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在Linux中，先后出現(xiàn)了音頻設備的兩種框架OSS和ALSA，本節(jié)將在介紹數(shù)字音頻設備及音頻設備硬件接口的基礎上，展現(xiàn)OSS和ALSA驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。
17.1～17.2節(jié)講解了音頻設備及PCM、IIS和AC97硬件接口。
17.3節(jié)闡述了Linux OSS音頻設備驅(qū)動的組成、mixer接口、dsp接口及用戶空間編程方法。
17.4節(jié)闡述了Linux ALSA音頻設備驅(qū)動的組成、card和組件管理、PCM設備、control接口、AC97 API及用戶空間編程方法。
17.5節(jié)以S3C2410通過IIS接口外接UDA1341編解碼器的實例講解了OSS驅(qū)動。
17.6節(jié)以PXA255通過AC97接口外接AC97 編解碼器的實例講解了ALSA驅(qū)動。
17.1數(shù)字音頻設備
目前，手機、PDA、MP3等許多嵌入式設備中包含了數(shù)字音頻設備，一個典型的數(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，通過這些接口連接外部的音頻編解碼器即可實現(xiàn)聲音的AD和DA轉(zhuǎn)換，圖中的功放完成模擬信號的放大功能。
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，衡量它的指標主要有：
采樣頻率
采樣的過程就是將通常的模擬音頻信號的電信號轉(zhuǎn)換成二進制碼0和1的過程，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
量化精度是指對采樣數(shù)據(jù)分析的精度，比如24bit量化精度就是是將標準電平信號按照2的24次方進行分析，也就是說將圖17.2中的縱坐標等分為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音頻設備硬件接口
17.2.1 PCM接口
針對不同的數(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。
最簡單的音頻接口是PCM（脈沖編碼調(diào)制）接口，該接口由時鐘脈沖（BCLK）、幀同步信號（FS）及接收數(shù)據(jù)（DR）和發(fā)送數(shù)據(jù)（DX）組成。在FS信號的上升沿，數(shù)據(jù)傳輸從MSB（Most Significant Bit）字開始，F(xiàn)S頻率等于采樣率。FS信號之后開始數(shù)據(jù)字的傳輸，單個的數(shù)據(jù)位按順序進行傳輸，1個時鐘周期傳輸1個數(shù)據(jù)字。發(fā)送MSB時，信號的等級首先降到最低，以避免在不同終端的接口使用不同的數(shù)據(jù)方案時造成MSB的丟失。
PCM接口很容易實現(xiàn)，原則上能夠支持任何數(shù)據(jù)方案和任何采樣率，但需要每個音頻通道獲得一個獨立的數(shù)據(jù)隊列。
17.2.2 IIS接口
IIS 接口（Inter-IC Sound）在20世紀80年代首先被飛利浦用于消費音頻，并在一個稱為LRCLK（Left/Right CLOCK）的信號機制中經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換，將兩路音頻信號變成單一的數(shù)據(jù)隊列。當LRCLK為高時，左聲道數(shù)據(jù)被傳輸；LRCLK為低時，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)。對于多通道系統(tǒng)，在同樣的BCLK和LRCLK條件下，并行執(zhí)行幾個數(shù)據(jù)隊列也是可能的。
17.2.3 AC97接口
AC‘97（Audio Codec 1997）是以Intel為首的五個PC廠商Intel、Creative Labs、NS、Analog Device與Yamaha共同提出的規(guī)格標準。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接口包括位時鐘（BITCLK）、同步信號校正（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)隊列。AC’97數(shù)據(jù)幀以SYNC脈沖開始，包括12個20位時間段（時間段為標準中定義的不同的目的服務）及16位“tag”段，共計256個數(shù)據(jù)序列。例如，時間段“1”和“2”用于訪問編碼的控制寄存器，而時間段“3”和“4”分別負載左、右兩個音頻通道。“tag”段表示其他段中哪一個包含有效數(shù)據(jù)。把幀分成時間段使傳輸控制信號和音頻數(shù)據(jù)僅通過4根線到達9個音頻通道或轉(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)。一般來說，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)點和應用范圍，例如在CD、MD、MP3隨身聽多采用IIS接口，移動電話會采用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音頻設備驅(qū)動
17.3.1 OSS驅(qū)動的組成
OSS標準中有2個最基本的音頻設備：mixer（混音器）和DSP（數(shù)字信號處理器）。
在聲卡的硬件電路中，mixer是一個很重要的組成部分，它的作用是將多個信號組合或者疊加在一起，對于不同的聲卡來說，其混音器的作用可能各不相同。OSS驅(qū)動中，/dev/mixer設備文件是應用程序?qū)ixer進行操作的軟件接口。
混音器電路通常由兩個部分組成：輸入混音器（input mixer）和輸出混音器（output mixer）。輸入混音器負責從多個不同的信號源接收模擬信號，這些信號源有時也被稱為混音通道或者混音設備。模擬信號通過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行級別（level）調(diào)制，然后被送到輸入混音器中進行聲音的合成。混音器上的電子開關(guān)可以控制哪些通道中有信號與混音器相連，有些聲卡只允許連接一個混音通道作為錄音的音源，而有些聲卡則允許對混音通道做任意的連接。經(jīng)過輸入混音器處理后的信號仍然為模擬信號，它們將被送到A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理。
輸出混音器的工作原理與輸入混音器類似，同樣也有多個信號源與混音器相連，并且事先都經(jīng)過了增益調(diào)節(jié)。當輸出混音器對所有的模擬信號進行了混合之后，通常還會有一個總控增益調(diào)節(jié)器來控制輸出聲音的大小，此外還有一些音調(diào)控制器來調(diào)節(jié)輸出聲音的音調(diào)。經(jīng)過輸出混音器處理后的信號也是模擬信號，它們最終會被送給喇叭或者其它的模擬輸出設備。對混音器的編程包括如何設置增益控制器的級別，以及怎樣在不同的音源間進行切換，這些操作通常來講是不連續(xù)的，而且不會像錄音或者放音那樣需要占用大量的計算機資源。由于混音器的操作不符合典型的讀/寫操作模式，因此除了 open（）和close（）兩個系統(tǒng)調(diào)用之外，大部分的操作都是通過ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來完成的。與/dev/dsp不同，/dev/mixer允許多個應用程序同時訪問，并且混音器的設置值會一直保持到對應的設備文件被關(guān)閉為止。
DSP也稱為編解碼器，實現(xiàn)錄音（錄音）和放音（播放），其對應的設備文件是/dev/dsp或/dev/sound/dsp。OSS聲卡驅(qū)動程序提供的 /dev/dsp是用于數(shù)字采樣和數(shù)字錄音的設備文件，向該設備寫數(shù)據(jù)即意味著激活聲卡上的D/A轉(zhuǎn)換器進行放音，而向該設備讀數(shù)據(jù)則意味著激活聲卡上的 A/D轉(zhuǎn)換器進行錄音。
