當(dāng)前位置：首頁 > 编程资源 > 编程问答 >内容正文

编程问答

ALSA（一）

發(fā)布時間：2023/12/20 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 ALSA（一）小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

http://antkillerfarm.github.io/

參考文獻(xiàn)

ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）是Linux內(nèi)核默認(rèn)的音頻驅(qū)動框架。以下是一些參考資料：

http://www.alsa-project.org/main/index.php/Tutorials_and_Presentations

包含官方提供的若干教程。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5707eebf0100tjbe.html

這篇文章介紹了ALSA的代碼文件結(jié)構(gòu)。

http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/6271122

系列文章共8篇，詳細(xì)介紹了ALSA和ASOC。該博客還有7篇與DAPM有關(guān)的博文。

http://blog.chinaunix.net/uid-20602659-id-2981336.html

系列文章共2篇。主要偏重于ASOC驅(qū)動的具體實(shí)現(xiàn)，而不是背后的機(jī)制原理。

關(guān)于ALSA的應(yīng)用層

查找PC本機(jī)驅(qū)動

首先使用lspci -v列出所有的硬件設(shè)備，其中當(dāng)然也包括了音頻設(shè)備。例如我的PC上是這樣的：

Audio device: Intel Corporation 6 Series/C200 Series Chipset Family High Definition Audio Controller (rev 05)Subsystem: ASUSTeK Computer Inc. Device 1b73Flags: bus master, fast devsel, latency 0, IRQ 54Memory at df000000 (64-bit, non-prefetchable) [size=16K]Capabilities: <access denied>Kernel driver in use: snd_hda_intel

從驅(qū)動名snd_hda_intel可以很輕松的發(fā)現(xiàn)，這個驅(qū)動的源代碼是sound/pci/hda/hda_intel.c。

在/dev/snd下，可以看到聲卡的子設(shè)備。

對于ASoC驅(qū)動來說，因?yàn)樗莗latform驅(qū)動，所以可以在/sys/bus/platform下，找到驅(qū)動的相關(guān)痕跡。

alsa-utils

alsa-utils是ALSA項(xiàng)目提供的工具軟件集，以下是一些測試樣例：

播放wave文件

aplay /mnt/nfs/test.wav

變頻播放(以44 KHz來播放音頻)

aplay -D rate_44k /mnt/nfs/test.wav

錄音,以20秒的間隔(-d 20),立體聲(-c 2),頻率是 8000Hz來錄制Wave格式音頻

arecord -d 20 -c 2 -t wav -r 8000 -f "Signed 16 bit Little Endian" /mnt/nfs/test.wav

測試混音播放(先是播放test1.wav,然后再同時播放test2.wav)

aplay -D plug:dmix_44k /mnt/nfs/test1.wav &
aplay -D plug:dmix_44k /mnt/nfs/test2.wav

設(shè)置放音增益（0 to 3）

amixer set Master 1

設(shè)置錄音音量(0-31)

amixer set Line 10

列出可用的ALSA設(shè)備

aplay -L

ALSA System on Chip (ASoC) layer

這是專為嵌入式設(shè)備設(shè)計的ALSA框架。官網(wǎng)是：

http://www.alsa-project.org/main/index.php/ASoC

上圖是TI某平臺的ASOC架構(gòu)圖。其中的ASoC layer可分為三個不同的部分：

1.Codec driver。這部分是平臺無關(guān)的，包括了音頻接口配置、音頻控制、電源管理和其他IO功能。所謂平臺是若干使用相同SOC的機(jī)型的集合。

2.Platform driver。這部分主要是平臺相關(guān)的音頻接口驅(qū)動和相關(guān)的DMA驅(qū)動。

3.Machine driver。這部分用于前兩部分之間的協(xié)調(diào)，起到粘合劑的作用。它通常是與具體使用的機(jī)器相關(guān)的。

以三星設(shè)備為例，Platform driver和Machine driver在sound/soc/samsung下，該文件夾的Makefile節(jié)選如下：

