Linux音频设备驱动-2

2008-10-03 19:05

17.4.2 PCM设备 每个声卡最多可以有4个PCM实例，1个PCM实例对应1个设备文件。PCM实例由PCM放音和录音流组成，而每个PCM流又由1个或多个PCM子流组成。有的声卡支持多重放音功能，例如，emu10k1包含1个32个立体声子流的PCM放音设备。 1、PCM实例构造 int snd_pcm_new(struct snd_card *card, char *id, int device, int playback_count, int capture_count, struct snd_pcm ** rpcm); 第 1个参数是card指针，第2个是标识字符串，第3个是PCM设备索引（0表示第1个PCM设备），第4和第5个分别为放音和录音设备的子流数。当存在多个子流时，需要恰当地处理open()、close()和其它函数。在每个回调函数中，可以通过snd_pcm_substream的number成员得知目前操作的究竟是哪个子流，如： struct snd_pcm_substream *substream; int index = substream->number; 一种习惯的做法是在驱动中定义1个PCM“构造函数”，负责PCM实例的创建，如代码清单17.7。 代码清单17.7 PCM设备“构造函数” 1 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip) 2 { 3 struct snd_pcm *pcm; 4 int err; 5 //创建PCM实例 6 if ((err = snd_pcm_new(chip->card, "xxx Chip", 0, 1, 1, &pcm)) < 0) 7 return err; 8 pcm->private_data = chip; //置pcm->private_data为芯片特定数据 9 strcpy(pcm->name, "xxx Chip"); 10 chip->pcm = pcm; 11 ... 12 return 0; 13 } 2、设置PCM操作 void snd_pcm_set_ops(struct snd_pcm *pcm, int direction, struct snd_pcm_ops *ops); 第1个参数是snd_pcm的指针，第2个参数是SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK或SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE，而第3个参数是PCM操作结构体snd_pcm_ops，这个结构体的定义如代码清单17.8。 代码清单17.8 snd_pcm_ops结构体 1 struct snd_pcm_ops 2 { 3 int (*open)(struct snd_pcm_substream *substream);//打开 4 int (*close)(struct snd_pcm_substream *substream);//关闭 5 int (*ioctl)(struct snd_pcm_substream * substream, 6 unsigned int cmd, void *arg);//io控制 7 int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *substream, 8 struct snd_pcm_hw_params *params);//硬件参数 9 int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *substream); //资源释放 10 int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *substream);//准备 11 //在PCM被开始、停止或暂停时调用 12 int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd); 13 snd_pcm_uframes_t (*pointer)(struct snd_pcm_substream *substream);// 当前缓冲区的硬件位置 14 //缓冲区拷贝 15 int (*copy)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel, 16 snd_pcm_uframes_t pos, 17 void __user *buf, snd_pcm_uframes_t count); 18 int (*silence)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel, 19 snd_pcm_uframes_t pos, snd_pcm_uframes_t count); 20 struct page *(*page)(struct snd_pcm_substream *substream, 21 unsigned long offset); 22 int (*mmap)(struct snd_pcm_substream *substream, struct vm_area_struct *vma); 23 int (*ack)(struct snd_pcm_substream *substream); 24 }; snd_pcm_ops中的所有操作都需事先通过snd_pcm_substream_chip()获得xxxchip指针，例如： int xxx() { struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); ... } 当1个PCM子流被打开时，snd_pcm_ops中的open()函数将被调用，在这个函数中，至少需要初始化runtime->hw字段，代码清单17.9给出了open()函数的范例。 代码清单17.9 snd_pcm_ops结构体中open()函数 1 static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream) 2 { 3 //从子流获得xxxchip指针 4 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 5 //获得PCM运行时信息指针 6 struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime; 7 ... 