alsa架构分析

声明：本博内容转载自
http://blog.csdn.net/droidphone

一. 概述
ALSA是Advanced Linux Sound Architecture 的缩写，目前已经成为了linux的主流音频体系结构，想了解更多的关于ALSA的这一开源项目的信息和知识，请查看以下网址：http://www.alsa-project.org/。

在内核设备驱动层，ALSA提供了alsa-driver，同时在应用层，ALSA为我们提供了alsa-lib，应用程序只要调用alsa-lib提供的API，即可以完成对底层音频硬件的控制。



图 1.1 alsa的软件体系结构

由图1.1可以看出，用户空间的alsa-lib对应用程序提供统一的API接口，这样可以隐藏了驱动层的实现细节，简化了应用程序的实现难度。内核空间中，alsa-soc其实是对alsa-driver的进一步封装，他针对嵌入式设备提供了一些列增强的功能。本系列博文仅对嵌入式系统中的alsa-driver和alsa-soc进行讨论。

二. ALSA设备文件结构
我们从alsa在linux中的设备文件结构开始我们的alsa之旅. 看看我的电脑中的alsa驱动的设备文件结构:

$ cd /dev/snd

$ ls -l

crw-rw----+ 1 root audio 116, 8 2011-02-23 21:38 controlC0

crw-rw----+ 1 root audio 116, 4 2011-02-23 21:38 midiC0D0

crw-rw----+ 1 root audio 116, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D0c

crw-rw----+ 1 root audio 116, 6 2011-02-23 21:56 pcmC0D0p

crw-rw----+ 1 root audio 116, 5 2011-02-23 21:38 pcmC0D1p

crw-rw----+ 1 root audio 116, 3 2011-02-23 21:38 seq

crw-rw----+ 1 root audio 116, 2 2011-02-23 21:38 timer

$

我们可以看到以下设备文件:

controlC0 --> 用于声卡的控制，例如通道选择，混音，麦克风的控制等
midiC0D0 --> 用于播放midi音频
pcmC0D0c --〉 用于录音的pcm设备
pcmC0D0p --〉 用于播放的pcm设备
seq --〉 音序器
timer --〉 定时器

其中，C0D0代表的是声卡0中的设备0，pcmC0D0c最后一个c代表capture，pcmC0D0p最后一个p代表playback，这些都是alsa-driver中的命名规则。从上面的列表可以看出，我的声卡下挂了6个设备，根据声卡的实际能力，驱动实际上可以挂上更多种类的设备，在include/sound/core.h中，定义了以下设备类型：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

#define SNDRV_DEV_TOPLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0)

#define SNDRV_DEV_CONTROL ((__force snd_device_type_t) 1)

#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_PRE ((__force snd_device_type_t) 2)

#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_NORMAL ((__force snd_device_type_t) 0x1000)

#define SNDRV_DEV_PCM ((__force snd_device_type_t) 0x1001)

#define SNDRV_DEV_RAWMIDI ((__force snd_device_type_t) 0x1002)

#define SNDRV_DEV_TIMER ((__force snd_device_type_t) 0x1003)

#define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t) 0x1004)

#define SNDRV_DEV_HWDEP ((__force snd_device_type_t) 0x1005)

#define SNDRV_DEV_INFO ((__force snd_device_type_t) 0x1006)

#define SNDRV_DEV_BUS ((__force snd_device_type_t) 0x1007)

#define SNDRV_DEV_CODEC ((__force snd_device_type_t) 0x1008)

#define SNDRV_DEV_JACK ((__force snd_device_type_t) 0x1009)

#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0x2000)

通常，我们更关心的是pcm和control这两种设备。

三. 驱动的代码文件结构
在Linux2.6代码树中，Alsa的代码文件结构如下：

sound

/core

/oss

/seq

/ioctl32

/include

/drivers

/i2c

/synth

/emux

/pci

/(cards)

/isa

/(cards)

/arm

/ppc

/sparc

/usb

/pcmcia /(cards)

/oss

/soc

/codecs

core 该目录包含了ALSA驱动的中间层，它是整个ALSA驱动的核心部分
core/oss 包含模拟旧的OSS架构的PCM和Mixer模块
core/seq 有关音序器相关的代码
include ALSA驱动的公共头文件目录，该目录的头文件需要导出给用户空间的应用程序使用，通常，驱动模块私有的头文件不应放置在这里
drivers 放置一些与CPU、BUS架构无关的公用代码
i2c ALSA自己的I2C控制代码
pci pci声卡的顶层目录，子目录包含各种pci声卡的代码
isa isa声卡的顶层目录，子目录包含各种isa声卡的代码
soc 针对system-on-chip体系的中间层代码
soc/codecs 针对soc体系的各种codec的代码，与平台无关

Linux ALSA声卡驱动之二：声卡的创建

1. struct snd_card

1.1. snd_card是什么
snd_card可以说是整个ALSA音频驱动最顶层的一个结构，整个声卡的软件逻辑结构开始于该结构，几乎所有与声音相关的逻辑设备都是在snd_card的管理之下，声卡驱动的第一个动作通常就是创建一个snd_card结构体。正因为如此，本节中，我们也从 struct cnd_card开始吧。

1.2. snd_card的定义
snd_card的定义位于改头文件中：include/sound/core.h

[c-sharp]
view plaincopyprint?