在從DSP設備讀取數(shù)據(jù)時，從聲卡輸入的模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字采樣后的樣本，保存在聲卡驅(qū)動程序的內(nèi)核緩沖區(qū)中，當應用程序通過 read（）系統(tǒng)調(diào)用從聲卡讀取數(shù)據(jù)時，保存在內(nèi)核緩沖區(qū)中的數(shù)字采樣結(jié)果將被復制到應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)動程序所決定的，而不取決于應用程序從聲卡讀取數(shù)據(jù)的速度。如果應用程序讀取數(shù)據(jù)的速度過慢，以致低于聲卡的采樣頻率，那么多余的數(shù)據(jù)將會被丟棄（即overflow）；如果讀取數(shù)據(jù)的速度過快，以致高于聲卡的采樣頻率，那么聲卡驅(qū)動程序?qū)枞切┱埱髷?shù)據(jù)的應用程序，直到新的數(shù)據(jù)到來為止。
在向DSP設備寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號會經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號，然后產(chǎn)生出聲音。應用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度應該至少等于聲卡的采樣頻率，過慢會產(chǎn)生聲音暫停或者停頓的現(xiàn)象（即underflow）。如果用戶寫入過快的話，它會被內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序阻塞，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)動提供了非阻塞的I/O支持，用戶空間也不宜采用。
無論是從聲卡讀取數(shù)據(jù)，或是向聲卡寫入數(shù)據(jù)，事實上都具有特定的格式（format），如無符號8位、單聲道、8KHz采樣率，如果默認值無法達到要求，可以通過ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來改變它們。通常說來，在應用程序中打開設備文件/dev/dsp之后，接下去就應該為其設置恰當?shù)母袷剑缓蟛拍軓穆暱ㄗx取或者寫入數(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1個混音器，第1個參數(shù)fops即是文件操作接口，第2個參數(shù)dev是設備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1個設備編號。mixer 是 1個典型的字符設備，因此編碼的主要工作是實現(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（），它實現(xiàn)混音器的不同IO控制命令，代碼清單17.1給出了1個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（）類似，它用于注冊1個dsp設備，第1個參數(shù)fops即是文件操作接口，第2個參數(shù)dev是設備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1個設備編號。dsp也是1個典型的字符設備，因此編碼的主要工作是實現(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)處理對采樣率、量化精度、DMA緩沖區(qū)塊大小等參數(shù)設置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程中，通常會使用DMA，DMA對聲卡而言非常重要。例如，在放音時，驅(qū)動設置完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)長度，DMA控制器會自動發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)填充FIFO，直到發(fā)送完相應的數(shù)據(jù)長度后才中斷一次。
在OSS驅(qū)動中，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)動中，一般會將1個較大的DMA緩沖區(qū)分成若干個大小相同的塊（這些塊也被稱為“段”，即 fragment），驅(qū)動程序使用DMA每次在聲音緩沖區(qū)和聲卡之間搬移一個fragment。在用戶空間，可以使用ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來調(diào)整塊的大小和個數(shù)。
除了read（）、write（）和ioctl（）外，dsp接口的poll（）函數(shù)通常也需要被實現(xiàn)，以向用戶反饋目前能否讀寫DMA緩沖區(qū)。
在OSS驅(qū)動初始化過程中，會調(diào)用register_sound_dsp（）和register_sound_mixer（）注冊dsp和mixer設備；在模塊卸載的時候，會調(diào)用如代碼清單17.2。
代碼清單
17.2 OSS驅(qū)動初始化注冊dsp和mixer設備
1 static int xxx_init（void）
2 {
3 struct xxx_state *s = &xxx_state;
4 。。。
5 //注冊dsp設備
6 if （（audio_dev_dsp = register_sound_dsp（&xxx_audio_fops， - 1）） 《 0）
7 goto err_dev1;
8 //設備mixer設備
9 if （（audio_dev_mixer = register_sound_mixer（&xxx_mixer_fops， - 1）） 《 0）
10 goto err_dev2;
11 。。。
12 }
13
14 void __exit xxx_exit（void）
15 {
16 //注銷dsp和mixer設備接口
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，可以畫出一個Linux OSS驅(qū)動結(jié)構(gòu)的簡圖，如圖17.4所示。
圖17.4 Linux OSS驅(qū)動結(jié)構(gòu)
17.3.4 OSS用戶空間編程
1、DSP編程
對OSS驅(qū)動聲卡的編程使用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步驟：
① 打開設備文件/dev/dsp。
采用何種模式對聲卡進行操作也必須在打開設備時指定，對于不支持全雙工的聲卡來說，應該使用只讀或者只寫的方式打開，只有那些支持全雙工的聲卡，才能以讀寫的方式打開，這還依賴于驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)。Linux允許應用程序多次打開或者關(guān)閉與聲卡對應的設備文件，從而能夠很方便地在放音狀態(tài)和錄音狀態(tài)之間進行切換。
② 如果有需要，設置緩沖區(qū)大小。
運行在Linux內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序?qū)ｉT維護了一個緩沖區(qū)，其大小會影響到放音和錄音時的效果，使用ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用可以對它的尺寸進行恰當?shù)脑O置。調(diào)節(jié)驅(qū)動程序中緩沖區(qū)大小的操作不是必須的，如果沒有特殊的要求，一般采用默認的緩沖區(qū)大小也就可以了。如果想設置緩沖區(qū)的大小，則通常應緊跟在設備文件打開之后，這是因為對聲卡的其它操作有可能會導致驅(qū)動程序無法再修改其緩沖區(qū)的大小。
③ 設置聲道（channel）數(shù)量。
根據(jù)硬件設備和驅(qū)動程序的具體情況，可以設置為單聲道或者立體聲。
④ 設置采樣格式和采樣頻率
采樣格式包括AFMT_U8（無符號8位）、AFMT_S8（有符號8位）、AFMT_U16_LE（小端模式，無符號16位）、 AFMT_U16_BE（大端模式，無符號16位）、AFMT_MPEG、AFMT_AC3等。使用SNDCTL_DSP_SETFMT IO控制命令可以設置采樣格式。
對于大多數(shù)聲卡來說，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)頻率都會被硬件支持，在 Linux下進行音頻編程時最常用到的幾種采樣頻率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz 和44100Hz。使用SNDCTL_DSP_SPEED IO控制命令可以設置采樣頻率。
