Linux音频设备驱动-3

Linux音频设备驱动-3

4/27/2010 11:44:06 PM

Linux音频设备驱动-3

2008-10-03 19:07

4、put()函数
put()用于从用户空间写入值，如果值被改变，该函数返回1，否则返回0；如果发生错误，该函数返回1个错误码。代码清单17.22给出了1个put()函数的范例。
代码清单17.22 snd_ctl_elem_info结构体中put()函数范例
1 static int snd_xxxctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct
2 snd_ctl_elem_value *ucontrol)
3 {
4 //从snd_kcontrol获得xxxchip指针
5 struct xxxchip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
6 int changed = 0;//缺省返回值为0
7 //值被改变
8 if (chip->current_value != ucontrol->value.integer.value[0])
9 {
10 change_current_value(chip, ucontrol->value.integer.value[0]);
11 changed = 1;//返回值为1
12 }
13 return changed;
14 }
对于get()和put()函数而言，如果control有多于1个元素，即count>1，则每个元素都需要被返回或写入。
5、构造control
当所有事情准备好后，我们需要创建1个control，调用snd_ctl_add()和snd_ctl_new1()这2个函数来完成，这2个函数的原型为：
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()函数用于创建1个snd_kcontrol并返回其指针，snd_ctl_add()函数用于将创建的snd_kcontrol添加到对应的card中。
6、变更通知
如果驱动中需要在中断服务程序中改变或更新1个control，可以调用snd_ctl_notify()函数，此函数原型为：
void snd_ctl_notify(struct snd_card *card, unsigned int mask, struct snd_ctl_elem_id *id);
该函数的第2个参数为事件掩码（event-mask），第3个参数为该通知的control元素id指针。
例如，如下语句定义的事件掩码SNDRV_CTL_EVENT_MASK_VALUE意味着control值的改变被通知：
snd_ctl_notify(card, SNDRV_CTL_EVENT_MASK_VALUE, id_pointer);
17.4.4 AC97 API接口
ALSA AC97编解码层被很好地定义，利用它，驱动工程师只需编写少量底层的控制函数。
1、AC97实例构造
为了创建1个AC97实例，首先需要调用snd_ac97_bus()函数构建AC97总线及其操作，这个函数的原型为：
int snd_ac97_bus(struct snd_card *card, int num, struct snd_ac97_bus_ops *ops,
void *private_data, struct snd_ac97_bus **rbus);
该函数的第3个参数ops是1个snd_ac97_bus_ops结构体，其定义如代码清单17.23。
代码清单17.23 snd_ac97_bus_ops结构体
1 struct snd_ac97_bus_ops
2 {
3 void(*reset)(struct snd_ac97 *ac97); //复位函数
4 //写入函数
5 void(*write)(struct snd_ac97 *ac97, unsigned short reg, unsigned short val);
6 //读取函数
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 };
接下来，调用snd_ac97_mixer()函数注册混音器，这个函数的原型为：
int snd_ac97_mixer(struct snd_ac97_bus *bus, struct snd_ac97_template *template, struct snd_ac97 **rac97);
代码清单17.24演示了AC97实例的创建过程。
代码清单17.24 AC97实例的创建过程范例
1 struct snd_ac97_bus *bus;
2 //AC97总线操作
3 static struct snd_ac97_bus_ops ops =
4 {
5 .write = snd_mychip_ac97_write,
6 .read = snd_mychip_ac97_read,
7 };
8 //AC97总线与操作创建
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;//私有数据
15 //注册混音器
16 snd_ac97_mixer(bus, &ac97, &chip->ac97);
上述代码第1行的snd_ac97_bus结构体指针bus的指针被传入第9行的snd_ac97_bus()函数并被赋值，chip->ac97的指针被传入第16行的snd_ac97_mixer()并被赋值，chip->ac97将成员新创建AC97实例的指针。
如果1个声卡上包含多个编解码器，这种情况下，需要多次调用snd_ac97_mixer()并对snd_ac97的num成员（编解码器序号）赋予相应的序号。驱动中可以为不同的编解码器编写不同的snd_ac97_bus_ops成员函数中，或者只是在相同的一套成员函数中通过ac97.num获得序号后再区分进行具体的操作。
2、snd_ac97_bus_ops成员函数
snd_ac97_bus_ops结构体中的read()和write()成员函数完成底层的硬件访问，reset()函数用于复位编解码器，wait()函数用于编解码器标准初始化过程中的特定等待，如果芯片要求额外的等待时间，应实现这个函数，init()用于完成编解码器附加的初始化。代码清单17.25给出了read()和write()函数的范例。
代码清单17.25 snd_ac97_bus_ops结构体中read()和write()函数范例
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 // 将被给的寄存器值写入codec
15 }
