8.声卡驱动05-自己实现alsa驱动-虚拟声卡-kcontrol

平台：ubuntu 16.04，kernel版本是4.15.0, 理论任何平台都可以，甚至是android，只要能编译通过。

需要完成的功能：前几篇文章完成了播放/录音功能，声卡驱动就这样完成了吗？某种意义上讲是完成了，但是如果需要控制音量怎么办？这里加一个kcontrol，实现音量控制功能。

目的：就像做数学题一样，看一遍答案，以为自己看懂了，就会了，非也，真到自己去做时，不一定能做出来。那就在自己的驱动里实现一遍。

本文只追求应用，不讲原理。想了解细节可以看官方文档或者看https://blog.csdn.net/droidphone/category_1118446.html。

步骤1：定义snd_kcontrol_new

static const DECLARE_TLV_DB_SCALE(dac_vol_tlv, -11925, 75, 0);

static const struct snd_kcontrol_new vcodec_codec_controls[] = {
	SOC_DOUBLE_TLV("DAC volume", VCODEC_DAC_VOL_CTRL, DAC_VOL_L, DAC_VOL_R,
		       0xFF, 0, dac_vol_tlv),
};

这里定义了个数组，成员是snd_kcontrol_new。

SOC_DOUBLE_TLV是一个宏，作用就是填充snd_kcontrol_new，如下：

代码位置：include/sound/soc.h

#define SOC_DOUBLE_TLV(xname, reg, shift_left, shift_right, max, invert, tlv_array) \
{	.iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = (xname),\
	.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ |\
		 SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,\
	.tlv.p = (tlv_array), \
	.info = snd_soc_info_volsw, .get = snd_soc_get_volsw, \
	.put = snd_soc_put_volsw, \
	.private_value = SOC_DOUBLE_VALUE(reg, shift_left, shift_right, \
					  max, invert, 0) }

参数说明：

• iface：控件类型，一般是SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX，对于mixer就是SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER，对于不属于mixer的全局控制，使用CARD；如果关联到某类设备，则是PCM、RAWMIDI、TIMER或SEQUENCER；

• name：控件的名字；

• access：访问权限，SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ就是只读读权限，SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE就是读写权限；

• tlv.p：用来描述寄存器的设定值与它所代表的实际意义之间的映射关系，最常用的就是用于音量控件时，设定值与对应的dB值之间的映射关系，比如这里定义的：

  static const DECLARE_TLV_DB_SCALE(dac_vol_tlv, -11925, 75, 0);
  

  DECLARE_TLV_DB_SCALE是一个宏定义，它所代表的值按一个固定的dB值的步长变化，第一个参数是要定义变量的名字，第二个参数是最小值，以0.01dB为单位。第三个参数是变化的步长，也是以0.01dB为单位。如果该control处于最小值时会做出mute时，需要把第四个参数设为1；

  什么意思呢？

  寄存器的最小值对应是-119.25dB，寄存器每增加一，对应的dB数增加是0.75dB（0.01dB*75）；由上可知，该控件可设置的最大值为0xFF，所以dB的数值范围是-119.25dB ~ -119.25+255*0.75dB;

• info：一个回调函数，作用就是获取该控件的信息；

• get：一个回调函数，作用就是获取控件对应寄存器的值；

• put：一个回调函数，作用就是设置控件对应寄存器的值；

• private_value：私有数据，这是给上面3个回调函数传参的，看一下它的参数：

  • reg：该控件对应的寄存器的地址；

  • shift_left：左声道控制位在寄存器中的位移；

  • shift_right：右声道控制位在寄存器中的位移；

  • max：控件可设置的最大值；

  • invert：设定值是否逻辑取反；

另外，SOC_DOUBLE_TLV是控制双声道音量，单声道可用SOC_SINGLE_TLV。

到这你可能会有以下问题:

问题一：我们实现的是虚拟声卡，哪来的寄存器？

没错，我们要实现的是不涉及硬件操作的虚拟声卡，但是kcontrol是要操作寄存器的，怎么办呢？这么办：

先定义一些寄存器，如下：

enum reg {
	VCODEC_DAC_VOL_CTRL,
	VCODEC_CTRL_NUM
};