# S3c24XX Platform Support snd-soc-s3c24xx-i2s-objs := s3c24xx-i2s.o snd-soc-s3c2412-i2s-objs := s3c2412-i2s.oobj-$(CONFIG_SND_S3C24XX_I2S) += snd-soc-s3c24xx-i2s.o obj-$(CONFIG_SND_S3C2412_SOC_I2S) += snd-soc-s3c2412-i2s.o# S3C24XX Machine Support snd-soc-s3c24xx-uda134x-objs := s3c24xx_uda134x.o snd-soc-s3c24xx-simtec-objs := s3c24xx_simtec.oobj-$(CONFIG_SND_SOC_SAMSUNG_S3C24XX_UDA134X) += snd-soc-s3c24xx-uda134x.o obj-$(CONFIG_SND_SOC_SAMSUNG_SIMTEC) += snd-soc-s3c24xx-simtec.o

Codec driver在sound/soc/codecs下，該文件夾的Makefile節(jié)選如下：

snd-soc-uda134x-objs := uda134x.o snd-soc-uda1380-objs := uda1380.oobj-$(CONFIG_SND_SOC_UDA134X) += snd-soc-uda134x.o obj-$(CONFIG_SND_SOC_UDA1380) += snd-soc-uda1380.o

snd_soc_register_codec函數(shù)用來注冊Codec driver。

snd_soc_register_component函數(shù)用來注冊外設(shè)接口驅(qū)動（例如I2S）。

snd_soc_register_platform函數(shù)用來注冊Platform driver。

Machine driver通過snd_soc_dai_link結(jié)構(gòu)的codec_name和platform_name成員，指定匹配的Codec driver和Platform driver。

三部分的加載順序：

1.驅(qū)動對象的加載，一般在模塊加載時進(jìn)行。各對象的先后順序無關(guān)緊要。

2.設(shè)備對象的加載，一般在驅(qū)動對象加載之后，而在ALSA加載之前。由于模塊加載的初始化優(yōu)先級是device_initcall，而alsa_sound_last_init函數(shù)的初始化優(yōu)先級是late_initcall_sync，因此設(shè)備對象的初始化優(yōu)先級設(shè)為late_initcall是比較妥當(dāng)?shù)摹?/p>

3.由于Machine driver在Codec driver和Platform driver之間起著橋梁作用，因此需要在加載了Codec和Platform的設(shè)備對象之后，再進(jìn)行Machine設(shè)備對象的加載。

PCM, I2S, DMA

無論何種形式的音頻，最終都要轉(zhuǎn)換成PCM格式的數(shù)據(jù)（有時也被稱作原始音頻數(shù)據(jù)），然后才能發(fā)送給相關(guān)的硬件。CPU和音頻芯片之間的數(shù)據(jù)接口，在PC上主要是AC97接口，而在嵌入式設(shè)備中，則多為I2S接口。

通常使用DMA方式傳輸原始音頻數(shù)據(jù)。在3.X內(nèi)核中，一般將PCM的DMA功能設(shè)置為Platform driver，而將I2S功能設(shè)置為該driver的一個component。

從DMA的實(shí)現(xiàn)方式來看，主要分兩種：

1.Platform driver包含i2s和pcm兩個文件。它的核心是設(shè)置snd_pcm_ops數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如pxa2xx-i2s.c和pxa2xx-pcm.c。

2.Platform driver只包含i2s一個文件。它主要調(diào)用與dmaengine_pcm_platform結(jié)構(gòu)相關(guān)的函數(shù)。例如s3c24xx-i2s.c。

ASoC術(shù)語表

DAI: Digital Audio Interface

DAPM：Dynamic Audio Power Management

ALSA從2.6.X到3.X的變化細(xì)節(jié)

