在Linux下进行音频编程时,重点在于如何正确地操作声卡驱动程序所提供的各种设备文件,由于涉及到的概念和因素比较多,所以遵循一个通用的框架无疑将有助于简化应用程序的设计。
对声卡进行编程时首先要做的是打开与之对应的硬件设备,这是借助于open系统调用来完成的,并且一般情况下使用的是/dev/dsp文件。采用何种模式对声卡进行操作也必须在打开设备时指定,对于不支持全双工的声卡来说,应该使用只读或者只写的方式打开,只有那些支持全双工的声卡,才能以读写的方式打开,并且还要依赖于驱动程序的具体实现。Linux允许应用程序多次打开或者关闭与声卡对应的设备文件,从而能够很方便地在放音状态和录音状态之间进行切换,建议在进行音频编程时只要有可能就尽量使用只读或者只写的方式打开设备文件,因为这样不仅能够充分利用声卡的硬件资源,而且还有利于驱动程序的优化。下面的代码示范了如何以只写方式打开声卡进行放音(playback)操作:
#include
#include
#include
#include
int main(void)
{
int fd = -1;
fd = open("/dev/dsp", O_RDWR);
if (-1 == fd)
{
perror("open");
goto err0;
}
close(fd);
return 0;
err0:
return -1;
}
int setting = 0xnnnnssss;
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT, &setting);
if (result == -1) {
perror("ioctl buffer size");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
接下来要做的是设置声卡工作时的声道(channel)数目,根据硬件设备和驱动程序的具体情况,可以将其设置为0(单声道,mono)或者1(立体声,stereo)。下面的代码示范了应该怎样设置声道数目:
int channels = 0; // 0=mono 1=stereo
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_STEREO, &channels);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl channel number");
return -1;
}
if (channels != 0) {
// 只支持立体声
}
int format = AFMT_U8;
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_SETFMT, &format);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl sample format");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
int rate = 22050;
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_SPEED, &rate);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl sample format");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
声卡上的混音器由多个混音通道组成,它们可以通过驱动程序提供的设备文件/dev/mixer进行编程。对混音器的操作是通过ioctl系统调用来完成的,并且所有控制命令都由SOUND_MIXER或者MIXER开头,表1列出了常用的几个混音器控制命令:
名 称 | 作 用 |
---|---|
SOUND_MIXER_VOLUME | 主音量调节 |
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转换器 |
SOUND_MIXER_SPEAKER | PC喇叭 |
SOUND_MIXER_LINE | 音频线输入 |
SOUND_MIXER_MIC | 麦克风输入 |
SOUND_MIXER_CD | CD输入 |
SOUND_MIXER_IMIX | 回放音量 |
SOUND_MIXER_ALTPCM | 从D/A 转换器 |
SOUND_MIXER_RECLEV | 录音音量 |
SOUND_MIXER_IGAIN | 输入增益 |
SOUND_MIXER_OGAIN | 输出增益 |
SOUND_MIXER_LINE1 | 声卡的第1输入 |
SOUND_MIXER_LINE2 | 声卡的第2输入 |
SOUND_MIXER_LINE3 | 声卡的第3输入 |
表1 混音器命令
int vol;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
printf("Mic gain is at %d %%\n", vol);
对于只有一个混音通道的单声道设备来说,返回的增益大小保存在低位字节中。而对于支持多个混音通道的双声道设备来说,返回的增益大小实际上包括两个部分,分别代表左、右两个声道的值,其中低位字节保存左声道的音量,而高位字节则保存右声道的音量。下面的代码可以从返回值中依次提取左右声道的增益大小:
int left, right;
left = vol & 0xff;
right = (vol & 0xff00) >> 8;
printf("Left gain is %d %%, Right gain is %d %%\n", left, right);
vol = (right << 8) + left;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);
if (devmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input is supported");
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask);
if (recmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input can be a recording source");
devmask = SOUND_MIXER_CD;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_DEVMASK, &devmask);
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define LEN 3 /*存储秒数*/
#define RATE 8000 /*采样频率*/
#define SIZE 8 /*量化位数*/
#define CHANNELS 1 /*声道数目*/
unsigned char buf[LEN * RATE * SIZE * CHANNELS / 8];