/* main structure for soundcard */

struct snd_card {

int number; /* number of soundcard (index to

snd_cards) */

char id[16]; /* id string of this card */

char driver[16]; /* driver name */

char shortname[32]; /* short name of this soundcard */

char longname[80]; /* name of this soundcard */

char mixername[80]; /* mixer name */

char components[128]; /* card components delimited with

space */

struct module *module; /* top-level module */

void *private_data; /* private data for soundcard */

void (*private_free) (struct snd_card *card); /* callback for freeing of

private data */

struct list_head devices; /* devices */

unsigned int last_numid; /* last used numeric ID */

struct rw_semaphore controls_rwsem; /* controls list lock */

rwlock_t ctl_files_rwlock; /* ctl_files list lock */

int controls_count; /* count of all controls */

int user_ctl_count; /* count of all user controls */

struct list_head controls; /* all controls for this card */

struct list_head ctl_files; /* active control files */

struct snd_info_entry *proc_root; /* root for soundcard specific files */

struct snd_info_entry *proc_id; /* the card id */

struct proc_dir_entry *proc_root_link; /* number link to real id */

struct list_head files_list; /* all files associated to this card */

struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operations in the shutdown

state */

spinlock_t files_lock; /* lock the files for this card */

int shutdown; /* this card is going down */

int free_on_last_close; /* free in context of file_release */

wait_queue_head_t shutdown_sleep;
struct device *dev; /* device assigned to this card */

#ifndef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED

struct device *card_dev; /* cardX object for sysfs */

#endif

#ifdef CONFIG_PM

unsigned int power_state; /* power state */

struct mutex power_lock; /* power lock */

wait_queue_head_t power_sleep;

#endif

#if defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS) || defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS_MODULE)

struct snd_mixer_oss *mixer_oss;

int mixer_oss_change_count;

#endif

};

struct list_head devices 记录该声卡下所有逻辑设备的链表
struct list_head controls 记录该声卡下所有的控制单元的链表
void *private_data 声卡的私有数据，可以在创建声卡时通过参数指定数据的大小

2. 声卡的建立流程

2.1.1. 第一步，创建snd_card的一个实例

[c-sharp] struct snd_card *card;

int err;

....
err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE, 0, &card);

index 一个整数值，该声卡的编号
id 字符串，声卡的标识符
第四个参数 该参数决定在创建snd_card实例时，需要同时额外分配的私有数据的大小，该数据的指针最终会赋值给snd_card的private_data数据成员

card 返回所创建的snd_card实例的指针

2.1.2. 第二步，创建声卡的芯片专用数据
声卡的专用数据主要用于存放该声卡的一些资源信息，例如中断资源、io资源、dma资源等。可以有两种创建方法：

通过上一步中snd_card_create()中的第四个参数，让snd_card_create自己创建

[c-sharp]
view plaincopyprint?

// struct mychip 用于保存专用数据

err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE,
sizeof(struct mychip), &card);

// 从private_data中取出

struct mychip *chip = card->private_data;

自己创建：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

struct mychip {

struct snd_card *card;

....
};
struct snd_card *card;

struct mychip *chip;

err = snd_card_create(index[dev], id[dev], THIS_MODULE, 0, &card);

// 专用数据记录snd_card实例

chip->card = card;
.....
chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL);

然后，把芯片的专有数据注册为声卡的一个低阶设备：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_mychip_dev_free(struct snd_device *device)

{
return snd_mychip_free(device->device_data);

}

static struct snd_device_ops ops = {

.dev_free = snd_mychip_dev_free,
};
....
snd_device_new(card, SNDRV_DEV_LOWLEVEL, chip, &ops);

2.1.3. 第三步，设置Driver的ID和名字

[c-sharp]
view plaincopyprint?

strcpy(card->driver, "My Chip");

strcpy(card->shortname, "My Own Chip 123");

sprintf(card->longname, "%s at 0x%lx irq %i",

card->shortname, chip->ioport, chip->irq);

snd_card的driver字段保存着芯片的ID字符串，user空间的alsa-lib会使用到该字符串，所以必须要保证该ID的唯一性。shortname字段更多地用于打印信息，longname字段则会出现在/proc/asound/cards中。

2.1.4. 第四步，创建声卡的功能部件（逻辑设备），例如PCM，Mixer，MIDI等
这时候可以创建声卡的各种功能部件了，还记得开头的snd_card结构体的devices字段吗？每一种部件的创建最终会调用snd_device_new()来生成一个snd_device实例，并把该实例链接到snd_card的devices链表中。

通常，alsa-driver的已经提供了一些常用的部件的创建函数，而不必直接调用snd_device_new()，比如：

PCM ---- snd_pcm_new()

RAWMIDI -- snd_rawmidi_new()

CONTROL -- snd_ctl_create()

TIMER -- snd_timer_new()

INFO -- snd_card_proc_new()

JACK -- snd_jack_new()

2.1.5. 第五步，注册声卡

[c-sharp]
view plaincopyprint?

err = snd_card_register(card);
if (err < 0) {

snd_card_free(card);
return err;

}

2.2. 一个实际的例子
我把/sound/arm/pxa2xx-ac97.c的部分代码贴上来：

[cpp]
view plaincopyprint?

static int __devinit pxa2xx_ac97_probe(struct platform_device *dev)

{
struct snd_card *card;

struct snd_ac97_bus *ac97_bus;

struct snd_ac97_template ac97_template;

int ret;

pxa2xx_audio_ops_t *pdata = dev->dev.platform_data;

if (dev->id >= 0) {

dev_err(&dev->dev, "PXA2xx has only one AC97 port./n");

ret = -ENXIO;
goto err_dev;

}
////(1)////

ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,

THIS_MODULE, 0, &card);
if (ret < 0)

goto err;

card->dev = &dev->dev;
////(3)////

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

////(4)////

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

if (ret)

goto err;

////(2)////

ret = pxa2xx_ac97_hw_probe(dev);
if (ret)

goto err;

////(4)////

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

if (ret)

goto err_remove;

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

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

if (ret)

goto err_remove;

////(3)////

snprintf(card->shortname, sizeof(card->shortname),

"%s", snd_ac97_get_short_name(pxa2xx_ac97_ac97));

snprintf(card->longname, sizeof(card->longname),

"%s (%s)", dev->dev.driver->name, card->mixername);

if (pdata && pdata->codec_pdata[0])

snd_ac97_dev_add_pdata(ac97_bus->codec[0], pdata->codec_pdata[0]);

snd_card_set_dev(card, &dev->dev);
////(5)////

ret = snd_card_register(card);
if (ret == 0) {

platform_set_drvdata(dev, card);
return 0;