網(wǎng)上的文章有不少都是針對2.6.X的老內(nèi)核的，現(xiàn)將3.X引入的變化，羅列如下：（自己摘錄，僅供備忘，非官方內(nèi)容）

1.snd_card_create改為snd_card_new。

從Gstreamer到ALSA

0.概述

Gstreamer通過alsasink和alsasrc這兩個插件訪問ALSA API。這兩個插件在gst-plugins-base代碼的ext/alsa文件夾下。

gst-plugins-base的git地址是：

git://anongit.freedesktop.org/gstreamer/gst-plugins-base

ALSA API的代碼在alsa-lib中，它的git地址是：

git://git.alsa-project.org/alsa-lib.git

ALSA API會調(diào)用ALSA driver，而driver的代碼肯定在linux內(nèi)核中。

alsa-lib中的很多常用功能，被做成了動態(tài)鏈接庫，例如：alsa-lib/libasound_module_pcm_pulse.so，這些鏈接庫的代碼在alsa-plugins中。alsa-plugins的git地址是：

git://git.alsa-project.org/alsa-plugins.git

aplay等ALSA工具的代碼在alsa-utils中，其地址如下：

git://git.alsa-project.org/alsa-utils.git

1.open操作

gst-plugins-base/ext/alsa/gstalsasink.c: gst_alsasink_open

這一步之后，進(jìn)入alsa-lib作用域。

alsa-lib/src/pcm/pcm.c: snd_pcm_open

alsa-lib/src/pcm/pcm.c: snd_pcm_open_noupdate

alsa-lib/src/pcm/pcm.c: snd_pcm_open_conf

alsa-lib中pcm有很多插件，提供諸如硬件、復(fù)制、線性變換等操作。詳見alsa-lib/include/pcm_plugin.h。

alsa-lib/src/pcm/pcm_hw.c: _snd_pcm_hw_open

alsa-lib/src/pcm/pcm_hw.c: snd_pcm_hw_open

alsa-lib/include/local.h: snd_open_device

這個函數(shù)調(diào)用open系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)入內(nèi)核空間。在內(nèi)核空間中根據(jù)driver模型的不同，進(jìn)入linux-kernel/sound/core/pcm_native.c: snd_pcm_open（ALSA）或linux-kernel/sound/soc/soc-pcm.c: soc_pcm_open（ASOC），注意這里的snd_pcm_open和alsa-lib中的snd_pcm_open名稱相同，參數(shù)卻不同。

2.write操作

gst-plugins-base/ext/alsa/gstalsasink.c: gst_alsasink_write

這一步之后，進(jìn)入alsa-lib作用域。

alsa-lib/src/pcm/pcm.c: snd_pcm_writei

alsa-lib有兩種寫操作：snd_pcm_writei和snd_pcm_writen。snd_pcm_writei表示寫入交織的PCM數(shù)據(jù)，而snd_pcm_writen表示寫入非交織的PCM數(shù)據(jù)。

alsa-lib/src/pcm/pcm_local.h: _snd_pcm_writei

alsa-lib/src/pcm/pcm_hw.c: snd_pcm_hw_writei

這個函數(shù)調(diào)用ioctl系統(tǒng)調(diào)用，參數(shù)為SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES，pcm數(shù)據(jù)的buffer，放在snd_xferi結(jié)構(gòu)中，傳入內(nèi)核空間。

linux-kernel/sound/core/pcm_native.c: snd_pcm_playback_ioctl1

linux-kernel/sound/core/pcm_lib.c: snd_pcm_lib_write

linux-kernel/sound/core/pcm_lib.c: snd_pcm_lib_write_transfer

這里會有兩個分支，以下僅討論DMA方式的處理。pcm數(shù)據(jù)放在snd_pcm_substream.runtime->dma_area指向的緩沖區(qū)。open的時候，使用mmap做好snd_pcm_substream.runtime->dma_area和snd_pcm_substream.runtime->dma_addr之間的映射。底層驅(qū)動只須操作dma_addr即可。

3.音量操作

音量操作雖然在Gstreamer和ALSA中都有，但彼此并無調(diào)用關(guān)系。Gstreamer中的音量調(diào)整是用軟件改變PCM數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的，可稱為軟音量。與之相對的是音頻硬件功放經(jīng)揚(yáng)聲器所產(chǎn)生的音量，是為硬音量。ALSA的音量可以是軟音量，也可以是硬音量。

