Linux ALSA 之一：ALSA 架构简介

一、概述

ALSA是 Advanced Linux Sound Architecture 的缩写，目前已经成为了linux的主流音频体系结构。

在 Linux 内核设备驱动层，ALSA 提供了 alsa-driver，在应用层，ALSA 为我们提供了 alsa-lib，故在其支持下，Linux 应用程序只需要调用 alsa-lib 提供的 API，即可完成对底层音频硬件的控制。linux内核中alsa的软件结构如下：

用户空间的 alsa-lib 对应用程序提供统一的 API 接口，隐藏了驱动层的实际细节，简化了应用程序的实现难度，但是由于 alsa-lib 也由于过大，因此在 android 等下也经常使用 tiny-alsa，详细描述此处略。

如上图所示，在 Linux 内核中，有对 alsa-driver 进一步的封装，即 alsa-soc，其针对 alsa 的一些不足之处进行了增强，后面篇幅会详细介绍。

二、ALSA 设备文件结构

Linux 系统下看到的设备文件结构如下：

$ cd /dev/snd
$ ls -l
crw-rw----+ 1 root audio 116, 8 2011-02-23 21:38 controlC0
crw-rw----+ 1 root audio 116, 4 2011-02-23 21:38 midiC0D0
crw-rw----+ 1 root audio 116, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D0c
crw-rw----+ 1 root audio 116, 6 2011-02-23 21:56 pcmC0D0p
crw-rw----+ 1 root audio 116, 5 2011-02-23 21:38 pcmC0D1p
crw-rw----+ 1 root audio 116, 3 2011-02-23 21:38 seq
crw-rw----+ 1 root audio 116, 2 2011-02-23 21:38 timer

从上面能看到有如下设备文件：

controlC0 -->              用于声卡的控制,例如通道选择,混音,麦克控制，音量加减，开关等
midiC0D0  -->              用于播放midi音频
pcmC0D0c -->               用于录音的pcm设备
pcmC0D0p -->               用于播放的pcm设备
seq  -->                   音序器
timer -->                  定时器

其中,C0D0代表的是声卡0中的设备0，pcmC0D0c最后一个c代表capture，pcmC0D0p最后一个p代表playback，这些都是alsa-driver中的命名规则，从上面的列表可以看出,我的声卡下挂了6个设备，根据声卡的实际能力，驱动实际上可以挂载更多种类的设备，在include/sound/core.h 中,定义了以下设备类型，通常更关心的是 pcm 和 control 这两种设备，Default 一个声卡对应一个 Control 设备。

#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_COMPRESS    ((__force snd_device_type_t) 0x100A)
#define    SNDRV_DEV_LOWLEVEL    ((__force snd_device_type_t) 0x2000)

三、Linux ALSA 源码目录结构

在 LInux 源码中 ALSA 架构的代码在 /sound 下，Linux 5.0 的目录如下：

其中各主要子目录的作用如下：

core       该目录包含了ALSA 驱动的中间层，它是整个 ALSA 驱动的核心部分
core/oss   包含模拟旧的 OSS 架构的 PCM 和 Mixer 模块
core/seq   有关音序器相关的代码
drivers    放置一些与CPU、BUS架构无关的公用代码
i2c        ALSA自己的I2C控制代码
pci        pci声卡的顶层目录,子目录包含各种pci声卡的代码
isa        isa声卡的顶层目录，子目录包含各种isa声卡的代码
soc        针对 system-on-chip 体系的中间层代码
soc/codecs 针对soc 体系的各种 codec 的代码，与平台无关

include    ALSA驱动的公共头文件目录，其路径为 /include/sound，该目录的头文件需要导出给用户空间的应用程序使用，通常，驱动模块私有的头文件不应放置在这里

参考博文：
Linux ALSA声卡驱动之一：ALSA架构简介
linux-alsa详解1 基本知识

加油打气：Linux ALSA 架构是一个难啃的大骨头，继续加油☺！！！