⑤ 讀寫/dev/dsp實現(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接口進行聲音錄制和播放的過程，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，然后再進行放音。
代碼清單17.3 OSS DSP接口應用編程范例
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 /* 打開聲音設備 */
20 fd = open（“/dev/dsp”， O_RDWR）;
21 if （fd 《 0）
22 {
23 perror（“open of /dev/dsp failed”）;
24 exit（1）;
25 }
26 /* 設置采樣時的量化位數(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 /* 設置采樣時的通道數(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混音通道組成，它們可以通過驅(qū)動程序提供的設備文件/dev/mixer進行編程。對混音器的操作一般都通過ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來完成，所有控制命令都以SOUND_MIXER或者MIXER開頭，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
對聲卡的輸入增益和輸出增益進行調(diào)節(jié)是混音器的一個主要作用，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)動程序會將它們變換成百分比的形式，也就是說無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
在進行混音器編程時，可以使用 SOUND_MIXER_READ宏來讀取混音通道的增益大小，例如如下代碼可以獲得麥克風的輸入增益：
ioctl（fd， SOUND_MIXER_READ（SOUND_MIXER_MIC）， &vol）;
對于只有一個混音通道的單聲道設備來說，返回的增益大小保存在低位字節(jié)中。而對于支持多個混音通道的雙聲道設備來說，返回的增益大小實際上包括兩個部分，分別代表左、右兩個聲道的值，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
如果想設置混音通道的增益大小，則可以通過SOUND_MIXER_WRITE宏來實現(xiàn)，例如下面的語句可以用來設置麥克風的輸入增益：
vol = （right 《《 8） + left;
ioctl（fd， SOUND_MIXER_WRITE（SOUND_MIXER_MIC）， &vol）;
？ 查詢Mixer信息
聲卡驅(qū)動程序提供了多個ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來獲得混音器的信息，它們通常返回一個整型的位掩碼，其中每一位分別代表一個特定的混音通道，如果相應的位為1，則說明與之對應的混音通道是可用的。
通過 SOUND_MIXER_READ_DEVMASK返回的位掩碼查詢出能夠被聲卡支持的每一個混音通道，而通過 SOUND_MIXER_READ_RECMAS返回的位掩碼則可以查詢出能夠被當作錄音源的每一個通道。例如，如下代碼可用來檢查CD輸入是否是一個有效的混音通道：
ioctl（fd， SOUND_MIXER_READ_DEVMASK， &devmask）;
if （devmask & SOUND_MIXER_CD）
printf（“The CD input is supported”）;
如下代碼可用來檢查CD輸入是否是一個有效的錄音源：
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)聲卡提供了多個錄音源，通過 SOUND_MIXER_READ_RECSRC可以查詢出當前正在使用的錄音源，同一時刻可使用2個或2個以上的錄音源，具體由聲卡硬件本身決定。相應地，使用 SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以設置聲卡當前使用的錄音源，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立體聲的支持，可以通過SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS來獲得。
代碼清單17.4的程序?qū)崿F(xiàn)了利用/dev/mixer接口對混音器進行編程的過程，該程序可對各種混音通道的增益進行調(diào)節(jié)。
代碼清單17.4 OSS mixer接口應用編程范例
1 #include
2 #include
3 #include
4 #include
5 #include
6 #include
7 /* 用來存儲所有可用混音設備的名稱 */
8 const char *sound_device_names［］ = SOUND_DEVICE_NAMES;
9 int fd; /* 混音設備所對應的文件描述符 */
10 int devmask， stereodevs; /* 混音器信息對應的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備 */
21 fprintf（stderr， “%s ”， sound_device_names［i］）;
22 fprintf（stderr， “/n”）;
23 exit（1）;
24 }
25
26 int main（int argc， char *argv［］）
27 {
28 int left， right， level; /* 增益設置 */
29 int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */
30 int device; /* 選用的混音設備 */
31 char *dev; /* 混音設備的名稱 */
32 int i;
33 name = argv［0］;
34 /* 以只讀方式打開混音設備 */
35 fd = open（“/dev/mixer”， O_RDONLY）;
36 if （fd == - 1）
37 {
38 perror（“unable to open /dev/mixer”）;
39 exit（1）;
40 }
41
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 /* 沒有找到匹配項 */
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、右聲道設為相等 */
76 left = atoi（argv［2］）;
77 right = atoi（argv［2］）;
78 }
79
80 /* 對非立體聲設備給出警告信息 */
81 if （（left ！= right） && ！（（1 《《 i） &stereodevs））
82 {
83 fprintf（stderr， “warning： %s is not a stereo device/n”， dev）;
84 }
85
86 /* 將兩個聲道的值合到同一變量中 */
87 level = （right 《《 8） + left;
88
89 /* 設置增益 */
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)動返回的左右聲道的增益 */
97 left = level &0xff;
98 right = （level &0xff00） 》》 8;
99 /* 顯示實際設置的增益 */
100 fprintf（stderr， “%s gain set to %d%% / %d%%/n”， dev， left， right）;
101 /* 關(guān)閉混音設備 */
102 close（fd）;
103 return 0;
104 }
編譯上述程序為可執(zhí)行文件mixer，執(zhí)行。/mixer 或。/mixer 可設置增益，device可以是vol、pcm、speaker、line、mic、cd、igain、line1、 phin、video。
17.4 Linux ALSA音頻設備驅(qū)動
17.4.1 ALSA的組成
雖然OSS已經(jīng)非常成熟，但它畢竟是一個沒有完全開放源代碼的商業(yè)產(chǎn)品，而ALSA （Advanced Linux Sound Architecture）恰好彌補了這一空白，它符合GPL，是在Linux下進行音頻編程時另一種可供選擇的聲卡驅(qū)動體系結(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)動程序模塊之外，還專門為簡化應用程序的編寫提供了相應的函數(shù)庫，與OSS提供的基于ioctl的原始編程接口相比，ALSA函數(shù)庫使用起來要更加方便一些。ALSA的主要特點有：