}

err_remove:
pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);
err:
if (card)

snd_card_free(card);
err_dev:
return ret;

}

static int __devexit pxa2xx_ac97_remove(struct platform_device *dev)

{
struct snd_card *card = platform_get_drvdata(dev);

if (card) {

snd_card_free(card);
platform_set_drvdata(dev, NULL);
pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);
}

return 0;

}

static struct platform_driver pxa2xx_ac97_driver = {

.probe = pxa2xx_ac97_probe,
.remove = __devexit_p(pxa2xx_ac97_remove),

.driver = {
.name = "pxa2xx-ac97",

.owner = THIS_MODULE,
#ifdef CONFIG_PM

.pm = &pxa2xx_ac97_pm_ops,
#endif

},
};

static int __init pxa2xx_ac97_init(void)

{
return platform_driver_register(&pxa2xx_ac97_driver);

}

static void __exit pxa2xx_ac97_exit(void)

{
platform_driver_unregister(&pxa2xx_ac97_driver);
}

module_init(pxa2xx_ac97_init);
module_exit(pxa2xx_ac97_exit);

MODULE_AUTHOR("Nicolas Pitre");

MODULE_DESCRIPTION("AC97 driver for the Intel PXA2xx chip");

驱动程序通常由probe回调函数开始，对一下2.1中的步骤，是否有相似之处？

经过以上的创建步骤之后，声卡的逻辑结构如下图所示：



图 2.2.1 声卡的软件逻辑结构

下面的章节里我们分别讨论一下snd_card_create()和snd_card_register()这两个函数。

3. snd_card_create()
snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[cpp]
view plaincopyprint?

/**

* snd_card_create - create and initialize a soundcard structure

* @idx: card index (address) [0 ... (SNDRV_CARDS-1)]

* @xid: card identification (ASCII string)

* @module: top level module for locking

* @extra_size: allocate this extra size after the main soundcard structure

* @card_ret: the pointer to store the created card instance

*

* Creates and initializes a soundcard structure.

*

* The function allocates snd_card instance via kzalloc with the given

* space for the driver to use freely. The allocated struct is stored

* in the given card_ret pointer.

*

* Returns zero if successful or a negative error code.

*/

int snd_card_create(int idx, const char *xid,

struct module *module, int extra_size,

struct snd_card **card_ret)

首先，根据extra_size参数的大小分配内存，该内存区可以作为芯片的专有数据使用（见前面的介绍）：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

card = kzalloc(sizeof(*card) + extra_size, GFP_KERNEL);

if (!card)

return -ENOMEM;

拷贝声卡的ID字符串：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

if (xid)

strlcpy(card->id, xid, sizeof(card->id));

如果传入的声卡编号为-1，自动分配一个索引编号：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

if (idx < 0) {

for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

/* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot */

if (~snd_cards_lock & idx & 1<<idx2) {

if (module_slot_match(module, idx2)) {

idx = idx2;
break;

}
}
}
if (idx < 0) {

for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

/* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot */

if (~snd_cards_lock & idx & 1<<idx2) {

if (!slots[idx2] || !*slots[idx2]) {

idx = idx2;
break;

}
}
}

初始化snd_card结构中必要的字段：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

card->number = idx;
card->module = module;
INIT_LIST_HEAD(&card->devices);
init_rwsem(&card->controls_rwsem);
rwlock_init(&card->ctl_files_rwlock);
INIT_LIST_HEAD(&card->controls);
INIT_LIST_HEAD(&card->ctl_files);
spin_lock_init(&card->files_lock);
INIT_LIST_HEAD(&card->files_list);
init_waitqueue_head(&card->shutdown_sleep);

#ifdef CONFIG_PM

mutex_init(&card->power_lock);
init_waitqueue_head(&card->power_sleep);

#endif

建立逻辑设备：Control

[c-sharp]
view plaincopyprint?

/* the control interface cannot be accessed from the user space until */

/* snd_cards_bitmask and snd_cards are set with snd_card_register */

err = snd_ctl_create(card);

建立proc文件中的info节点：通常就是/proc/asound/card0

[c-sharp]
view plaincopyprint?

err = snd_info_card_create(card);

把第一步分配的内存指针放入private_data字段中：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

if (extra_size > 0)

card->private_data = (char *)card + sizeof(struct snd_card);

4. snd_card_register()
snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

/**

* snd_card_register - register the soundcard

* @card: soundcard structure

*

* This function registers all the devices assigned to the soundcard.

* Until calling this, the ALSA control interface is blocked from the

* external accesses. Thus, you should call this function at the end

* of the initialization of the card.

*

* Returns zero otherwise a negative error code if the registrain failed.

*/

int snd_card_register(struct snd_card *card)

首先，创建sysfs下的设备：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

if (!card->card_dev) {

card->card_dev = device_create(sound_class, card->dev,
MKDEV(0, 0), card,
"card%i", card->number);

if (IS_ERR(card->card_dev))

card->card_dev = NULL;
}

其中，sound_class是在/sound/sound_core.c中创建的：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static char *sound_devnode(struct device *dev, mode_t *mode)

{
if (MAJOR(dev->devt) == SOUND_MAJOR)

return NULL;

return kasprintf(GFP_KERNEL, "snd/%s", dev_name(dev));

}
static int __init init_soundcore(void)

{
int rc;

rc = init_oss_soundcore();
if (rc)

return rc;

sound_class = class_create(THIS_MODULE, "sound");

if (IS_ERR(sound_class)) {

cleanup_oss_soundcore();
return PTR_ERR(sound_class);

}

sound_class->devnode = sound_devnode;

return 0;

}

由此可见，声卡的class将会出现在文件系统的/sys/class/sound/下面，并且，sound_devnode()也决定了相应的设备节点也将会出现在/dev/snd/下面。