8 //初始化runtime->hw 9 runtime->hw = snd_xxxchip_playback_hw; 10 return 0; 11 } 上述代码中的snd_xxxchip_playback_hw是预先定义的硬件描述。在open()函数中，可以分配1段私有数据。如果硬件配置需要更多的限制，也需设置硬件限制。 当PCM子流被关闭时，close()函数将被调用。如果open()函数中分配了私有数据，则在close()函数中应该释放substream的私有数据，代码清单17.10给出了close()函数的范例。 代码清单17.10 snd_pcm_ops结构体中close()函数 1 static int snd_xxx_close(struct snd_pcm_substream *substream) 2 { 3 //释放子流私有数据 4 kfree(substream->runtime->private_data); 5 //... 6 } 驱动中通常可以给snd_pcm_ops的ioctl()成员函数传递通用的snd_pcm_lib_ioctl()函数。 snd_pcm_ops的hw_params()成员函数将在应用程序设置硬件参数（PCM子流的周期大小、缓冲区大小和格式等）的时候被调用，它的形式如下： static int snd_xxx_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,struct snd_pcm_hw_params *hw_params); 在这个函数中，将完成大量硬件设置，甚至包括缓冲区分配，这时可调用如下辅助函数： snd_pcm_lib_malloc_pages(substream, params_buffer_bytes(hw_params)); 仅当DMA缓冲区已被预先分配的情况下，上述调用才可成立。 与hw_params()对应的函数是hw_free()，它释放由hw_params()分配的资源，例如，通过如下调用释放snd_pcm_lib_malloc_pages()缓冲区： snd_pcm_lib_free_pages(substream); 当 PCM被“准备”时，prepare()函数将被调用，在其中可以设置采样率、格式等。prepare()函数与hw_params()函数的不同在于对 prepare()的调用发生在snd_pcm_prepare()每次被调用的时候。prepare()的形式如下： static int snd_xxx_prepare(struct snd_pcm_substream *substream); trigger()成员函数在PCM被开始、停止或暂停时调用，函数的形式如下： static int snd_xxx_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd); cmd 参数定义了具体的行为，在trigger()成员函数中至少要处理SNDRV_PCM_TRIGGER_START和 SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP命令，如果PCM支持暂停，还应处理SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH和 SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE命令。如果设备支持挂起/恢复，当能量管理状态发生变化时将处理 SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND和SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME这2个命令。注意trigger()函数是原子的，中途不能睡眠。代码清单17.11给出了1个trigger()函数的范例。 代码清单17.11 snd_pcm_ops结构体中trigger()函数 1 static int snd_xxx_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd) 2 { 3 switch (cmd) 4 { 5 case SNDRV_PCM_TRIGGER_START: 6 // 开启PCM引擎 7 break; 8 case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP: 9 // 停止PCM引擎 10 break; 11 ...//其它命令 12 default: 13 return - EINVAL; 14 } 15 } pointer()函数用于PCM中间层查询目前缓冲区的硬件位置，该函数以帧的形式返回0～buffer_size – 1的位置（ALSA 0.5.x中为字节形式），此函数也是原子的。 copy() 和silence()函数一般可以省略，但是，当硬件缓冲区不处于常规内存中时需要。例如，一些设备有自己的不能被映射的硬件缓冲区，这种情况下，我们不得不将数据从内存缓冲区拷贝到硬件缓冲区。例外，当内存缓冲区在物理和虚拟地址上都不连续时，这2个函数也必须被实现。 3、分配缓冲区 分配缓冲区的最简单方法是调用如下函数： int snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm, int type, void *data, size_t size, size_t max); type 参数是缓冲区的类型，包含SNDRV_DMA_TYPE_UNKNOWN（未知）、SNDRV_DMA_TYPE_CONTINUOUS（连续的非DMA 内存）、SNDRV_DMA_TYPE_DEV （连续的通用设备），SNDRV_DMA_TYPE_DEV_SG（通用设备SG-buffer）和 SNDRV_DMA_TYPE_SBUS（连续的SBUS）。如下代码将分配64KB的缓冲区： snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(pcm, SNDRV_DMA_TYPE_DEV, snd_dma_pci_data(chip->pci),64*1024, 64*1024); 4、设置标志 在构造PCM实例、设置操作集并分配缓冲区之后，如果有需要，应设置PCM的信息标志，例如，如果PCM设备只支持半双工，则这样定义标志： pcm->info_flags = SNDRV_PCM_INFO_HALF_DUPLEX; 5、PCM实例析构 PCM 实例的“析构函数”并非是必须的，因为PCM实例会被PCM中间层代码自动释放，如果驱动中分配了一些特别的内存空间，则必须定义“析构函数”，代码清单 17.x给出了PCM“析构函数”与对应的“构造函数”，“析构函数”会释放“构造函数”中创建的xxx_private_pcm_data。 