？ 支持多種聲卡設備
？ 模塊化的內(nèi)核驅(qū)動程序
？ 支持SMP和多線程
？ 提供應用開發(fā)函數(shù)庫（alsa-lib）以簡化應用程序開發(fā)
？ 支持OSS API，兼容OSS應用程序
ALSA 具有更加友好的編程接口，并且完全兼容于OSS，對應用程序員來講無疑是一個更佳的選擇。ALSA系統(tǒng)包括驅(qū)動包alsa-driver、開發(fā)包 alsa-libs、開發(fā)包插件alsa-libplugins、設置管理工具包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個子項目，其中只有驅(qū)動包是必需的。
alsa- driver指內(nèi)核驅(qū)動程序，包括硬件相關(guān)的代碼和一些公共代碼，非常龐大，代碼總量達數(shù)十萬行；alsa-libs指用戶空間的函數(shù)庫，提供給應用程序使用，應用程序應包含頭文件asoundlib.h，并使用共享庫libasound.so；alsa-utils包含一些基于ALSA的用于控制聲卡的應用程序，如alsaconf（偵測系統(tǒng)中聲卡并寫一個適合的ALSA配置文件）、alsactl（控制ALSA聲卡驅(qū)動的高級設置）、 alsamixer（基于ncurses的混音器程序）、amidi（用于讀寫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）
？ 定時器接口（Timer Interface，/dev/snd/timer）
和OSS類似，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，而不是直接給應用程序使用的。應用程序最好使用alsa-lib，或者更高級的接口，比如jack提供的接口。
圖17.6給出了ALSA聲卡驅(qū)動與用戶空間體系結(jié)構(gòu)的簡圖，從中可以看出ALSA內(nèi)核驅(qū)動與用戶空間庫及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
對于每個聲卡而言，必須創(chuàng)建1個“card”實例。card是聲卡的“總部”，它管理這個聲卡上的所有設備（組件），如PCM、mixers、MIDI、synthesizer等。因此，card和組件是ALSA聲卡驅(qū)動中的主要組成元素。
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、xid是標識字符串、module一般為THIS_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 card被創(chuàng)建后，設備（組件）能夠被創(chuàng)建并關(guān)聯(lián)于該card。第1個參數(shù)是snd_card_new（）創(chuàng)建的card指針，第2個參數(shù)type 指的是device-level即設備類型，形式為SNDRV_DEV_XXX，包括SNDRV_DEV_CODEC、 SNDRV_DEV_CONTROL、SNDRV_DEV_PCM、SNDRV_DEV_RAWMIDI等，用戶自定義設備的device-level是 SNDRV_DEV_LOWLEVEL，ops參數(shù)是1個函數(shù)集（定義為snd_device_ops結(jié)構(gòu)體）的指針，device_data是設備數(shù)據(jù)指針，注意函數(shù)snd_device_new（）本身不會分配設備數(shù)據(jù)的內(nèi)存，因此應事先分配。
3、組件釋放
每個ALSA預定義的組件在構(gòu)造時需調(diào)用snd_device_new（），而每個組件的析構(gòu)方法則在函數(shù)集中被包含。對于PCM、AC97此類預定義組件，我們不需關(guān)心它們的析構(gòu)，而對于自定義的組件，則需要填充snd_device_ops中的析構(gòu)函數(shù)指針dev_free，這樣，當 snd_card_free（）被調(diào)用時，組件將自動被釋放。
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、中斷號等，其意義等同于字符設備驅(qū)動中的 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個參數(shù)，并動態(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/釋放聲卡
當snd_card被準備好以后，可使用snd_card_register（）函數(shù)注冊這個聲卡：
int snd_card_register（struct snd_card *card）
對應的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)生錯誤，該函數(shù)返回1個錯誤碼。代碼清單17.22給出了1個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 }
對于get（）和put（）函數(shù)而言，如果control有多于1個元素，即count》1，則每個元素都需要被返回或?qū)懭搿?/p>
5、構(gòu)造control
當所有事情準備好后，我們需要創(chuàng)建1個control，調(diào)用snd_ctl_add（）和snd_ctl_new1（）這2個函數(shù)來完成，這2個函數(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添加到對應的card中。
6、變更通知
如果驅(qū)動中需要在中斷服務程序中改變或更新1個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個參數(shù)為事件掩碼（event-mask），第3個參數(shù)為該通知的control元素id指針。
例如，如下語句定義的事件掩碼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)動工程師只需編寫少量底層的控制函數(shù)。
1、AC97實例構(gòu)造
為了創(chuàng)建1個AC97實例，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個參數(shù)ops是1個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）; //復位函數(shù)
4 //寫入函數(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，調(diào)用snd_ac97_mixer（）函數(shù)注冊混音器，這個函數(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實例的創(chuàng)建過程。
代碼清單17.24 AC97實例的創(chuàng)建過程范例
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實例的指針。
如果1個聲卡上包含多個編解碼器，這種情況下，需要多次調(diào)用snd_ac97_mixer（）并對snd_ac97的num成員（編解碼器序號）賦予相應的序號。驅(qū)動中可以為不同的編解碼器編寫不同的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ac97.num獲得序號后再區(qū)分進行具體的操作。
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，reset（）函數(shù)用于復位編解碼器，wait（）函數(shù)用于編解碼器標準初始化過程中的特定等待，如果芯片要求額外的等待時間，應實現(xiàn)這個函數(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 }
8
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入codec
15 }
3、修改寄存器
如果需要在驅(qū)動中訪問編解碼器，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)設置的情況下不會再設置，而后者則會再寫一次。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個函數(shù)可用于設置采樣率：