int main(void)
{
int fd = -1;
int ret = -1;
int setting = 0x10000;
int args;
fd = open("/dev/dsp", O_RDWR);
if (-1 == fd)
{
perror("open");
goto err0;
}
//设置量化位数
args = SIZE;
ret = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_BITS, &args);
if (-1 == ret)
{
perror("ioctl");
goto err0;
}
//设置声道数
args = CHANNELS;
ret = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS, &args);
if (-1 == ret)
{
perror("ioctl");
goto err0;
}
//设置采样频率
args = RATE;
ret = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_RATE, &args);
if (-1 == ret)
{
perror("ioctl");
goto err0;
}
while(1)
{
printf("开始录音.....\n");
//录音
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
if (ret != sizeof(buf))
{
perror("read");
}
//放音
printf("you say: \n");
ret = write(fd, buf, sizeof(buf));
{
perror("write");
}
//在继续录音之前等待回放结束
ret = ioctl(fd, SOUND_PCM_SYNC, 0);
if (-1 == ret)
{
perror("ioctl");
}
}
close(fd);
return 0;
err0:
return -1;
}
/*
* mixer.c
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/* 用来存储所有可用混音设备的名称 */
const char *sound_device_names[] = SOUND_DEVICE_NAMES;
int fd; /* 混音设备所对应的文件描述符 */
int devmask, stereodevs; /* 混音器信息对应的位图掩码 */
char *name;
/* 显示命令的使用方法及所有可用的混音设备 */
void usage()
{
int i;
fprintf(stderr, "usage: %s \n"
" %s \n\n"
"Where is one of:\n", name, name);
for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++)
if ((1 << i) & devmask) /* 只显示有效的混音设备 */
fprintf(stderr, "%s ", sound_device_names[i]);
fprintf(stderr, "\n");
exit(1);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int left, right, level; /* 增益设置 */
int status; /* 系统调用的返回值 */
int device; /* 选用的混音设备 */
char *dev; /* 混音设备的名称 */
int i;
name = argv[0];
/* 以只读方式打开混音设备 */
fd = open("/dev/mixer", O_RDONLY);
if (fd == -1) {
perror("unable to open /dev/mixer");
exit(1);
}
/* 获得所需要的信息 */
status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);
if (status == -1)
perror("SOUND_MIXER_READ_DEVMASK ioctl failed");
status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS, &stereodevs);
if (status == -1)
perror("SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS ioctl failed");
/* 检查用户输入 */
if (argc != 3 && argc != 4)
usage();
/* 保存用户输入的混音器名称 */
dev = argv[1];
/* 确定即将用到的混音设备 */
for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++)
if (((1 << i) & devmask) && !strcmp(dev, sound_device_names[i]))
break;
if (i == SOUND_MIXER_NRDEVICES) { /* 没有找到匹配项 */
fprintf(stderr, "%s is not a valid mixer device\n", dev);
usage();
}
/* 查找到有效的混音设备 */
device = i;
/* 获取增益值 */
if (argc == 4) {
/* 左、右声道均给定 */
left = atoi(argv[2]);
right = atoi(argv[3]);
} else {
/* 左、右声道设为相等 */
left = atoi(argv[2]);
right = atoi(argv[2]);
}
/* 对非立体声设备给出警告信息 */
if ((left != right) && !((1 << i) & stereodevs)) {
fprintf(stderr, "warning: %s is not a stereo device\n", dev);
}
/* 将两个声道的值合到同一变量中 */
level = (right << 8) + left;
/* 设置增益 */
status = ioctl(fd, MIXER_WRITE(device), &level);
if (status == -1) {
perror("MIXER_WRITE ioctl failed");
exit(1);
}
/* 获得从驱动返回的左右声道的增益 */
left = level & 0xff;
right = (level & 0xff00) >> 8;
/* 显示实际设置的增益 */
fprintf(stderr, "%s gain set to %d%% / %d%%\n", dev, left, right);
/* 关闭混音设备 */
close(fd);
return 0;
}