接下来的步骤，通过snd_device_register_all()注册所有挂在该声卡下的逻辑设备，snd_device_register_all()实际上是通过snd_card的devices链表，遍历所有的snd_device，并且调用snd_device的ops->dev_register()来实现各自设备的注册的。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

if ((err = snd_device_register_all(card)) < 0)

return err;

最后就是建立一些相应的proc和sysfs下的文件或属性节点，代码就不贴了。

至此，整个声卡完成了建立过程

Linux ALSA声卡驱动之三：PCM设备的创建

1. PCM是什么

PCM是英文Pulse-code modulation的缩写，中文译名是脉冲编码调制。我们知道在现实生活中，人耳听到的声音是模拟信号，PCM就是要把声音从模拟转换成数字信号的一种技术，他的原理简单地说就是利用一个固定的频率对模拟信号进行采样，采样后的信号在波形上看就像一串连续的幅值不一的脉冲，把这些脉冲的幅值按一定的精度进行量化，这些量化后的数值被连续地输出、传输、处理或记录到存储介质中，所有这些组成了数字音频的产生过程。



图1.1 模拟音频的采样、量化

PCM信号的两个重要指标是采样频率和量化精度，目前，CD音频的采样频率通常为44100Hz，量化精度是16bit。通常，播放音乐时，应用程序从存储介质中读取音频数据（MP3、WMA、AAC......），经过解码后，最终送到音频驱动程序中的就是PCM数据，反过来，在录音时，音频驱动不停地把采样所得的PCM数据送回给应用程序，由应用程序完成压缩、存储等任务。所以，音频驱动的两大核心任务就是：

playback 如何把用户空间的应用程序发过来的PCM数据，转化为人耳可以辨别的模拟音频
capture 把mic拾取到得模拟信号，经过采样、量化，转换为PCM信号送回给用户空间的应用程序

2. alsa-driver中的PCM中间层

ALSA已经为我们实现了功能强劲的PCM中间层，自己的驱动中只要实现一些底层的需要访问硬件的函数即可。

要访问PCM的中间层代码，你首先要包含头文件<sound/pcm.h>，另外，如果需要访问一些与 hw_param相关的函数，可能也要包含<sound/pcm_params.h>。

每个声卡最多可以包含4个pcm的实例，每个pcm实例对应一个pcm设备文件。pcm实例数量的这种限制源于linux设备号所占用的位大小，如果以后使用64位的设备号，我们将可以创建更多的pcm实例。不过大多数情况下，在嵌入式设备中，一个pcm实例已经足够了。

一个pcm实例由一个playback stream和一个capture stream组成，这两个stream又分别有一个或多个substreams组成。



图2.1 声卡中的pcm结构

在嵌入式系统中，通常不会像图2.1中这么复杂，大多数情况下是一个声卡，一个pcm实例，pcm下面有一个playback和capture stream，playback和capture下面各自有一个substream。

下面一张图列出了pcm中间层几个重要的结构，他可以让我们从uml的角度看一看这列结构的关系，理清他们之间的关系，对我们理解pcm中间层的实现方式。



图2.2 pcm中间层的几个重要的结构体的关系图

snd_pcm是挂在snd_card下面的一个snd_device
snd_pcm中的字段：streams[2]，该数组中的两个元素指向两个snd_pcm_str结构，分别代表playback stream和capture stream

snd_pcm_str中的substream字段，指向snd_pcm_substream结构
snd_pcm_substream是pcm中间层的核心，绝大部分任务都是在substream中处理，尤其是他的ops（snd_pcm_ops）字段，许多user空间的应用程序通过alsa-lib对驱动程序的请求都是由该结构中的函数处理。它的runtime字段则指向snd_pcm_runtime结构，snd_pcm_runtime记录这substream的一些重要的软件和硬件运行环境和参数。

3. 新建一个pcm

alsa-driver的中间层已经为我们提供了新建pcm的api：

int snd_pcm_new(struct snd_card *card, const char *id, int device, int playback_count, int capture_count,

struct snd_pcm ** rpcm);

参数device 表示目前创建的是该声卡下的第几个pcm，第一个pcm设备从0开始。

参数playback_count 表示该pcm将会有几个playback substream。

参数capture_count 表示该pcm将会有几个capture substream。

另一个用于设置pcm操作函数接口的api：

void snd_pcm_set_ops(struct snd_pcm *pcm, int direction, struct snd_pcm_ops *ops);

新建一个pcm可以用下面一张新建pcm的调用的序列图进行描述：



图3.1 新建pcm的序列图

snd_card_create pcm是声卡下的一个设备（部件），所以第一步是要创建一个声卡
snd_pcm_new 调用该api创建一个pcm，才该api中会做以下事情

如果有，建立playback stream，相应的substream也同时建立
如果有，建立capture stream，相应的substream也同时建立
调用snd_device_new()把该pcm挂到声卡中，参数ops中的dev_register字段指向了函数snd_pcm_dev_register，这个回调函数会在声卡的注册阶段被调用。

snd_pcm_set_ops 设置操作该pcm的控制/操作接口函数，参数中的snd_pcm_ops结构中的函数通常就是我们驱动要实现的函数

snd_card_register 注册声卡，在这个阶段会遍历声卡下的所有逻辑设备，并且调用各设备的注册回调函数，对于pcm，就是第二步提到的snd_pcm_dev_register函数，该回调函数建立了和用户空间应用程序（alsa-lib）通信所用的设备文件节点:/dev/snd/pcmCxxDxxp和/dev/snd/pcmCxxDxxc

4. 设备文件节点的建立（dev/snd/pcmCxxDxxp、pcmCxxDxxc） 4.1 struct snd_minor

每个snd_minor结构体保存了声卡下某个逻辑设备的上下文信息，他在逻辑设备建立阶段被填充，在逻辑设备被使用时就可以从该结构体中得到相应的信息。pcm设备也不例外，也需要使用该结构体。该结构体在include/sound/core.h中定义。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

struct snd_minor {

int type; /* SNDRV_DEVICE_TYPE_XXX */

int card; /* card number */

int device; /* device number */

const struct file_operations *f_ops; /* file operations */

void *private_data; /* private data for f_ops->open */

struct device *dev; /* device for sysfs */

};

在sound/sound.c中定义了一个snd_minor指针的全局数组：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static struct snd_minor *snd_minors[256];

前面说过，在声卡的注册阶段（snd_card_register），会调用pcm的回调函数snd_pcm_dev_register()，这个函数里会调用函数snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

{
......