int snd_ac97_set_rate（struct snd_ac97 *ac97， int reg， unsigned int rate）;
這個函數(shù)的第2個參數(shù)reg可以是AC97_PCM_MIC_ADC_RATE、AC97_PCM_FRONT_DAC_RATE、 AC97_PCM_LR_ADC_RATE和AC97_SPDIF，對于AC97_SPDIF而言，寄存器并非真地被改變了，只是相應的IEC958狀態(tài)位將被更新。
4、時鐘調(diào)整
在一些芯片上，編解碼器的時鐘不是48000而是使用PCI時鐘以節(jié)省1個晶體，在這種情況下，我們應該改變bus-》clock為相應的值，例如intel8x0和es1968包含時鐘的自動測量函數(shù)。
5、proc文件
ALSA AC97接口會創(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chip上有多個codecs，可多次調(diào)用snd_ac97_mixer（）。
17.4.5 ALSA用戶空間編程
ALSA驅(qū)動的聲卡在用戶空間不宜直接使用文件接口，而應使用alsa-lib，代碼清單17.26給出了基于ALSA音頻驅(qū)動的最簡單的放音應用程序。
代碼清單17.26 ALSA用戶空間放音程序
1 #include
2 #include
3 #include
4
5 main（int argc， char *argv［］）
6 {
7 int i;
8 int err;
9 short buf［128］;
10 snd_pcm_t *playback_handle; //PCM設備句柄
11 snd_pcm_hw_params_t *hw_params; //硬件信息和PCM流配置
12 //打開PCM，最后1個參數(shù)為0意味著標準配置
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 //設置采樣率，如果硬件不支持我們設置的采樣率，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)設置，使設備準備好
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 }
76
77 for （i = 0; i 《 10; ++i）
78 {
79 //寫音頻數(shù)據(jù)到PCM設備
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)動用戶空間編程的流程基本是一致的，都經(jīng)過了“打開――設置參數(shù)――讀寫音頻數(shù)據(jù)”的過程，不同在于OSS打開的是設備文件，設置參數(shù)使用的是Linux ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用，讀寫音頻數(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個最簡單的錄音程序。
代碼清單17.27的程序打開1個音頻接口，配置它為立體聲、16位、44.1khz采樣和基于interleave的讀寫。它阻塞等待直接接口準備好接收放音數(shù)據(jù)，這時候?qū)?shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)。這種設計方法使得程序很容易移植到類似JACK、LADSPA、Coreaudio、VST等callback機制驅(qū)動的系統(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
6
7 snd_pcm_t *playback_handle;
8 short buf［4096］;
9
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 }
19
20 return err;
21 }
22
23 main（int argc， char *argv［］）
24 {
25
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;
32
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 }
40
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 }
47
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 }
54
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 }
61
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 }
68
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 }
75
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 }
81
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 }
87
88 snd_pcm_hw_params_free（hw_params）;
89
90 /* 告訴ALSA當4096個以上幀可以傳遞時喚醒我們 */
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，直到接口準備好傳遞數(shù)據(jù)，或者1秒超時發(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實例1：S3C2410+UDA1341 OSS驅(qū)動
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總線時鐘信號SCK與Philip公司的UDA1341的BCK連接，字段選擇連接于WS引腳。UDA1341提供兩個音頻通道，分別用于輸入和輸出，對應的引腳連接：IIS總線的音頻輸出IISSDO對應于UDA1341的音頻輸入；IIS總線的音頻輸入IISSDI對應于UDA1341的音頻輸出。UDA1341的L3接口相當于一個混音器控制接口，可以用來控制輸入/輸出音頻信號的音量大小、低音等。L3接口的引腳L3MODE、L3DATA、L3CLOCK分別連接到S3C2410的3個GPIO來控制。
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)進行信號處理，完成聲音信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，具有可編程增益放大器和數(shù)字自動增益控制器，其低功耗、低電壓的特點使其非常適合用于MD/CD、筆記本電腦等便攜式設備。UDA1341對外提供2組音頻信號輸入接口，每組包括左右2個聲道。
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：第一組音頻信號輸入后經(jīng)過1個0 dB/6 dB開關(guān)后采樣送入數(shù)字混音器：第二組音頻信號輸入后先經(jīng)過可編程增益放大器（PGA），然后再進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)要再經(jīng)過數(shù)字自動增益控制器（AGC）送入數(shù)字混音器。設計硬件電路時選用第二組輸入音頻信號，這樣可以通過軟件的方法實現(xiàn)對系統(tǒng)輸入音量大小的調(diào)節(jié)。顯然選用第二組可以通過L3總線接口控制AGC來實現(xiàn)。另外，選擇通道2還可以通過PGA對從MIC輸入的信號進行片內(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FIFO進行控制，CPU通過輪詢方式訪問FIFO寄存器，以完成對FIFO緩存?zhèn)鬏敾蚪邮盏奶幚怼?/p>
? DMA模式。通過設置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FIFO滿時，由DMA控制器對FIFO中的數(shù)據(jù)進行處理。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)線將通過雙通道DMA同時接收和發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。在OSS驅(qū)動中，將使用此模式。
