linux音频子系统--概述

1.简介
ALSA是目前linux的主流音频体系架构；
是一个有社区维护的开源项目。
http://www.alsa-project.org/
包括：
1.内核驱动包 alsa-driver
2.用户空间库 alsa-lib
3.附加库插件包 alsa-libplugins
4.音频处理工具集 alsa-utils
5.其他音频处理小工具包 alsa-tools
6.特殊音频固件支持包 alsa-firmware
7.alsa-lib的Python绑定包 pyalsa
8.OSS接口兼容包 alsa-oss

2.架构图
硬件架构：

软件架构：

3.初识alsa设备

注：
controlC0：控制接口，用于控制声卡，如通道选择，混音，麦克风输入增益调节等。
midiC0D0：Raw迷笛接口，用于播放midi音频。
pcmC0D0c：pcm接口，用于录音的pcm设备。
pcmC0D0p：用于播放的pcm设备。
pcmC0D1p：
seq：音序器接口。
timer：定时器接口。
即该声卡下挂载了7个设备。根据声卡实际能力，驱动实际上可以挂载更多种类的设备
其中
C0D0表示声卡0中的设备0。
pcmC0D0c：最后的c表示capture。
pcmC0D0p：最后一个p表示playback。

设备种类 include/sound/core.h：

    #define SNDRV_DEV_TOPLEVEL  ((__force snd_device_type_t) 0)  
    #define SNDRV_DEV_CONTROL   ((__force snd_device_type_t) 1)  
    #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_PRE  ((__force snd_device_type_t) 2)  
    #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_NORMAL ((__force snd_device_type_t) 0x1000)  
    #define SNDRV_DEV_PCM       ((__force snd_device_type_t) 0x1001)  
    #define SNDRV_DEV_RAWMIDI   ((__force snd_device_type_t) 0x1002)  
    #define SNDRV_DEV_TIMER     ((__force snd_device_type_t) 0x1003)  
    #define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t) 0x1004)  
    #define SNDRV_DEV_HWDEP     ((__force snd_device_type_t) 0x1005)  
    #define SNDRV_DEV_INFO      ((__force snd_device_type_t) 0x1006)  
    #define SNDRV_DEV_BUS       ((__force snd_device_type_t) 0x1007)  
    #define SNDRV_DEV_CODEC     ((__force snd_device_type_t) 0x1008)  
    #define SNDRV_DEV_JACK          ((__force snd_device_type_t) 0x1009)  
    #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL  ((__force snd_device_type_t) 0x2000)  

4.linux内核中音频驱动代码分布

其中：
core：包含 ALSA 驱动的核心层代码实现。
core/oss：包含模拟旧的OSS架构的PCM和Mixer模块。
core/seq：音序器相关的代码。
drivers：存放一些与CPU,bus架构无关的公用代码。
i2c：ALSA的i2c控制代码。
pci：PCI总线 声卡的顶层目录，其子目录包含各种PCI声卡代码。
isa：ISA总线 声卡的顶层目录，其子目录包含各种ISA声卡代码。
soc：ASoC(ALSA System on Chip)层实现代码，针对嵌入式音频设备。
soc/codecs：针对ASoC体系的各种音频编码器的驱动实现，与平台无关。

include/sound：ALSA驱动的公共头文件目录。

5.驱动分类
OSS音频设备驱动：
OSS 标准中有两个最基本的音频设备： mixer（混音器）和 dsp（数字信号处理器）。

ALSA音频设备驱动：
虽然 OSS 已经非常成熟，但它毕竟是一个没有完全开放源代码的商业产品，而且目前
基本上在 Linux mainline 中失去了更新。而 ALSA （Advanced Linux Sound Architecture）恰
好弥补了这一空白，它符合 GPL，是在 Linux 下进行音频编程时另一种可供选择的声卡驱动
体系结构。 ALSA 除了像 OSS 那样提供了一组内核驱动程序模块之外，还专门为简化应用
程序的编写提供了相应的函数库，与 OSS 提供的基于 ioctl 的原始编程接口相比， ALSA 函
数库使用起来要更加方便一些。 ALSA 的主要特点如下。

• 支持多种声卡设备。
• 模块化的内核驱动程序。
• 支持 SMP 和多线程。
• 提供应用开发函数库（alsa-lib）以简化应用程序开发。
• 支持 OSS API，兼容 OSS 应用程序。

ASoC音频设备驱动：
ASoC（ALSA System on Chip）是 ALSA 在 SoC 方面的发展和演变，它在本质上仍然属于
ALSA，但是在 ALSA 架构基础上对 CPU 相关的代码和 Codec 相关的代码进行了分离。其原因是，
采用传统 ALSA 架构的情况下，同一型号的 Codec 工作于不同的 CPU 时，需要不同的驱动，这
不符合代码重用的要求。
对于目前嵌入式系统上的声卡驱动开发，我们建议读者尽量采用 ASoC 框架， ASoC 主要
由 3 部分组成。

1. Codec 驱动。这一部分只关心 Codec 本身，与 CPU 平台相关的特性不由此部分操作。
2. 平台驱动。这一部分只关心 CPU 本身，不关心 Codec。它主要处理两个问题： DMA 引
   擎和 SoC 集成的 PCM、 I2S 或 AC ‘97 数字接口控制。
3. 板驱动（也称为 machine 驱动）。这一部分将平台驱动和 Codec 驱动绑定在一起，描述了
   板一级的硬件特征。

在以上 3 部分中， 1 和 2 基本都可以仍然是通用的驱动了，也就是说， Codec 驱动认为自己
可以连接任意 CPU，而 CPU 的 I2S、 PCM 或 AC ‘97 接口对应的平台驱动则认为自己可以连接任
意符合其接口类型的 Codec，只有 3 是不通用的，由特定的电路板上具体的 CPU 和 Codec 确定，
因此它很像一个插座，上面插上了 Codec 和平台这两个插头。
在以上三部分之上的是 ASoC 核心层，由内核源代码中的 sound/soc/soc-core.c 实现，查看其
源代码发现它完全是一个传统的 ALSA 驱动。因此，对于基于 ASoC 架构的声卡驱动而言， alsa-lib
以及 ALSA 的一系列 utility 仍然是可用的，如 amixer、 aplay 均无需针对 ASoC 进行任何改动。而
ASoC 的用户编程方法也与 ALSA 完全一致。
内核源代码的 Documentation/sound/alsa/soc/目录包含了 ASoC 相关的文档。