/* register pcm */

err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,
pcm->device,
&snd_pcm_f_ops[cidx],
pcm, str, dev);
......
}

我们再进入snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

int snd_register_device_for_dev(int type, struct snd_card *card, int dev,

const struct file_operations *f_ops,

void *private_data,

const char *name, struct device *device)

{
int minor;

struct snd_minor *preg;

if (snd_BUG_ON(!name))

return -EINVAL;

preg = kmalloc(sizeof *preg, GFP_KERNEL);

if (preg == NULL)

return -ENOMEM;

preg->type = type;
preg->card = card ? card->number : -1;
preg->device = dev;
preg->f_ops = f_ops;
preg->private_data = private_data;
mutex_lock(&sound_mutex);

#ifdef CONFIG_SND_DYNAMIC_MINORS

minor = snd_find_free_minor();

#else

minor = snd_kernel_minor(type, card, dev);
if (minor >= 0 && snd_minors[minor])

minor = -EBUSY;

#endif

if (minor < 0) {

mutex_unlock(&sound_mutex);
kfree(preg);
return minor;

}
snd_minors[minor] = preg;
preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(major, minor),

private_data, "%s", name);

if (IS_ERR(preg->dev)) {

snd_minors[minor] = NULL;
mutex_unlock(&sound_mutex);
minor = PTR_ERR(preg->dev);
kfree(preg);
return minor;

}

mutex_unlock(&sound_mutex);
return 0;

}

首先，分配并初始化一个snd_minor结构中的各字段

type：SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK/SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE
card: card的编号
device：pcm实例的编号，大多数情况为0
f_ops：snd_pcm_f_ops
private_data：指向该pcm的实例

根据type，card和pcm的编号，确定数组的索引值minor，minor也作为pcm设备的此设备号
把该snd_minor结构的地址放入全局数组snd_minors[minor]中
最后，调用device_create创建设备节点

4.2 设备文件的建立

在4.1节的最后，设备文件已经建立，不过4.1节的重点在于snd_minors数组的赋值过程，在本节中，我们把重点放在设备文件中。

回到pcm的回调函数snd_pcm_dev_register()中：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

{
int cidx, err;

char str[16];

struct snd_pcm *pcm;

struct device *dev;

pcm = device->device_data;
......
for (cidx = 0; cidx < 2; cidx++) {

......
switch (cidx) {

case SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK:

sprintf(str, "pcmC%iD%ip", pcm->card->number, pcm->device);

devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK;

break;

case SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE:

sprintf(str, "pcmC%iD%ic", pcm->card->number, pcm->device);

devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE;

break;

}
/* device pointer to use, pcm->dev takes precedence if

* it is assigned, otherwise fall back to card's device

* if possible */

dev = pcm->dev;
if (!dev)

dev = snd_card_get_device_link(pcm->card);

/* register pcm */

err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

pcm->device,
&snd_pcm_f_ops[cidx],
pcm, str, dev);
......
}
......
}

以上代码我们可以看出，对于一个pcm设备，可以生成两个设备文件，一个用于playback，一个用于capture，代码中也确定了他们的命名规则：

playback -- pcmCxDxp，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是pcmC0D0p
capture -- pcmCxDxc，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是pcmC0D0c

snd_pcm_f_ops

snd_pcm_f_ops是一个标准的文件系统file_operations结构数组，它的定义在sound/core/pcm_native.c中：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

const struct file_operations snd_pcm_f_ops[2] = {

{
.owner = THIS_MODULE,
.write = snd_pcm_write,
.aio_write = snd_pcm_aio_write,
.open = snd_pcm_playback_open,
.release = snd_pcm_release,
.llseek = no_llseek,
.poll = snd_pcm_playback_poll,
.unlocked_ioctl = snd_pcm_playback_ioctl,
.compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,
.mmap = snd_pcm_mmap,
.fasync = snd_pcm_fasync,
.get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_area,
},
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = snd_pcm_read,
.aio_read = snd_pcm_aio_read,
.open = snd_pcm_capture_open,
.release = snd_pcm_release,
.llseek = no_llseek,
.poll = snd_pcm_capture_poll,
.unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,
.compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,
.mmap = snd_pcm_mmap,
.fasync = snd_pcm_fasync,
.get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_area,
}
};

snd_pcm_f_ops作为snd_register_device_for_dev的参数被传入，并被记录在snd_minors[minor]中的字段f_ops中。最后，在snd_register_device_for_dev中创建设备节点：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

snd_minors[minor] = preg;
preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(major, minor),

private_data, "%s", name);

4.3 层层深入，从应用程序到驱动层pcm 4.3.1 字符设备注册

在sound/core/sound.c中有alsa_sound_init()函数，定义如下：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int __init alsa_sound_init(void)

{
snd_major = major;
snd_ecards_limit = cards_limit;
if (register_chrdev(major, "alsa", &snd_fops)) {

snd_printk(KERN_ERR "unable to register native major device number %d/n", major);

return -EIO;

}
if (snd_info_init() < 0) {

unregister_chrdev(major, "alsa");

return -ENOMEM;

}
snd_info_minor_register();
return 0;

}

register_chrdev中的参数major与之前创建pcm设备是device_create时的major是同一个，这样的结果是，当应用程序open设备文件/dev/snd/pcmCxDxp时，会进入snd_fops的open回调函数，我们将在下一节中讲述open的过程。