17.5.2注冊dsp和mixer接口
如代碼清單17.28，在UDA1341 OSS驅(qū)動的模塊加載函數(shù)中，將完成如下工作：
? 初始化IIS接口硬件，設置L3總線對應的GPIO。
? 申請用于音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄MA通道。
? 初始化UDA1341到恰當?shù)墓ぷ髂Ｊ健?/p>
? 注冊dsp和mixer接口。
代碼清單17.28 UDA1341 OSS驅(qū)動模塊加載函數(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 };
19
20 int __init s3c2410_uda1341_init（void）
21 {
22 unsigned long flags;
23
24 local_irq_save（flags）;
25
26 /* 設置IIS接口引腳GPIO */
27
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
31
32
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
38
39 local_irq_restore（flags）;
40
41 init_uda1341（）;
42
43 /* 輸出流采樣DMA通道2 */
44 output_stream.dma_ch = DMA_CH2;
45
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;
54
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 }
61
62 /* 注冊dsp和mixer設備接口 */
63 audio_dev_dsp = register_sound_dsp（&smdk2410_audio_fops， - 1）;
64 audio_dev_mixer = register_sound_mixer（&smdk2410_mixer_fops， - 1）;
65
66 printk（AUDIO_NAME_VERBOSE “ initialized/n”）;
67
68 return 0;
69 }
UDA1341 OSS驅(qū)動的模塊卸載函數(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)動模塊卸載函數(shù)
1 void __exit s3c2410_uda1341_exit（void）
2 {
3 //注銷dsp和mixer設備接口
4 unregister_sound_dsp（audio_dev_dsp）;
5 unregister_sound_mixer（audio_dev_mixer）;
6
7 //注銷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)動的ioctl（）函數(shù)處理多個mixer命令，如SOUND_MIXER_INFO、 SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS、SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME等，用于獲得或設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;
6
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 }
17
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 }
25
26 case SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS://獲取設備對立體聲的支持
27 return put_user（0， （long*）arg）;
28
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）;
32
33 case SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME： //設置音量
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;
41
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）;
46
47 case SOUND_MIXER_READ_IGAIN： //獲得增益
48 val = （（31-mixer_igain） *100） / 31;
49 return put_user（val， （int*）arg）;
50
51 case SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN： //設置增益
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;
61
62 default：
63 DPRINTK（“mixer ioctl %u unknown/n”， cmd）;
64 return - ENOSYS;
65 }
66
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)動中，dsp接口的讀寫函數(shù)是核心中的核心，直接對應著錄音和放音的流程。
OSS 的讀函數(shù)存在一個與普通字符設備驅(qū)動讀函數(shù)不同的地方，那就是一般而言，對于普通字符設備驅(qū)動，如果用戶要求讀count個字節(jié)，而實際上只有 count1字節(jié)可獲得（count1《 count）時，它會將這count1字節(jié)拷貝給用戶后即返回count1；而dsp接口的讀函數(shù)會分次拷貝，如果第1次不能滿足，它會等待第2次，直到 “count1 + count2 + 。。。 = count”為止再返回count。這種設計是合理的，因為OSS驅(qū)動應該負責音頻數(shù)據(jù)的流量控制。代碼清單17.31給出了UDA1341 OSS驅(qū)動的讀函數(shù)實現(xiàn)。
代碼清單17.31 UDA1341 OSS驅(qū)動的讀函數(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;
7
8 DPRINTK（“audio_read： count=%d/n”， count）;
9
10 if （ppos ！= &file-》f_pos）
11 return - ESPIPE;
12
13 if （！s-》buffers）
14 {
15 int i;
16
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 }
29
30 //滿足用戶的所有讀需求
31 while （count 》 0）
32 {
33 audio_buf_t *b = s-》buf;
34
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 }
47
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;
60
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）;
71
72 NEXT_BUF（s， buf）;
73 }
74
75 if （（buffer - buffer0））
76 ret = buffer - buffer0;
77
78 return ret;
79 }
OSS驅(qū)動dsp接口的寫函數(shù)與讀函數(shù)類似，一般來說，它也應該滿足用戶的所有寫需求后再返回，如代碼清單17.32。
代碼清單17.32 UDA1341 OSS驅(qū)動的寫函數(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;
7
8 DPRINTK（“audio_write ： start count=%d/n”， count）;
9
10 switch （file-》f_flags &O_ACCMODE）
11 {
12 case O_WRONLY： //只寫
13 case O_RDWR： //讀寫
14 break;
15 default： //只讀不合法
16 return - EPERM;
17 }
18 //設置DMA緩沖區(qū)
19 if （！s-》buffers && audio_setup_buf（s））