代码清单17.12 PCM设备“析构函数” 1 static void xxxchip_pcm_free(struct snd_pcm *pcm) 2 { 3 /* 从pcm实例得到chip */ 4 struct xxxchip *chip = snd_pcm_chip(pcm); 5 /* 释放自定义用途的内存 */ 6 kfree(chip->xxx_private_pcm_data); 7 ... 8 } 9 10 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip) 11 { 12 struct snd_pcm *pcm; 13 ... 14 /* 分配自定义用途的内存 */ 15 chip->xxx_private_pcm_data = kmalloc(...); 16 pcm->private_data = chip; 17 /* 设置“析构函数” */ 18 pcm->private_free = xxxchip_pcm_free; 19 ... 20 } 上述代码第4行的snd_pcm_chip()从PCM实例指针获得xxxchip指针，实际上它就是返回第16行给PCM实例赋予的xxxchip指针。 6、PCM信息运行时指针 当 PCM子流被打开后，PCM运行时实例（定义为结构体snd_pcm_runtime，如代码清单17.13）将被分配给这个子流，这个指针通过 substream->runtime获得。运行时指针包含各种各样的信息：hw_params及sw_params配置的拷贝、缓冲区指针、 mmap记录、自旋锁等，几乎要控制PCM的所有信息均能从中取得。 代码清单17.13 snd_pcm_runtime结构体 1 struct snd_pcm_runtime 2 { 3 /* 状态 */ 4 struct snd_pcm_substream *trigger_master; 5 snd_timestamp_t trigger_tstamp; /* 触发时间戳 */ 6 int overrange; 7 snd_pcm_uframes_t avail_max; 8 snd_pcm_uframes_t hw_ptr_base; /* 缓冲区复位时的位置 */ 9 snd_pcm_uframes_t hw_ptr_interrupt; /* 中断时的位置*/ 10 /* 硬件参数 */ 11 snd_pcm_access_t access; /* 存取模式 */ 12 snd_pcm_format_t format; /* SNDRV_PCM_FORMAT_* */ 13 snd_pcm_subformat_t subformat; /* 子格式 */ 14 unsigned int rate; /* rate in Hz */ 15 unsigned int channels; /* 通道 */ 16 snd_pcm_uframes_t period_size; /* 周期大小 */ 17 unsigned int periods; /* 周期数 */ 18 snd_pcm_uframes_t buffer_size; /* 缓冲区大小 */ 19 unsigned int tick_time; /* tick time */ 20 snd_pcm_uframes_t min_align; /* 格式对应的最小对齐*/ 21 size_t byte_align; 22 unsigned int frame_bits; 23 unsigned int sample_bits; 24 unsigned int info; 25 unsigned int rate_num; 26 unsigned int rate_den; 27 /* 软件参数 */ 28 struct timespec tstamp_mode; /* mmap时间戳被更新*/ 29 unsigned int period_step; 30 unsigned int sleep_min; /* 睡眠的最小节拍 */ 31 snd_pcm_uframes_t xfer_align; 32 snd_pcm_uframes_t start_threshold; 33 snd_pcm_uframes_t stop_threshold; 34 snd_pcm_uframes_t silence_threshold; /* Silence填充阈值 */ 35 snd_pcm_uframes_t silence_size; /* Silence填充大小 */ 36 snd_pcm_uframes_t boundary; 37 snd_pcm_uframes_t silenced_start; 38 snd_pcm_uframes_t silenced_size; 39 snd_pcm_sync_id_t sync; /* 硬件同步ID */ 40 /* mmap */ 41 volatile struct snd_pcm_mmap_status *status; 42 volatile struct snd_pcm_mmap_control *control; 43 atomic_t mmap_count; 44 /* 锁/调度 */ 45 spinlock_t lock; 46 wait_queue_head_t sleep; 47 struct timer_list tick_timer; 48 struct fasync_struct *fasync; 49 /* 私有段 */ 50 void *private_data; 51 void(*private_free)(struct snd_pcm_runtime *runtime); 52 /* 硬件描述 */ 53 struct snd_pcm_hardware hw; 54 struct snd_pcm_hw_constraints hw_constraints; 55 /* 中断回调函数 */ 56 void(*transfer_ack_begin)(struct snd_pcm_substream*substream); 57 void(*transfer_ack_end)(struct snd_pcm_substream *substream); 58 /* 定时器 */ 59 