ALSA子系统（一）------Frames Periods

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FramesPeriods

一帧（frame）相当于要播放的一个样本，而与通道数或位数无关。
例如

• 1帧立体声48khz 16位PCM流为4字节.
• 1帧5.1声道 48khz 16位PCM流为12字节.

一个周期（period）是每个硬件中断之间的帧数。 poll（）将每个周期返回一次。

缓冲区（buffer）是环形缓冲区。缓冲区大小必须始终大于一个周期大小，通常是2 * 周期的大小，但是某些硬件每个缓冲区可以做到支持8个周期，缓冲区大小也可能不是周期大小的整数倍。

现在，如果硬件已设置为48K Hz，2个周期，每个周期有1024个帧，缓冲区大小为2048帧。硬件将处理每个缓冲区会中断2次。 ALSA将努力保证缓冲区尽可能是满的。一旦播放了第一周期的样本（samples ），则将第三周期的样本数据转移到第一周期样本数据所占用的空间，同时播放第二周期样本。 （正常的环形缓冲区行为）。

Additional example

这是上述讨论的替代示例。

假设我们要处理一个立体声，16位，44.1 KHz的音频流，单向的（即播放或录音）。 然后我们有：

• 立体声（stereo） = 2通道
• 1个模拟样本（analog sample）16位= 2字节
• 1帧代表来自所有通道的1个模拟样本； 这里我们有2个通道，依此类推：
  • 1帧=（通道数）（以字节为单位的1个样本大小）=（2个通道）（每个样本2个字节（16位））= 4个字节（32位）
• 要维持2x 44.1 KHz模拟采样率，系统必须能够支持以Bytes / sec为单位的数据传输速率：
  • bsp_rate =（通道数）（以字节为单位的1个样本大小）（采样率）=（1帧）（采样率）=（2个通道）（2个字节/样本）*（44100样本/秒）= 2 * 2 * 44100 = 176400字节/秒
    

现在，如果ALSA每秒中断一次，对于请求的字节大小，我们需要每秒准备好176400字节（在每秒结束时），以便在44.1Khz上维持16位模拟立体声。

• 如果它每半秒钟中断一次，则对于相同的流，对于每个中断我们需要准备176400/2 = 88200字节；
• 如果中断每100毫秒触发一次，则对于每个中断我们需要准备176400 *（0.1 / 1）= 17640字节。

通过设置以帧为单位的周期大小，我们可以控制何时生成此PCM中断。

• 因此，如果我们设置16位双通道44.1k的音频流，并且period_size为4410帧=>（对于16位双通道 44.1Khz，则1帧等于4个字节，因此4410帧等于4410 * 4 = 17640字节）=> 每17640字节（即每100毫秒）将产生一个中断。
• 相应地，buffer_size应该至少为2 * period_size = 2 * 4410 = 8820帧（或8820 * 4 = 35280字节）。

ALSA是运行时来决定实际的buffer_size和period_size，具体取决于：请求的通道数及其各自的属性（速率和采样分辨率） ，以及在snd_pcm_hardware结构中设置的参数（在驱动程序中）。

“帧”（frames）代表单位，1帧=通道 * sample_bytes。
在您的情况下，一帧对应于2个通道x 16位= 4字节。

周期是指环形缓冲区中的周期数。 在OSS中，称为作为“片段”。

所以

• buffer_size = period_size *周期
• period_bytes = period_size * bytes_per_frame
• bytes_per_frame =通道* bytes_per_sample

我还是不明白’period_size’和’period’是什么？

“period”定义了更新状态的频率，通常通过中断的调用。
“ period_size”定义帧大小对应于“period time”。
这个术语对应于OSS上的“片段大小”。 在主要的声音硬件上，环形缓冲区分为几部分，并在每个边界上产生一个irq。
period_size定义此块的大小。

在某些硬件上，irq是根据计时器控制的。 在这种情况下，将周期定义为调用irq的计时器频率。

来自：https://alsa-project.org/main/index.php/FramesPeriods