ALSA子系统（三）------Audio测试工具(tinyalsa)

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工欲善其事必先利其器，我们要测试音频时，一般有两个常见的工具：
amixer系列（amixer、aplay、arecord）和tinyalsa系列
amixer功能强大，基本啥都能配置。
tinyplay则比较简单，不足以实现全部功能。
但是！！！！！！
amixer系列工具需要使用alsa-lib和alsa-utils，经过一系列交叉编译后才能移植使用，tinyalsa则不需要依赖太多。

TinyAlsa是 Android 默认的 alsalib, 封装了内核 ALSA 的接口，用于简化用户空 间的 ALSA 编程。
与aplay相比，大大降低了编译和使用难度。
而在linux3.x的版本 android 4.0往后，已经使用TinyAlsa了，代码位置在external/tinyalsa。
libtinyals.so是由mixer.c和pcm.c文件生成的，基于这个库有3个工具可以使用：tinyplay，tinycap，tinymix，编译android系统后就能使用。

当然，我们也可以单独使用，源码在：https://github.com/tinyalsa/tinyalsa

仓库里有两个分支，master和google-origin
google-origin分支就是用在Android里面，不过我看这个分支一年多没人维护了，最新提交在2019年2月。
master分支则一直在维护，各大系统里面也是用的master分支。

我推荐使用google-origin分支，和Android同步。
将代码clone下来加上如下Makefile即可使用：

CFLAGS = -c -fPIC -Wall
INC = include
OBJECTS = mixer.o pcm.o
LIB = libtinyalsa.so
CROSS_COMPILE ?=
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc

TARGET = tinyplay tinycap tinymix tinypcminfo

all: $(LIB) $(TARGET)
	rm *.o

tinyplay: $(LIB) tinyplay.o
	$(CC) tinyplay.o -L. -ltinyalsa -o tinyplay

tinycap: $(LIB) tinycap.o
	$(CC) tinycap.o -L. -ltinyalsa -o tinycap

tinymix: $(LIB) tinymix.o
	$(CC) tinymix.o -L. -ltinyalsa -o tinymix

tinypcminfo: $(LIB) tinypcminfo.o
	$(CC) tinypcminfo.o -L. -ltinyalsa -o tinypcminfo

$(LIB): $(OBJECTS)
	$(CC) -shared $(OBJECTS) -o $(LIB)

.c.o:
	$(CC) $(CFLAGS) $< -I$(INC)

.PHONY : clean
clean:
	-rm -f $(LIB) $(OBJECTS) $(TARGET) \
		*.o \

在tinyalsa里面，合理的pcm_config可以做到更好的低时延和功耗，移动设备的开发尤其敏感。

struct pcm_config {
     
    unsigned int channels;
    unsigned int rate;
    unsigned int period_size;
    unsigned int period_count;
    enum pcm_format format;
    unsigned int start_threshold;
    unsigned int stop_threshold;
    unsigned int silence_threshold;
    int avail_min;
};

解释一下结构中的各个参数，每个参数的单位都是frame(1帧 = 通道*采样位深)：

• period_size. 每次传输的数据长度。值越小，时延越小，cpu占用就越高。
• period_count. 缓之冲区period的个数。缓冲区越大，发生XRUN的机会就越少。
• format. 定义数据格式，如采样位深，大小端。
• start_threshold. 缓冲区的数据超过该值时，硬件开始启动数据传输。如果太大， 从开始播放到声音出来时延太长，甚至可导致太短促的声音根本播不出来;如果太小， 又可能容易导致XRUN.
• stop_threshold. 缓冲区空闲区大于该值时，硬件停止传输。默认情况下，这个数 为整个缓冲区的大小，即整个缓冲区空了，就停止传输。但偶尔的原因导致缓冲区空， 如CPU忙，增大该值，继续播放缓冲区的历史数据，而不关闭再启动硬件传输(一般此 时有明显的声音卡顿)，可以达到更好的体验。
• silence_threshold. 这个值本来是配合stop_threshold使用，往缓冲区填充静音 数据，这样就不会重播历史数据了。
• avail_min. 缓冲区空闲区大于该值时，pcm_mmap_write()才往缓冲写数据。这个 值越大，往缓冲区写入数据的次数就越少，XRUN的机会就越大。Android samsung tuna 设备在screen_off时增大该值以减小功耗，在screen_on时减小该 值以减小XRUN的机会。

在不同的场景下，合理的参数就是在性能、时延、功耗等之间达到较好的平衡。

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一个典型的声音程序（伪代码）包括：

• 1 打开回放或录音接口
• 2 设置硬件参数(访问模式，数据格式，信道数，采样率，等等)
• 3 while 有数据要被处理：
• 4 读PCM数据(录音) 或 写PCM数据(回放)
• 5 关闭接口

在aplay中，使用函数宏 snd_pcm_hw_params_alloca分配出一个类型为snd_pcm_hw_param的变量，使用函数snd_pcm_hw_params_any来初始化这个变量。
对于采样率而言，声音硬件并不一定就精确地支持我们所定的采样率，但是我们可以使用函数snd_pcm_hw_params_set_rate_near来设置最接近我们指定的采样率的采样率。
只有当调用函数 snd_pcm_hw_params后，硬件参数才会起作用。

参考：【转】Alsa音频编程【精华】