unsigned int timer_resolution; /* timer resolution */ 60 /* DMA */ 61 unsigned char *dma_area; /* DMA区域*/ 62 dma_addr_t dma_addr; /* 总线物理地址*/ 64 size_t dma_bytes; /* DMA区域大小 */ 65 struct snd_dma_buffer *dma_buffer_p; /* 被分配的缓冲区 */ 66 #if defined(CONFIG_SND_PCM_OSS) || defined(CONFIG_SND_PCM_OSS_MODULE) 67 /* OSS信息 */ 68 struct snd_pcm_oss_runtime oss; 69 #endif 70 }; snd_pcm_runtime中的大多数记录对被声卡驱动操作集中的函数是只读的，仅仅PCM中间层可更新或修改这些信息，但是硬件描述、中断回调函数、DMA缓冲区信息和私有数据是例外的。 下面解释snd_pcm_runtime结构体中的几个重要成员： • 硬件描述 硬件描述（snd_pcm_hardware结构体）包含了基本硬件配置的定义，需要在open()函数中赋值。runtime实例保存的是硬件描述的拷贝而非指针，这意味着在open()函数中可以修改被拷贝的描述（runtime->hw），例如： struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime; ... runtime->hw = snd_xxchip_playback_hw; /* “大众”硬件描述 */ /* 特定的硬件描述 */ if (chip->model == VERY_OLD_ONE) runtime->hw.channels_max = 1; snd_pcm_hardware结构体的定义如代码清单17.14。 代码清单17.14 snd_pcm_hardware结构体 1 struct snd_pcm_hardware 2 { 3 unsigned int info; /* SNDRV_PCM_INFO_* / 4 u64 formats; /* SNDRV_PCM_FMTBIT_* */ 5 unsigned int rates; /* SNDRV_PCM_RATE_* */ 6 unsigned int rate_min; /* 最小采样率 */ 7 unsigned int rate_max; /* 最大采样率 */ 8 unsigned int channels_min; /* 最小的通道数 */ 9 unsigned int channels_max; /* 最大的通道数 */ 10 size_t buffer_bytes_max; /* 最大缓冲区大小 */ 11 size_t period_bytes_min; /* 最小周期大小 */ 12 size_t period_bytes_max; /* 最大奏曲大小 */ 13 unsigned int periods_min; /* 最小周期数 */ 14 unsigned int periods_max; /* 最大周期数 */ 15 size_t fifo_size; /* FIFO字节数 */ 16 }; snd_pcm_hardware 结构体中的info字段标识PCM设备的类型和能力，形式为SNDRV_PCM_INFO_XXX。info字段至少需要定义是否支持mmap，当支持时，应设置SNDRV_PCM_INFO_MMAP标志；当硬件支持interleaved或non-interleaved格式，应设置 SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED或SNDRV_PCM_INFO_NONINTERLEAVED标志，如果都支持，则二者都可设置；MMAP_VALID和BLOCK_TRANSFER标志针对OSS mmap，只有mmap被真正支持时，才可设置MMAP_VALID；SNDRV_PCM_INFO_PAUSE意味着设备可支持暂停操作，而 SNDRV_PCM_INFO_RESUME意味着设备可支持挂起/恢复操作；当PCM子流能被同步，如同步放音和录音流的start/stop，可设置 SNDRV_PCM_INFO_SYNC_START标志。 formats包含PCM设备支持的格式，形式为SNDRV_PCM_FMTBIT_XXX，如果设备支持多种模式，应将各种模式标志进行“或”操作。 rates包含了PCM设备支持的采样率，形式如SNDRV_PCM_RATE_XXX，如果支持连续的采样率，则传递CONTINUOUS。 rate_min和rate_max分别定义了最大和最小的采样率，注意要与rates字段相符。 channel_min和channel_max定义了最大和最小的通道数量。 buffer_bytes_max定义最大的缓冲区大小，注意没有buffer_bytes_min字段，这是因为它可以通过最小的周期大小和最小的周期数量计算出来。 period信息与OSS中的fragment对应，定义了PCM中断产生的周期。更小的周期大小意味着更多的中断，在录音时，周期大小定义了输入延迟，在放音时，整个缓冲区大小对应着输出延迟。 PCM可被应用程序通过alsa-lib发送hw_params来配置，配置信息将保存在运行时实例中。对缓冲区和周期大小的配置以帧形式存储，而frames_to_bytes()和 bytes_to_frames()可完成帧和字节的转换，如： period_bytes = frames_to_bytes(runtime, runtime->period_size); • DMA缓冲区信息 包含dma_area（逻辑地址）、dma_addr（物理地址）、dma_bytes（缓冲区大小）和dma_private（被ALSA DMA分配器使用）。可以由snd_pcm_lib_malloc_pages()实现，ALSA中间层会设置DMA缓冲区信息的相关字段，这种情况下，驱动中不能再写这些信息，只能读取。也就是说，如果使用标准的缓冲区分配函数snd_pcm_lib_malloc_pages()分配缓冲区，则我们不需要自己维护DMA缓冲区信息。如果缓冲区由自己分配，则需在hw_params()函数中管理缓冲区信息，至少需管理dma_bytes和 dma_addr，如果支持mmap，则必须管理dma_area，对dma_private的管理视情况而定。 • 运行状态 通过 runtime->status可以获得运行状态，它是snd_pcm_mmap_status结构体的指针，例如，通过 runtime->status->hw_ptr可以获得目前的DMA硬件指针。此外，通过runtime->control可以获得 DMA应用指针，它指向snd_pcm_mmap_control结构体指针。 • 私有数据 驱动中可以为子流分配一段内存并赋值给runtime->private_data，注意不要与pcm->private_data混淆，后者一般指向xxxchip，而前者是在PCM设备的open()函数中分配的动态数据，如： static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream) { struct xxx_pcm_data *data; .... data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL); substream->runtime->private_data = data; //赋值runtime->private_data .... } • 中断回调函数： transfer_ack_begin()和transfer_ack_end()函数分别在snd_pcm_period_elapsed()的开始和结束时被调用。 根据以上分析，代码清单17.15给出了一个完整的PCM设备接口模板。 代码清单17.15 PCM设备接口模板 1 #include <sound/pcm.h> 2 .... 3 /* 放音设备硬件定义 */ 4 static struct snd_pcm_hardware snd_xxxchip_playback_hw = 5 { 6 .info = (SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED | 7 SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID), 8 .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE, 9 .rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000, 10 .rate_min = 8000, 11 .rate_max = 48000, 12 .channels_min = 2, 13 .channels_max = 2, 14 .buffer_bytes_max = 32768, 15 .period_bytes_min = 4096, 16 .period_bytes_max = 32768, 17 .periods_min = 1, 18 .periods_max = 1024, 19 }; 20 21 /* 录音设备硬件定义 */ 22 static struct snd_pcm_hardware snd_xxxchip_capture_hw = 23 { 24 .info = (SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED | 25 SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID), 26 .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE, 27 .rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000, 28 .rate_min = 8000, 29 .rate_max = 48000, 30 .channels_min = 2, 31 .channels_max = 2, 32 .buffer_bytes_max = 32768, 33 .period_bytes_min = 4096, 34 .period_bytes_max = 32768, 35 .periods_min = 1, 36 .periods_max = 1024, 37 }; 38 39 /* 放音：打开函数 */ 40 static int snd_xxxchip_playback_open(struct snd_pcm_substream*substream) 41 { 42 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 43 struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime; 44 runtime->hw = snd_xxxchip_playback_hw; 45 ... // 硬件初始化代码 46 return 0; 47 } 48 49 /* 放音：关闭函数 */ 50 static int snd_xxxchip_playback_close(struct snd_pcm_substream*substream) 51 { 52 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 53 // 硬件相关的代码 54 return 0; 55 } 56 57 /* 录音：打开函数 */ 58 static int snd_xxxchip_capture_open(struct snd_pcm_substream*substream) 59 { 60 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 61 struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime; 62 runtime->hw = snd_xxxchip_capture_hw; 63 ... // 硬件初始化代码 64 return 0; 65 } 66 67 /* 录音：关闭函数 */ 68 static int snd_xxxchip_capture_close(struct snd_pcm_substream*substream) 69 { 70 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 71 ... // 硬件相关的代码 72 return 0; 73 } 74 /* hw_params函数 */ 75 static int snd_xxxchip_pcm_hw_params(struct snd_pcm_substream*substream, struct 76 snd_pcm_hw_params *hw_params) 77 { 78 return snd_pcm_lib_malloc_pages(substream, params_buffer_bytes(hw_params)); 79 } 80 /* hw_free函数 */ 81 static int snd_xxxchip_pcm_hw_free(struct snd_pcm_substream*substream) 82 { 83 return snd_pcm_lib_free_pages(substream); 84 } 85 /* prepare函数 */ 86 static int snd_xxxchip_pcm_prepare(struct snd_pcm_substream*substream) 87 { 88 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 89 struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime; 90 /* 根据目前的配置信息设置硬件 91 * 例如： 92 */ 93 xxxchip_set_sample_format(chip, runtime->format); 94 xxxchip_set_sample_rate(chip, runtime->rate); 95 xxxchip_set_channels(chip, runtime->channels); 96 xxxchip_set_dma_setup(chip, runtime->dma_addr, chip->buffer_size, chip 97 ->period_size); 98 return 0; 99 } 100 /* trigger函数 */ 101 static int snd_xxxchip_pcm_trigger(struct snd_pcm_substream*substream, int cmd) 102 { 103 switch (cmd) 104 { 105 case SNDRV_PCM_TRIGGER_START: 106 // do something to start the PCM engine 107 break; 108 case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP: 109 // do something to stop the PCM engine 110 break; 111 default: 112 return - EINVAL; 113 } 114 } 115 116 /* pointer函数 */ 117 static snd_pcm_uframes_t snd_xxxchip_pcm_pointer(struct snd_pcm_substream 118 *substream) 119 { 120 struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream); 121 unsigned int current_ptr; 122 /*获得当前的硬件指针*/ 123 current_ptr = xxxchip_get_hw_pointer(chip); 124 return current_ptr; 125 } 126 /* 放音设备操作集 */ 127 static struct snd_pcm_ops snd_xxxchip_playback_ops = 128 { 129 .open = snd_xxxchip_playback_open, 130 .close = snd_xxxchip_playback_close, 131 .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl, 132 .hw_params = snd_xxxchip_pcm_hw_params, 133 .hw_free = snd_xxxchip_pcm_hw_free, 134 .prepare = snd_xxxchip_pcm_prepare, 135 .trigger = snd_xxxchip_pcm_trigger, 136 .pointer = snd_xxxchip_pcm_pointer, 137 }; 138 /* 录音设备操作集 */ 139 static struct snd_pcm_ops snd_xxxchip_capture_ops = 140 { 141 .open = snd_xxxchip_capture_open, 142 .close = snd_xxxchip_capture_close, 143 .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl, 144 .hw_params = snd_xxxchip_pcm_hw_params, 145 .hw_free = snd_xxxchip_pcm_hw_free, 146 .prepare = snd_xxxchip_pcm_prepare, 147 .trigger = snd_xxxchip_pcm_trigger, 148 .pointer = snd_xxxchip_pcm_pointer, 149 }; 150 151 /* 创建1个PCM设备 */ 152 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip) 153 { 154 struct snd_pcm *pcm; 155 int err; 156 if ((err = snd_pcm_new(chip->card, "xxx Chip", 0, 1, 1, &pcm)) < 0) 157 return err; 158 pcm->private_data = chip; 159 strcpy(pcm->name, "xxx Chip"); 160 chip->pcm = pcm; 161 /* 设置操作集 */ 162 snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &snd_xxxchip_playback_ops); 163 snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &snd_xxxchip_capture_ops); 164 /* 分配缓冲区 */ 165 snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(pcm, SNDRV_DMA_TYPE_DEV, 166 snd_dma_pci_data(chip - > pci), 64 *1024, 64 *1024); 167 return 0; 168 } 17.4.3控制接口 1、control 控制接口对于许多开关（switch）和调节器（slider）而言应用相当广泛，它能从用户空间被存取。