4.3.2 打开pcm设备

从上一节中我们得知，open一个pcm设备时，将会调用snd_fops的open回调函数，我们先看看snd_fops的定义：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static const struct file_operations snd_fops =

{
.owner = THIS_MODULE,
.open = snd_open
};

跟入snd_open函数，它首先从inode中取出此设备号，然后以次设备号为索引，从snd_minors全局数组中取出当初注册pcm设备时填充的snd_minor结构（参看4.1节的内容），然后从snd_minor结构中取出pcm设备的f_ops，并且把file->f_op替换为pcm设备的f_ops，紧接着直接调用pcm设备的f_ops->open()，然后返回。因为file->f_op已经被替换，以后，应用程序的所有read/write/ioctl调用都会进入pcm设备自己的回调函数中，也就是4.2节中提到的snd_pcm_f_ops结构中定义的回调。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_open(struct inode *inode, struct file *file)

{
unsigned int minor = iminor(inode);

struct snd_minor *mptr = NULL;

const struct file_operations *old_fops;

int err = 0;

if (minor >= ARRAY_SIZE(snd_minors))

return -ENODEV;

mutex_lock(&sound_mutex);
mptr = snd_minors[minor];
if (mptr == NULL) {

mptr = autoload_device(minor);
if (!mptr) {

mutex_unlock(&sound_mutex);
return -ENODEV;

}
}
old_fops = file->f_op;
file->f_op = fops_get(mptr->f_ops);
if (file->f_op == NULL) {

file->f_op = old_fops;
err = -ENODEV;
}
mutex_unlock(&sound_mutex);
if (err < 0)

return err;

if (file->f_op->open) {

err = file->f_op->open(inode, file);
if (err) {

fops_put(file->f_op);
file->f_op = fops_get(old_fops);
}
}
fops_put(old_fops);
return err;

}

下面的序列图展示了应用程序如何最终调用到snd_pcm_f_ops结构中的回调函数：



图4.3.2.1 应用程序操作pcm设备

Linux ALSA声卡驱动之四：Control设备的创建

Control接口

Control接口主要让用户空间的应用程序（alsa-lib）可以访问和控制音频codec芯片中的多路开关，滑动控件等。对于Mixer（混音）来说，Control接口显得尤为重要，从ALSA 0.9.x版本开始，所有的mixer工作都是通过control接口的API来实现的。

ALSA已经为AC97定义了完整的控制接口模型，如果你的Codec芯片只支持AC97接口，你可以不用关心本节的内容。

<sound/control.h>定义了所有的Control API。如果你要为你的codec实现自己的controls，请在代码中包含该头文件。

Controls的定义

要自定义一个Control，我们首先要定义3各回调函数：info，get和put。然后，定义一个snd_kcontrol_new结构：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {

.iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,
.name = "PCM Playback Switch",

.index = 0,
.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,
.private_value = 0xffff,
.info = my_control_info,
.get = my_control_get,

.put = my_control_put
};

iface字段指出了control的类型，alsa定义了几种类型（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的类型是MIXER，当然也可以定义属于全局的CARD类型，也可以定义属于某类设备的类型，例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，这时需要在device和subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号。

name字段是该control的名字，从ALSA 0.9.x开始，control的名字是变得比较重要，因为control的作用是按名字来归类的。ALSA已经预定义了一些control的名字，我们再Control Name一节详细讨论。

index字段用于保存该control的在该卡中的编号。如果声卡中有不止一个codec，每个codec中有相同名字的control，这时我们可以通过index来区分这些controls。当index为0时，则可以忽略这种区分策略。

access字段包含了该control的访问类型。每一个bit代表一种访问类型，这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。

private_value字段包含了一个任意的长整数类型值。该值可以通过info，get，put这几个回调函数访问。你可以自己决定如何使用该字段，例如可以把它拆分成多个位域，又或者是一个指针，指向某一个数据结构。

tlv字段为该control提供元数据。

Control的名字

control的名字需要遵循一些标准，通常可以分成3部分来定义control的名字：源--方向--功能。

源，可以理解为该control的输入端，alsa已经预定义了一些常用的源，例如：Master，PCM，CD，Line等等。
方向，代表该control的数据流向，例如：Playback，Capture，Bypass，Bypass Capture等等，也可以不定义方向，这时表示该Control是双向的（playback和capture）。

功能，根据control的功能，可以是以下字符串：Switch，Volume，Route等等。

也有一些命名上的特例：

全局的capture和playback "Capture Source"，"Capture Volume"，"Capture Switch"，它们用于全局的capture source，switch和volume。同理，"Playback Volume"，"Playback Switch"，它们用于全局的输出switch和volume。

Tone-controles 音调控制的开关和音量命名为：Tone Control - XXX，例如，"Tone Control - Switch"，"Tone Control - Bass"，"Tone Control - Center"。

3D controls 3D控件的命名规则：，"3D Control - Switch"，"3D Control - Center"，"3D Control - Space"。

Mic boost 麦克风音量加强控件命名为："Mic Boost"或"Mic Boost(6dB)"。

访问标志（ACCESS Flags）

Access字段是一个bitmask，它保存了改control的访问类型。默认的访问类型是：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明该control支持读和写操作。如果access字段没有定义（.access==0），此时也认为是READWRITE类型。

如果是一个只读control，access应该设置为：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，这时，我们不必定义put回调函数。类似地，如果是只写control，access应该设置为：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，这时，我们不必定义get回调函数。

如果control的值会频繁地改变（例如：电平表），我们可以使用VOLATILE类型，这意味着该control会在没有通知的情况下改变，应用程序应该定时地查询该control的值。

回调函数 info回调函数

info回调函数用于获取control的详细信息。它的主要工作就是填充通过参数传入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型control的info回调：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_myctl_mono_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