20 return - ENOMEM;
21
22 count &= ~0x03;
23
24 while （count 》 0） //直到滿足用戶的所有寫需求
25 {
26 audio_buf_t *b = s-》buf;
27 //非阻塞訪問
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;
57
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 }
66
67 b-》size += chunksize * 2;
68 }
69
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 }
83
84 if （（buffer - buffer0））
85 ret = buffer - buffer0;
86
87 DPRINTK（“audio_write ： end count=%d/n/n”， ret）;
88
89 return ret;
90 }
17.6實例2：SA1100+ UDA1341 ALSA驅(qū)動
17.6.1 card注冊與注銷
同樣是UDA1341芯片，如果以ALSA體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)它的驅(qū)動，會和OSS大不一樣。如17.4.1節(jié)所言，在模塊初始化和卸載的時候，需要注冊和注銷card，另外在模塊加載的時候，也會注冊mixer和pcm組件，如代碼清單17.33。
代碼清單17.33 UDA1341 ALSA驅(qū)動模塊初始化與卸載
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;
6
7 /* 新建card */
8 card = snd_card_new（-1， id， THIS_MODULE， sizeof（struct sa11xx_uda1341））;
9 if （card == NULL）
10 return -ENOMEM;
11
12 chip = card-》private_data;
13 spin_lock_init（&chip-》s［0］.dma_lock）;
14 spin_lock_init（&chip-》s［1］.dma_lock）;
15
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;
19
20 // 注冊control（mixer）接口
21 if （（err = snd_chip_uda1341_mixer_new（card， &chip-》uda1341）））
22 goto nodev;
23
24 // 注冊PCM接口
25 if （（err = snd_card_sa11xx_uda1341_pcm（chip， 0）） 《 0）
26 goto nodev;
27
28 strcpy（card-》driver， “UDA1341”）;
29 strcpy（card-》shortname， “H3600 UDA1341TS”）;
30 sprintf（card-》longname， “Compaq iPAQ H3600 with Philips UDA1341TS”）;
31
32 snd_card_set_dev（card， &devptr-》dev）;
33 //注冊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 }
39
40 nodev：
41 snd_card_free（card）;
42 return err;
43 }
44
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設備的實現(xiàn)
PCM組件直接對應著ALSA驅(qū)動的錄音和放音，從17.4.2節(jié)的描述可知，驅(qū)動從需要定義對應相應的snd_pcm_hardware結(jié)構(gòu)體進行PCM設備硬件描述，如代碼清單17.34。
代碼清單17.34 UDA1341 ALSA驅(qū)動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 };
23
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)動對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 };
12
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)”，其實現(xiàn)如代碼清單17.36。
代碼清單17.36 UDA1341 ALSA驅(qū)動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設備，playback和capture都為1個 */
6 if （（err = snd_pcm_new（sa11xx_uda1341-》card， “UDA1341 PCM”， device， 1， 1， &pcm）） 《 0）
7 return err;
8
9 /* 建立初始緩沖區(qū)并設置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”）;
19
20 sa11xx_uda1341_audio_init（sa11xx_uda1341）;
21
22 /* 設置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）;
25
26 sa11xx_uda1341-》pcm = pcm;
27
28 return 0;
29 }
在snd_pcm_ops結(jié)構(gòu)體的打開成員函數(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;
7
8 chip-》s［stream_id］.stream = substream;
9
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;
18
19 return 0;
20 }
21
22 static int snd_card_sa11xx_uda1341_close（struct snd_pcm_substream *substream）
23 {
24 struct sa11xx_uda1341 *chip = snd_pcm_substream_chip（substream）;
25
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，如代碼清單17.38。
代碼清單17.38 UDA1341 ALSA驅(qū)動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;
9
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://開啟PCM
15 if （stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE && ！s1-》active） //開啟錄音，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 }
24
25 /* 被請求的流啟動 */
26 s-》active = 1;
27 audio_process_dma（s）;
28 break;
29 case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP：
30 /* 被請求的流關(guān)閉 */
31 audio_stop_dma（s）;
32 if （stream_id == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK && s1-》active） //在錄音時開啟播放
33 {
34 s-》tx_spin = 1;
35 audio_process_dma（s）; //啟動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 }
45
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
59 s-》active = 1;
60 s-》tx_spin = 0;
61 audio_process_dma（s）; //開啟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)實現(xiàn)較為簡單，這里不再贅述。