control的最主要用途是mixer，所有的 mixer元素基于control内核API实现，在ALSA中，control用snd_kcontrol结构体描述。 ALSA有一个定义很好的AC97控制模块，对于仅支持AC97的芯片而言，不必实现本节的内容。 创建1个新的control至少需要实现snd_kcontrol_new中的info()、get()和put()这3个成员函数，snd_kcontrol_new结构体的定义如代码清单17.16。 代码清单17.16 snd_kcontrol_new结构体 1 struct snd_kcontrol_new 2 { 3 snd_ctl_elem_iface_t iface; /*接口ID，SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX */ 4 unsigned int device; /* 设备号 */ 5 unsigned int subdevice; /* 子流（子设备）号 */ 6 unsigned char *name; /* 名称(ASCII格式) */ 7 unsigned int index; /* 索引 */ 8 unsigned int access; /* 访问权限 */ 9 unsigned int count; /* 享用元素的数量 */ 10 snd_kcontrol_info_t *info; 11 snd_kcontrol_get_t *get; 12 snd_kcontrol_put_t *put; 13 unsigned long private_value; 14 }; iface 字段定义了control的类型，形式为SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX，通常是MIXER，对于不属于mixer的全局控制，使用 CARD。如果关联于某类设备，则使用HWDEP、 PCM、RAWMIDI、TIMER或SEQUENCER。 name是名称标识字符串，control的名称非常重要，因为control的作用由名称来区分。对于名称相同的control，则使用index区分。name定义的标准是 “SOURCE DIRECTION FUNCTION”即“源 方向功能”，SOURCE定义了control的源，如“Master”、“PCM”、“CD”和“Line”，方向则为“Playback”、 “Capture”、“Bypass Playback”或“Bypass Capture”，如果方向省略，意味着playback和capture双向，第3个参数可以是“Switch”、“Volume”和“Route” 等。 “SOURCE DIRECTION FUNCTION”格式的名称例子如Master Capture Switch、PCM Playback Volume。 下面几种control的命名不采用“SOURCE DIRECTION FUNCTION”格式，属于例外： • 全局控制 “Capture Source”、 “Capture Switch”和“Capture Volume”用于全局录音源、输入开关和录音音量控制；“Playback Switch”、“Playback Volume”用于全局输出开关和音量控制。 • 音调控制 音调控制名称的形式为“Tone Control – XXX”，例如“Tone Control – Switch”、“Tone Control – Bas”和“Tone Control – Center”。 • 3D控制 3D控制名称的形式为“3D Control – XXX”，例如“3D Control – Switch”、“3D Control – Center”和“3D Control – Space”。 • 麦克风增益（Mic boost） 麦克风增益被设置为“Mic Boost”或“Mic Boost (6dB)”。 snd_kcontrol_new 结构体的access字段是访问控制权限，形式如SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_XXX。 SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ意味着只读，这时put()函数不必实现；SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE意味着只写，这时get()函数不必实现。若control值频繁变化，则需定义 VOLATILE标志。当control处于非激活状态时，应设置INACTIVE标志。 private_value字段包含1个长整型值，可以通过它给info()、get()和put()函数传递参数。 2、info()函数 snd_kcontrol_new结构体中的info()函数用于获得该control的详细信息，该函数必须填充传递给它的第2个参数snd_ctl_elem_info结构体，info()函数的形式如下： static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct snd_ctl_elem_info *uinfo); snd_ctl_elem_info结构体的定义如代码清单17.17。 