3、修改寄存器
如果需要在驱动中访问编解码器，可使用如下函数：
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()与void snd_ac97_write()的区别在于前者在值已经设置的情况下不会再设置，而后者则会再写一次。snd_ac97_update_bits()用于更新寄存器的某些位，由mask决定。
除此之外，还有1个函数可用于设置采样率：
int snd_ac97_set_rate(struct snd_ac97 *ac97, int reg, unsigned int rate);
这个函数的第2个参数reg可以是AC97_PCM_MIC_ADC_RATE、AC97_PCM_FRONT_DAC_RATE、 AC97_PCM_LR_ADC_RATE和AC97_SPDIF，对于AC97_SPDIF而言，寄存器并非真地被改变了，只是相应的IEC958状态位将被更新。
4、时钟调整
在一些芯片上，编解码器的时钟不是48000而是使用PCI时钟以节省1个晶体，在这种情况下，我们应该改变bus->clock为相应的值，例如intel8x0和es1968包含时钟的自动测量函数。
5、proc文件
ALSA AC97接口会创建如/proc/asound/card0/codec97#0/ac97#0-0和ac97#0-0+regs这样的proc文件，通过这些文件可以察看编解码器目前的状态和寄存器。
如果1个chip上有多个codecs，可多次调用snd_ac97_mixer()。
17.4.5 ALSA用户空间编程
ALSA驱动的声卡在用户空间不宜直接使用文件接口，而应使用alsa-lib，代码清单17.26给出了基于ALSA音频驱动的最简单的放音应用程序。
代码清单17.26 ALSA用户空间放音程序
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <alsa/asoundlib.h>
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设备句柄
11 snd_pcm_hw_params_t *hw_params; //硬件信息和PCM流配置
12 //打开PCM，最后1个参数为0意味着标准配置
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结构体
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 //初始化访问权限
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 //初始化采样格式
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 //设置采样率，如果硬件不支持我们设置的采样率，将使用最接近的
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 //设置通道数量
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 //设置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 //释放分配的snd_pcm_hw_params_t结构体
68 snd_pcm_hw_params_free(hw_params);
69 //完成硬件参数设置，使设备准备好
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 //写音频数据到PCM设备
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 //关闭PCM设备句柄
88 snd_pcm_close(playback_handle);
89 exit(0);
90 }
由上述代码可以看出，ALSA用户空间编程的流程与17.3.4节给出的OSS驱动用户空间编程的流程基本是一致的，都经过了“打开――设置参数――读写音频数据”的过程，不同在于OSS打开的是设备文件，设置参数使用的是Linux ioctl()系统调用，读写音频数据使用的是Linux read()、write()文件API，而ALSA则全部使用alsa-lib中的API。
把上述代码第80行的snd_pcm_writei()函数替换为snd_pcm_readi()就编程了1个最简单的录音程序。
代码清单17.27的程序打开1个音频接口，配置它为立体声、16位、44.1khz采样和基于interleave的读写。它阻塞等待直接接口准备好接收放音数据，这时候将数据拷贝到缓冲区。这种设计方法使得程序很容易移植到类似JACK、LADSPA、Coreaudio、VST等callback机制驱动的系统。
代码清单17.27 ALSA用户空间放音程序（基于“中断”）
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <errno.h>
4 #include <poll.h>
5 #include <alsa/asoundlib.h>
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 /* 填充缓冲区 */
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 /* 告诉ALSA当4096个以上帧可以传递时唤醒我们 */
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 /* 设置4096帧传递一次数据 */
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 /* 一旦有数据就开始播放 */
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帧接口将中断内核，ALSA将很快唤醒本程序 */
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，直到接口准备好传递数据，或者1秒超时发生 */
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 /* 查出有多少空间可放置playback数据 */
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 /* 传递数据 */
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 }