17.6.3 控制接口的實現(xiàn)
代碼清單17.33第21行調(diào)用的snd_chip_uda1341_mixer_new（）可以認為是UDA1341 ALSA驅(qū)動mixer控制組件的“構(gòu)造函數(shù)”，其中會創(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 }
6
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 }
12
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），
17
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），
20
21 UDA1341_SINGLE（“Input Gain Switch”， CMD_IGAIN， stat1， 5， 1， 0），
22 UDA1341_SINGLE（“Output Gain Switch”， CMD_OGAIN， stat1， 6， 1， 0），
23
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），
26
27 UDA1341_SINGLE（“Mic Sensitivity Volume”， CMD_MIC， ext2， 2， 7， 0），
28
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），
32
33 UDA1341_SINGLE（“DAC Power”， CMD_DAC， stat1， 0， 1， 0），
34 UDA1341_SINGLE（“ADC Power”， CMD_ADC， stat1， 1， 1， 0），
35
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），
40
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)的實現(xiàn)。
代碼清單17.40 UDA1341 ALSA驅(qū)動控制接口單值元素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;
5
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 }
13
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;
22
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］;
26
27 return 0;
28 }
29
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;
41
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;
45
46 uda-》cfg［where］ = val;
47 return snd_uda1341_update_bits（clnt， reg， mask， shift， val， FLUSH）;//更新位
48 }
17.7實例3：PXA255+AC97 ALSA驅(qū)動
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標準的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標準的多功能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功能模塊，在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛。
AC-Link 連接了ACUNIT 和UCB1400Codec，只要對ACUNIT寄存器操作就可以實現(xiàn)同UCBI400之間的數(shù)據(jù)傳輸。通過ACUNIT還可讀寫CODEC內(nèi)部寄存器，實現(xiàn)對音頻采樣和混音處理的控制。當然這些讀寫操作也是經(jīng)由AC-Link傳輸?shù)摹?/p>
Intel Xscale PXA255提供了16個DMA通道，可以很方便的為外圍設備提供數(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立的16 bit數(shù)據(jù)通道。每個通道都有一個專門的FIFO。
由于它是一個標準的AC97設備，因此，其驅(qū)動的控制部分實現(xiàn)可以說是非常的簡單，按照17.4.4節(jié)的要求，需要實現(xiàn)AC97 codec寄存器讀寫的硬件級函數(shù)pxa2xx_ac97_read（）和pxa2xx_ac97_write（），并在模塊初始化時注冊相關(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;
6
7 down（&car_mutex）;
8
9 /* 設置首/次codec空間 */
10 reg_addr = （ac97-》num &1） ？ &SAC_REG_BASE： &PAC_REG_BASE;
11 reg_addr += （reg 》》 1）;
12
13 /* 通過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 }
28
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)開啟另一個周期。。。 */
34 wait_event_timeout（gsr_wq， （GSR | gsr_bits） &GSR_SDONE， 1）;
35
36 out： up（&car_mutex）;
37 return val;
38 }
39
40 static void pxa2xx_ac97_write（struct snd_ac97 *ac97， unsigned short reg，
41 unsigned short val）
42 {
43 volatile u32 *reg_addr;
44
45 down（&car_mutex）;
46
47 /*設置首/次codec空間*/
48 reg_addr = （ac97-》num &1） ？ &SAC_REG_BASE： &PAC_REG_BASE;
49 reg_addr += （reg 》》 1）;
50
51 GSR = GSR_CDONE | GSR_SDONE;
52 gsr_bits = 0;
53 *reg_addr = val; //通過ac97 link寫
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）;
58
59 up（&car_mutex）;
60 }
61
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;
68
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））;
76
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;
81
82 /* 申請中斷 */
83 ret = request_irq（IRQ_AC97， pxa2xx_ac97_irq， 0， “AC97”， NULL）;
84 if （ret 《 0）
85 goto err;
86
87 。。。
88
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 。。。
98
99 /* 注冊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)
音頻設備接口包括PCM、IIS和AC97幾種，分別適用于不同的應用場合。針對音頻設備，Linux內(nèi)核中包含了2類音頻設備驅(qū)動框架，OSS和 ALSA，前者包含dsp和mixer字符設備接口，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。
在音頻設備驅(qū)動中，幾乎必須使用DMA，而DMA的緩沖區(qū)會被分割成一個一個的段，每次 DMA操作進行其中的一段。OSS驅(qū)動的阻塞讀寫具有流控能力，在用戶空間不需要進行流量方面的定時工作，但是它需要及時的寫（播放）和讀（錄音），以免出現(xiàn)緩沖區(qū)的underflow或overflow。
工商網(wǎng)監(jiān)
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