代码清单17.17 snd_ctl_elem_info结构体 1 struct snd_ctl_elem_info 2 { 3 struct snd_ctl_elem_id id; /* W: 元素ID */ 4 snd_ctl_elem_type_t type; /* R: 值类型 - SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_* */ 5 unsigned int access; /* R: 值访问权限(位掩码) - SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_* */ 6 unsigned int count; /* 值的计数 */ 7 pid_t owner; /* 该control的拥有者PID */ 8 union 9 { 10 struct 11 { 12 long min; /* R: 最小值 */ 13 long max; /* R: 最大值 */ 14 long step; /* R: 值步进 (0 可变的) */ 15 } integer; 16 struct 17 { 18 long long min; /* R: 最小值 */ 19 long long max; /* R: 最大值 */ 20 long long step; /* R: 值步进 (0 可变的) */ 21 } integer64; 22 struct 23 { 24 unsigned int items; /* R: 项目数 */ 25 unsigned int item; /* W: 项目号 */ 26 char name[64]; /* R: 值名称 */ 27 } enumerated; /* 枚举 */ 28 unsigned char reserved[128]; 29 } 30 value; 31 union 32 { 33 unsigned short d[4]; 34 unsigned short *d_ptr; 35 } dimen; 36 unsigned char reserved[64-4 * sizeof(unsigned short)]; 37 }; snd_ctl_elem_info 结构体的type字段定义了control的类型，包括BOOLEAN、INTEGER、ENUMERATED、BYTES、IEC958和 INTEGER64。count字段定义了这个control中包含的元素的数量，例如1个立体声音量control的count = 2。value是1个联合体，其所存储的值的具体类型依赖于type。代码清单17.18给出了1个info()函数填充 snd_ctl_elem_info结构体的范例。 代码清单17.18 snd_ctl_elem_info结构体中info()函数范例 1 static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct 2 snd_ctl_elem_info *uinfo) 3 { 4 uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;//类型为BOOLEAN 5 uinfo->count = 1;//数量为1 6 uinfo->value.integer.min = 0;//最小值为0 7 uinfo->value.integer.max = 1;//最大值为1 8 return 0; 9 } 枚举类型和其它类型略有不同，对枚举类型，应为目前项目索引设置名称字符串，如代码清单17.19。 代码清单17.19 填充snd_ctl_elem_info结构体中枚举类型值 1 static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct 2 snd_ctl_elem_info *uinfo) 3 { 4 //值名称字符串 5 static char *texts[4] = 6 { 7 "First", "Second", "Third", "Fourth" 8 }; 9 uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;//枚举类型 10 uinfo->count = 1;//数量为1 11 uinfo->value.enumerated.items = 4;//项目数量为1 12 //超过3的项目号改为3 13 if (uinfo->value.enumerated.item > 3) 14 uinfo->value.enumerated.item = 3; 15 //为目前项目索引拷贝名称字符串 16 strcpy(uinfo->value.enumerated.name, texts[uinfo->value.enumerated.item]); 17 return 0; 18 } 3、get()函数 get()函数用于得到control的目前值并返回用户空间，代码清单17.20给出了get()函数的范例。 代码清单17.20 snd_ctl_elem_info结构体中get()函数范例 1 static int snd_xxxctl_get(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 //从xxxchip获得值并写入snd_ctl_elem_value 7 ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value(chip); 8 return 0; 9 } get() 函数的第2个参数的类型为snd_ctl_elem_value，其定义如代码清单10.21。snd_ctl_elem_value结构体的内部也包含 1个由integer、integer64、enumerated等组成的值联合体，它的具体类型依赖于control的类型和info()函数。 代码清单17.21 snd_ctl_elem_value结构体 1 struct snd_ctl_elem_value 2 { 3 struct snd_ctl_elem_id id; /* W: 元素ID */ 4 unsigned int indirect: 1; /* W: 使用间接指针(xxx_ptr成员) */ 5 //值联合体 6 union 7 { 8 union 9 { 10 long value[128]; 11 long *value_ptr; 12 } integer; 13 union 14 { 15 long long value[64]; 16 long long *value_ptr; 17 } integer64; 18 union 19 { 20 unsigned int item[128]; 21 unsigned int *item_ptr; 22 } enumerated; 23 union 24 { 25 unsigned char data[512]; 26 unsigned char *data_ptr; 27 } bytes; 28 struct snd_aes_iec958 iec958; 29 } 30 value; /* 只读 */ 31 struct timespec tstamp; 32 unsigned char reserved[128-sizeof(struct timespec)]; 33 };