然后定义个数组，如下：

static u32 reg_data[VCODEC_CTRL_NUM];

这个数据就是虚拟出来的寄存器了，u32类型占4字节，所以还是32位的寄存器。

问题二：snd_soc_get_volsw()/snd_soc_put_volsw()都不是我们自己定义的寄存器，怎么操作寄存器？

一般编解码芯片跟主控是通过I2C、USB等接口传递控制参数，asoc-core层是不知道的，也不关心，当它需要传递控制参数时，就调用codec的read/weite函数。所以snd_soc_get_volsw()/snd_soc_put_volsw()最终调用的是snd_soc_codec_driver里的read/write函数来操作寄存器, 定义如下：

static struct snd_soc_codec_driver soc_vcodec_drv = {
	...
	.read = vcodec_reg_read,
	.write = vcodec_reg_write,
	...
};

vcodec_reg_read/vcodec_reg_write实现对寄存器(reg_data)的读写操作。

步骤2：注册

ret = snd_soc_add_codec_controls(codec, vcodec_codec_controls,
					ARRAY_SIZE(vcodec_codec_controls));

vcodec_codec_controls的成员最终会注册到card的controls链表中，看一下调用流程：

snd_soc_add_codec_controls() -->
	snd_soc_add_component_controls -->
		snd_soc_add_controls -->
			for (i = 0; i < num_controls; i++) //for循环注册每一个control
				const struct snd_kcontrol_new *control = &controls[i];
                //将kcontrol注册到card的controls链表中，data就是codec
				//snd_soc_cnew()函数将kcontrol_new转换成kcontrol
				err = snd_ctl_add(card, snd_soc_cnew(control, data,
                                                     control->name, prefix));
			}

步骤3：测试

在ubuntu下测试需要另外安装驱动，如下：

sudo insmod /lib/modules/4.15.0-112-generic/kernel/sound/core/snd-compress.ko
sudo insmod /lib/modules/4.15.0-112-generic/kernel/sound/core/snd-pcm-dmaengine.ko
sudo insmod /lib/modules/4.15.0-112-generic/kernel/sound/soc/snd-soc-core.ko

为什么是/lib/modules/4.15.0-112-generic/kernel/sound/core/这个目录，请看前几篇文章。

然后安装我们的驱动

sudo insmod vplatform.ko
sudo insmod vcodec.ko
sudo insmod vmachine.ko

如果你是在开发板上测试，就不需要这么麻烦，直接安装驱动

安装完驱动之后，就可以看到自己的声卡，如下：

vbox@vbox-pc:~$ aplay -l
**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
card 0: I82801AAICH [Intel 82801AA-ICH], device 0: Intel ICH [Intel 82801AA-ICH]
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0
card 1: mycodec [my-codec], device 0: MY-CODEC vcodec_dai-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

可见我们注册的是card 1，ubuntu本身有自己的声卡，再看看自己注册的controls

vbox@vbox-pc:~$ amixer -D hw:1 contents
numid=1,iface=MIXER,name='DAC volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=2,min=0,max=255,step=0
  : values=50,60
  | dBscale-min=-119.25dB,step=0.75dB,mute=0

ps:如果你是在android下测试，就用tinymix命令。

同样可以使用以下命令看当前音量值

vbox@vbox-pc:~$ amixer -D hw:1 cget numid=1
numid=1,iface=MIXER,name='DAC volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=2,min=0,max=255,step=0
  : values=50,60
  | dBscale-min=-119.25dB,step=0.75dB,mute=0

设置一下音量

vbox@vbox-pc:~$ amixer -D hw:1 cset numid=1 30,40
numid=1,iface=MIXER,name='DAC volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=2,min=0,max=255,step=0
  : values=30,40
  | dBscale-min=-119.25dB,step=0.75dB,mute=0

就那么简单，完事。

代码

代码位置：https://codechina.csdn.net/u014056414/myalsa

后续会增加其他的功能，完成本文的提交是： 8.加一个kcontrol, 模拟音量控制

初学者可以按照此提交学习，以免新提交干扰。