_struct deferred_resume_work; 
  35. }; 

定义这个结构体是让snd_soc_register_card()注册一个card的。初始化范例:

  1. static struct snd_soc_card snd_soc_s3c24xx_uda134x = { 
  2.     .name = "S3C24XX_UDA134X"
  3.     .platform = &s3c24xx_soc_platform, 
  4.     .dai_link = &s3c24xx_uda134x_dai_link, 
  5.     .num_links = 1, 
  6. }; 

s3c24xx_soc_platform是定义在PCM中的,包含一系列pcm_ops操作函数集合等信息,这里不谈。成员.dai_link是本模块中的另外一个主角。

struct snd_soc_dai_link [2]

  1. /* SoC machine DAI configuration, glues a codec and cpu DAI together */ 
  2. struct snd_soc_dai_link  { 
  3.     char *name;         /* Codec name */ 
  4.     char *stream_name;      /* Stream name */ 
  5.  
  6.     /* DAI */ 
  7.     struct snd_soc_dai *codec_dai; 
  8.     struct snd_soc_dai *cpu_dai; 
  9.  
  10.     /* machine stream operations */ 
  11.     struct snd_soc_ops *ops; 
  12.  
  13.     /* codec/machine specific init - e.g. add machine controls */ 
  14.     int (*init)(struct snd_soc_codec *codec); 
  15.  
  16.     /* Symmetry requirements */ 
  17.     unsigned int symmetric_rates:1; 
  18.  
  19.     /* Symmetry data - only valid if symmetry is being enforced */ 
  20.     unsigned int rate; 
  21.  
  22.     /* DAI pcm */ 
  23.     struct snd_pcm *pcm; 
  24. }; 

因为一个平台可以运行多个音频设备,snd_soc_dai_link的作用也在这,将CODEC定义的snd_soc_dai挂到一个链表上。我 这里没往下深究。.name指定codec名称;.codec_dai指向CODEC定义的snd_soc_dai结构体;.cpu_dai指向I2S定 义的snd_soc_dai结构体;.ops接下来分析。一般来说,初始化以上几个成员就行了。

struct snd_soc_ops [3]

  1. /* SoC audio ops */ 
  2. struct snd_soc_ops { 
  3.     int (*startup)(struct snd_pcm_substream *); 
  4.     void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *); 
  5.     int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *, struct snd_pcm_hw_params *); 
  6.     int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *); 
  7.     int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *); 
  8.     int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int); 
  9. }; 

在这里,一般需要实现.hw_paras、.startup和.shutdown,这些均是对pcm substream进行操作的。例如在s3c24xx_soc_hw_params()中,有:

  1. snd_soc_dai_set_fmt(cpu_dai, SND_SOC_DAIFMT_I2S);//设置为I2S mode 
  2. snd_soc_dai_set_sysclk(codec_dai, 0, 11289600, SND_SOC_CLOCK_IN);//设置主时钟MCLK频率 

注:如果留意到CODEC小结中的2/,那么就会明白,在这里定义的操作最终会调用到CODEC(或许还有PCM、I2S中的)里定义好 的<snd_soc_dai_ops>.ops.set_fmt、<snd_soc_dai_ops>.ops.set_sysclk 等。

小结:这一层的重要的结构体是一脉相承的,并没有复杂的分支,除了<snd_soc_device>.codec_dev 是从CODEC Export过来,<snd_soc_card>.platform从PCM Export过来,<snd_soc_dai_link>.cpu_dai从I2S Export过来。函数主要是module_init()和一个snd_soc_ops操作函数集合。这一层负责将音频设备的几部分模块与CPU平台挂起 来。

注:底层硬件操作—

Codec--控制接口及芯片基本初始化

Pcm  --pcm dma操作

I2s  --i2s配置操作

之 后i2s和pcm其实都跟codec差不多了,只需要理解alsa-core、<soc>、<codec、pcm、i2s>三层 的关系。其中codec、pcm、i2s可以看做同层的,分别对于音频设备的control、dma、i2s接口;<codec、pcm、 i2s>会分别export相关结构体给<soc>层,<soc>层将音频设备三部分与CPU Spec联结起来,其probe顺序是<SOC>.probe-><codec, pcm, i2s>.probe;另外<codec、pcm、i2s>在各自的module_init中将自身注册到alsa-core中。

有空再写一些pcm dma方面的。

(sepnic)
本站文章除注明转载外,均为本站原创或编译欢迎任何形式的转载,但请务必注明出处,尊重他人劳动,同学习共成长。转载请注明:文章转载自:罗索实验室 [http://www.rosoo.net/a/201109/15039.html]
本文出处:blog.csdn.net/sepnic 作者:sepnic
顶一下
(4)
100%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片
栏目列表
将本文分享到微信
织梦二维码生成器
推荐内容