linux下ALSA音频驱动软件开发

最近一直忙于Linux下ALSA音频驱动的开，作了一次专题讨论，现将部分内容贴出来大家分享一下。 

 

内容提要

一、音频相关的基础知识

• 二、Linux下音频驱动开发模型

• 三、socxx+ WM8993驱动实例分析

• 四、总结

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五、 Question& Discussion

 

音频相关的基础知识
  ----采样、量化

 

 

• 1、采样频率

•    常用 32kHz、 44.1kHz、 48kHz。

• 2、量化精度

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  指对采样数据分析的精度，精度越高，声音就越逼真。常用8位、16位、24位。 

  

音频相关的基础知识----音频设备硬件接口  

• PCM接口：由时钟脉冲BCLK，帧同步信号FS及接收数据DR和发送数据DX组成。（先发MSB，后LSB）。

• IIS接口：在一个称为LRCLK的信号机制中经过多路转换，将两路音频信号变成单一的数据队列。LRCLK为高时，左声道数据被传输。

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AC97接口：AC97不只是一种数据格式，还具有控制功能。数据帧以SYNC脉冲开始，包括12个20位时间段及16位tag段，共256个数据序列。 

 

音频相关的基础知识 ----音频放大器   

• A类放大器拓扑结构使用一只晶体管作为直流（DC）电流源，能够提供扬声器需要的最大音频电流。

• B类放大器拓扑结构没有DC偏置电流，所以功耗大大减少。

• AB类放大器是A类放大器和B类放大器的组合折衷，它也使用DC偏置电流，但它远小于单纯的A类放大器。

• D类放大器可以接收数字输入而省去D/A变换，它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。

 

Linux下音频驱动开发模型  

• OSS（Open Sound System）：由一套完整的内核驱动程序模块组成，可以为绝大多数声卡提供统一的编程接口。最早、未完全开源商业产品。

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ALSA（Advanced Linux Sound Architecture） ：除了像OSS那样，还专门为简化应用程序的编写提供了相应的函数库，ALSA函数库比OSS提供的基于ioctl的原始编程接口使用起来要更加方便一些。

 

DAPM:

 

• 1.Codec domain - VREF, VMID (core codec and audio power) Usually controlled at codec probe/remove and suspend/resume, although can be set at stream time if power is not needed for sidetone, etc. 在sound/soc/codecs目录下， wm8993.c

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• 3.Path domain - audio susbsystem signal paths Automatically set when mixer and mux settings are changed by the user. e.g. alsamixer, amixer. ALSA lib提供各种操作mixer或者Mux的函数,细微的切换由ALSA application以上来完成。(wm_hubs.c, rootfs里的lib_codec_path.c)

• 4.Stream domain - DACs and ADCs. Enabled and disabled when stream playback/capture is started and stopped respectively. e.g. aplay, arecord.在sound/soc/socxx下，socxx-pcm.c.

2.Platform/Machine domain - physically connected inputs and outputs Is platform/machine and user action specific, is configured by the machine driver and responds to asynchronous events e.g when HP are inserted.在sound/soc/socxx下， socxx_wm8993.c 

  

• PCM设备接口:socxx-pcm.c      

socxx_pcm_open():打开PCM设备，设置硬件参数  

socxx_pcm_close():关闭PCM设备

socxx_pcm_ioctl() :PCM设备的复位，获取设备信息

socxx_pcm_hw_params()：申请DMA通道，注册中断                      callback( playback or capture)

socxx_pcm_hw_free()：释放DMA通道

socxx_pcm_prepare()：根据当前的配置信息设置硬件

socxx_pcm_trigger()：DMA传输启动和停止

socxx_pcm_pointer()：获取当前硬件指针

socxx_pcm_mmap()：内存地址映射，无需I/O拷贝

socxx_pcm_new()：创建一个PCM设备

 

• Codec部分：wm8993.c

• Wm8993_i2c_attach():注册codec、设置输出mixer、HPOUT管理、时钟配置、MIC配置

• Wm8993_i2c_detach():注销codec、dai，释放资源

• 驱动控制接口的结构体wm8993_snd_controls[ ], line:820

• Class W模式只支持DAC ->headphone

• 设置寄存器值可以只更新部分位