{
uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;
uinfo->count = 1;
uinfo->value.integer.min = 0;
uinfo->value.integer.max = 1;
return 0;

}

type字段指出该control的值类型，值类型可以是BOOLEAN, INTEGER, ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count字段指出了改control中包含有多少个元素单元，比如，立体声的音量control左右两个声道的音量值，它的count字段等于2。value字段是一个联合体（union），value的内容和control的类型有关。其中，boolean和integer类型是相同的。

ENUMERATED类型有些特殊。它的value需要设定一个字符串和字符串的索引，请看以下例子：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_myctl_enum_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

{
static char *texts[4] = {

"First", "Second", "Third", "Fourth"

};
uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;
uinfo->count = 1;
uinfo->value.enumerated.items = 4;
if (uinfo->value.enumerated.item > 3)

uinfo->value.enumerated.item = 3;
strcpy(uinfo->value.enumerated.name,
texts[uinfo->value.enumerated.item]);
return 0;

}

alsa已经为我们实现了一些通用的info回调函数，例如：snd_ctl_boolean_mono_info()，snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。

get回调函数

该回调函数用于读取control的当前值，并返回给用户空间的应用程序。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_myctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{
struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value(chip);

return 0;

}

value字段的赋值依赖于control的类型（如同info回调）。很多声卡的驱动利用它存储硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask，这时，private_value字段可以按以下例子进行设置：

.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);

然后，get回调函数可以这样实现：

static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{

int reg = kcontrol->private_value & 0xff;

int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;

int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;

....

//根据以上的值读取相应寄存器的值并填入value中

}

如果control的count字段大于1，表示control有多个元素单元，get回调函数也应该为value填充多个数值。

put回调函数

put回调函数用于把应用程序的控制值设置到control中。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

static int snd_myctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{
struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

int changed = 0;

if (chip->current_value !=

ucontrol->value.integer.value[0]) {
change_current_value(chip,
ucontrol->value.integer.value[0]);
changed = 1;
}
return changed;

}

如上述例子所示，当control的值被改变时，put回调必须要返回1，如果值没有被改变，则返回0。如果发生了错误，则返回一个负数的错误号。

和get回调一样，当control的count大于1时，put回调也要处理多个control中的元素值。

创建Controls

当把以上讨论的内容都准备好了以后，我们就可以创建我们自己的control了。alsa-driver为我们提供了两个用于创建control的API：

snd_ctl_new1()
snd_ctl_add()

我们可以用以下最简单的方式创建control：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));

if (err < 0)

return err;

在这里，my_control是一个之前定义好的snd_kcontrol_new对象，chip对象将会被赋值在kcontrol->private_data字段，该字段可以在回调函数中访问。

snd_ctl_new1()会分配一个新的snd_kcontrol实例，并把my_control中相应的值复制到该实例中，所以，在定义my_control时，通常我们可以加上__devinitdata前缀。snd_ctl_add则把该control绑定到声卡对象card当中。

元数据（Metadata）

很多mixer control需要提供以dB为单位的信息，我们可以使用DECLARE_TLV_xxx宏来定义一些包含这种信息的变量，然后把control的tlv.p字段指向这些变量，最后，在access字段中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ标志，就像这样：

static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);

static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {

...

.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |

SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,

...

.tlv.p = db_scale_my_control,

};

DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定义的mixer control，它所代表的值按一个固定的dB值的步长变化。该宏的第一个参数是要定义变量的名字，第二个参数是最小值，以0.01dB为单位。第三个参数是变化的步长，也是以0.01dB为单位。如果该control处于最小值时会做出mute时，需要把第四个参数设为1。

DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定义的mixer control，它的输出随值的变化而线性变化。 该宏的第一个参数是要定义变量的名字，第二个参数是最小值，以0.01dB为单位。第二个参数是最大值，以0.01dB为单位。如果该control处于最小值时会做出mute时，需要把第二个参数设为TLV_DB_GAIN_MUTE。

这两个宏实际上就是定义一个整形数组，所谓tlv，就是Type-Lenght-Value的意思，数组的第0各元素代表数据的类型，第1个元素代表数据的长度，第三个元素和之后的元素保存该变量的数据。

Control设备的建立

Control设备和PCM设备一样，都属于声卡下的逻辑设备。用户空间的应用程序通过alsa-lib访问该Control设备，读取或控制control的控制状态，从而达到控制音频Codec进行各种Mixer等控制操作。

Control设备的创建过程大体上和PCM设备的创建过程相同。详细的创建过程可以参考本博的另一篇文章：Linux音频驱动之三：PCM设备的创建。下面我们只讨论有区别的地方。

我们需要在我们的驱动程序初始化时主动调用snd_pcm_new()函数创建pcm设备，而control设备则在snd_card_create()内被创建，snd_card_create()通过调用snd_ctl_create()函数创建control设备节点。所以我们无需显式地创建control设备，只要建立声卡，control设备被自动地创建。

和pcm设备一样，control设备的名字遵循一定的规则：controlCxx，这里的xx代表声卡的编号。我们也可以通过代码正是这一点，下面的是snd_ctl_dev_register()函数的代码：

[c-sharp]
view plaincopyprint?