Gstreamer的音量操作步驟：

gst-plugins-base/gst/playback/gstplaysink.c: gst_play_sink_set_volume

這個函數(shù)主要是通過設(shè)置playsink的volume屬性來實(shí)現(xiàn)操作。

Gstreamer軟音量的實(shí)現(xiàn)代碼在gst-plugins-base/gst/volume/gstvolume.c中。

除此之外，還有流媒體音量設(shè)置gst_stream_volume_set_volume。詳見gst-plugins-base/gst-libs/gst/audio/streamvolume.c。

ALSA設(shè)置音量的代碼片段如下（注意，該片段沒有異常處理）：

void SetAlsaMasterVolume(long volume) {long min, max;snd_mixer_t *handle;snd_mixer_selem_id_t *sid;const char *card = "default";const char *selem_name = "Master";snd_mixer_open(&handle, 0);snd_mixer_attach(handle, card);snd_mixer_selem_register(handle, NULL, NULL);snd_mixer_load(handle);snd_mixer_selem_id_alloca(&sid);snd_mixer_selem_id_set_index(sid, 0);snd_mixer_selem_id_set_name(sid, selem_name);snd_mixer_elem_t* elem = snd_mixer_find_selem(handle, sid);snd_mixer_selem_get_playback_volume_range(elem, &min, &max);snd_mixer_selem_set_playback_volume_all(elem, volume * max / 100);snd_mixer_close(handle); }

ALSA的音量操作步驟：（只討論硬音量）

alsa-lib/src/mixer/simple.c: snd_mixer_selem_set_playback_volume

alsa-lib/src/mixer/simple_none.c: _snd_mixer_selem_set_volume

這一步將volume數(shù)據(jù)放到selem_none_t.str.vol結(jié)構(gòu)中。后面都是針對這個結(jié)構(gòu)的寫操作。

alsa-lib/src/mixer/simple_none.c: selem_write

alsa-lib/src/mixer/simple_none.c: selem_write_main

alsa-lib/src/mixer/simple_none.c: elem_write_volume

alsa-lib/src/control/hcontrol.c: snd_hctl_elem_write

alsa-lib/src/control/control.c: snd_ctl_elem_write

alsa-lib/src/control/control_hw.c: snd_ctl_hw_elem_write

這個函數(shù)調(diào)用ioctl系統(tǒng)調(diào)用，參數(shù)為SNDRV_CTL_IOCTL_ELEM_WRITE，進(jìn)入內(nèi)核空間。

linux-kernel/sound/core/control.c: snd_ctl_elem_write_user

linux-kernel/sound/core/control.c: snd_ctl_elem_write

驅(qū)動上層的數(shù)據(jù)放在snd_card.controls鏈表中。這個鏈表中的元素是snd_kcontrol類型的。而驅(qū)動底層使用snd_kcontrol_new類型的數(shù)據(jù)。

在設(shè)備初始化時，使用snd_soc_cnew或snd_ctl_new1函數(shù)從snd_kcontrol_new類型的模板中，生成相應(yīng)的snd_kcontrol類型的數(shù)據(jù)。snd_kcontrol_new類型的數(shù)據(jù)可以用SOC_SINGLE、SOC_DOUBLE_VALUE之類的宏生成，其默認(rèn)的put函數(shù)是snd_soc_put_volsw。

linux-kernel/sound/soc/soc-ops.c: snd_soc_put_volsw

linux-kernel/sound/soc/soc-io.c: snd_soc_component_update_bits

linux-kernel/drivers/base/regmap/regmap.c: regmap_update_bits_check

使用regmap技術(shù)映射I2C、SPI接口地址之后，即可調(diào)用相關(guān)函數(shù)修改相關(guān)音頻外設(shè)的寄存器值了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ALSA（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。

ALSA