/*

* registration of the control device

*/

static int snd_ctl_dev_register(struct snd_device *device)

{
struct snd_card *card = device->device_data;

int err, cardnum;

char name[16];

if (snd_BUG_ON(!card))

return -ENXIO;

cardnum = card->number;
if (snd_BUG_ON(cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS))

return -ENXIO;

/* control设备的名字 */

sprintf(name, "controlC%i", cardnum);

if ((err = snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL, card, -1,

&snd_ctl_f_ops, card, name)) < 0)
return err;

return 0;

}

snd_ctl_dev_register()函数会在snd_card_register()中，即声卡的注册阶段被调用。注册完成后，control设备的相关信息被保存在snd_minors[]数组中，用control设备的此设备号作索引，即可在snd_minors[]数组中找出相关的信息。注册完成后的数据结构关系可以用下图进行表述：



control设备的操作函数入口

用户程序需要打开control设备时，驱动程序通过snd_minors[]全局数组和此设备号，可以获得snd_ctl_f_ops结构中的各个回调函数，然后通过这些回调函数访问control中的信息和数据（最终会调用control的几个回调函数get，put，info）。详细的代码我就不贴了，大家可以读一下代码：/sound/core/control.c

Linux ALSA声卡驱动之五：移动设备中的ALSA（ASoC）

1. ASoC的由来

ASoC--ALSA System on Chip ，是建立在标准ALSA驱动层上，为了更好地支持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。在ASoc出现之前，内核对于SoC中的音频已经有部分的支持，不过会有一些局限性：

Codec驱动与SoC CPU的底层耦合过于紧密，这种不理想会导致代码的重复，例如，仅是wm8731的驱动，当时Linux中有分别针对4个平台的驱动代码。

音频事件没有标准的方法来通知用户，例如耳机、麦克风的插拔和检测，这些事件在移动设备中是非常普通的，而且通常都需要特定于机器的代码进行重新对音频路劲进行配置。

当进行播放或录音时，驱动会让整个codec处于上电状态，这对于PC没问题，但对于移动设备来说，这意味着浪费大量的电量。同时也不支持通过改变过取样频率和偏置电流来达到省电的目的。

ASoC正是为了解决上述种种问题而提出的，目前已经被整合至内核的代码树中：sound/soc。ASoC不能单独存在，他只是建立在标准ALSA驱动上的一个它必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作。

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声明：本博内容均由http://blog.csdn.net/droidphone原创，转载请注明出处，谢谢！

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2. 硬件架构

通常，就像软件领域里的抽象和重用一样，嵌入式设备的音频系统可以被划分为板载硬件（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下图所示：



图2.1 音频系统结构

Machine 是指某一款机器，可以是某款设备，某款开发板，又或者是某款智能手机，由此可以看出Machine几乎是不可重用的，每个Machine上的硬件实现可能都不一样，CPU不一样，Codec不一样，音频的输入、输出设备也不一样，Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一个载体。

Platform 一般是指某一个SoC平台，比如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx等等，与音频相关的通常包含该SoC中的时钟、DMA、I2S、PCM等等，只要指定了SoC，那么我们可以认为它会有一个对应的Platform，它只与SoC相关，与Machine无关，这样我们就可以把Platform抽象出来，使得同一款SoC不用做任何的改动，就可以用在不同的Machine中。实际上，把Platform认为是某个SoC更好理解。

Codec 字面上的意思就是编解码器，Codec里面包含了I2S接口、D/A、A/D、Mixer、PA（功放），通常包含多种输入（Mic、Line-in、I2S、PCM）和多个输出（耳机、喇叭、听筒，Line-out），Codec和Platform一样，是可重用的部件，同一个Codec可以被不同的Machine使用。嵌入式Codec通常通过I2C对内部的寄存器进行控制。

3. 软件架构

在软件层面，ASoC也把嵌入式设备的音频系统同样分为3大部分，Machine，Platform和Codec。

Codec驱动 ASoC中的一个重要设计原则就是要求Codec驱动是平台无关的，它包含了一些音频的控件（Controls），音频接口，DAMP（动态音频电源管理）的定义和某些Codec IO功能。为了保证硬件无关性，任何特定于平台和机器的代码都要移到Platform和Machine驱动中。所有的Codec驱动都要提供以下特性：

Codec DAI 和 PCM的配置信息；
Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）；
Mixer和其他的音频控件；
Codec的ALSA音频操作接口；

必要时，也可以提供以下功能：

DAPM描述信息；
DAPM事件处理程序；
DAC数字静音控制

Platform驱动 它包含了该SoC平台的音频DMA和音频接口的配置和控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何与板子或机器相关的代码。

Machine驱动 Machine驱动负责处理机器特有的一些控件和音频事件（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的Platform和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一起才能完成整个设备的音频处理工作。

4. 数据结构

整个ASoC是由一些列数据结构组成，要搞清楚ASoC的工作机理，必须要理解这一系列数据结构之间的关系和作用，下面的关系图展示了ASoC中重要的数据结构之间的关联方式：



图4.1 Kernel-2.6.35-ASoC中各个结构的静态关系

ASoC把声卡实现为一个Platform Device，然后利用Platform_device结构中的dev字段：dev.drvdata，它实际上指向一个snd_soc_device结构。可以认为snd_soc_device是整个ASoC数据结构的根本，由他开始，引出一系列的数据结构用于表述音频的各种特性和功能。snd_soc_device结构引出了snd_soc_card和soc_codec_device两个结构，然后snd_soc_card又引出了snd_soc_platform、snd_soc_dai_link和snd_soc_codec结构。如上所述，ASoC被划分为Machine、Platform和Codec三大部分，如果从这些数据结构看来，snd_codec_device和snd_soc_card代表着Machine驱动，snd_soc_platform则代表着Platform驱动，snd_soc_codec和soc_codec_device则代表了Codec驱动，而snd_soc_dai_link则负责连接Platform和Codec。

5. 3.0版内核对ASoC的改进
本来写这篇文章的时候参考的内核版本是2.6.35，不过有CSDN的朋友提出在内核版本3.0版本中，ASoC做了较大的变化。故特意下载了3.0的代码，发现确实有所变化，下面先贴出数据结构的静态关系图：



图5.1 Kernel 3.0中的ASoC数据结构

由上图我们可以看出，3.0中的数据结构更为合理和清晰，取消了snd_soc_device结构，直接用snd_soc_card取代了它，并且强化了snd_soc_pcm_runtime的作用，同时还增加了另外两个数据结构snd_soc_codec_driver和snd_soc_platform_driver，用于明确代表Codec驱动和Platform驱动。

后续的章节中将会逐一介绍Machine和Platform以及Codec驱动的工作细节和关联