Linux音频设备驱动-2【转】

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17.4.2 PCM设备
每个声卡最多可以有4个PCM实例，1个PCM实例对应1个设备文件。PCM实例由PCM放音和录音流组成，而每个PCM流又由1个或多个PCM子流组成。有的声卡支持多重放音功能，例如，emu10k1包含1个32个立体声子流的PCM放音设备。
1、PCM实例构造
int snd_pcm_new(struct snd_card *card, char *id, int device,
int playback_count, int capture_count, struct snd_pcm ** rpcm);
第 1个参数是card指针，第2个是标识字符串，第3个是PCM设备索引（0表示第1个PCM设备），第4和第5个分别为放音和录音设备的子流数。当存在多个子流时，需要恰当地处理open()、close()和其它函数。在每个回调函数中，可以通过snd_pcm_substream的number成员得知目前操作的究竟是哪个子流，如：
struct snd_pcm_substream *substream;
int index = substream->number;
一种习惯的做法是在驱动中定义1个PCM“构造函数”，负责PCM实例的创建，如代码清单17.7。
代码清单17.7 PCM设备“构造函数”
1 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip)
2 {
3    struct snd_pcm *pcm;
4    int err;
5    //创建PCM实例
6    if ((err = snd_pcm_new(chip->card, "xxx Chip", 0, 1, 1, &pcm)) < 0)
7      return err;
8    pcm->private_data = chip; //置pcm->private_data为芯片特定数据
9    strcpy(pcm->name, "xxx Chip");
10   chip->pcm = pcm;
11   ...
12   return 0;
13 }
2、设置PCM操作
void snd_pcm_set_ops(struct snd_pcm *pcm, int direction, struct snd_pcm_ops *ops);
第1个参数是snd_pcm的指针，第2个参数是SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK或SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE，而第3个参数是PCM操作结构体snd_pcm_ops，这个结构体的定义如代码清单17.8。
代码清单17.8 snd_pcm_ops结构体
1 struct snd_pcm_ops
2 {
3   int (*open)(struct snd_pcm_substream *substream);//打开
4   int (*close)(struct snd_pcm_substream *substream);//关闭
5   int (*ioctl)(struct snd_pcm_substream * substream,
6         unsigned int cmd, void *arg);//io控制
7   int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *substream,
8      struct snd_pcm_hw_params *params);//硬件参数
9   int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *substream); //资源释放
10 int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *substream);//准备
11 //在PCM被开始、停止或暂停时调用
12 int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd);
13 snd_pcm_uframes_t (*pointer)(struct snd_pcm_substream *substream);// 当前缓冲区的硬件位置
14 //缓冲区拷贝
15 int (*copy)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel,
16       snd_pcm_uframes_t pos,
17       void __user *buf, snd_pcm_uframes_t count);
18 int (*silence)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel,
19          snd_pcm_uframes_t pos, snd_pcm_uframes_t count);
20 struct page *(*page)(struct snd_pcm_substream *substream,
21         unsigned long offset);
22 int (*mmap)(struct snd_pcm_substream *substream, struct vm_area_struct *vma);
23 int (*ack)(struct snd_pcm_substream *substream);
24 };
snd_pcm_ops中的所有操作都需事先通过snd_pcm_substream_chip()获得xxxchip指针，例如：
int xxx()
{
struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
...
}
当1个PCM子流被打开时，snd_pcm_ops中的open()函数将被调用，在这个函数中，至少需要初始化runtime->hw字段，代码清单17.9给出了open()函数的范例。
代码清单17.9 snd_pcm_ops结构体中open()函数
1 static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream)
2 {
3    //从子流获得xxxchip指针
4    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);   
5    //获得PCM运行时信息指针
6    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
7    ...
8    //初始化runtime->hw
9    runtime->hw = snd_xxxchip_playback_hw;
10   return 0;
11 }
上述代码中的snd_xxxchip_playback_hw是预先定义的硬件描述。在open()函数中，可以分配1段私有数据。如果硬件配置需要更多的限制，也需设置硬件限制。
当PCM子流被关闭时，close()函数将被调用。如果open()函数中分配了私有数据，则在close()函数中应该释放substream的私有数据，代码清单17.10给出了close()函数的范例。
代码清单17.10 snd_pcm_ops结构体中close()函数
1 static int snd_xxx_close(struct snd_pcm_substream *substream)
2 {
3   //释放子流私有数据
4   kfree(substream->runtime->private_data);
5   //...
6 }
驱动中通常可以给snd_pcm_ops的ioctl()成员函数传递通用的snd_pcm_lib_ioctl()函数。
snd_pcm_ops的hw_params()成员函数将在应用程序设置硬件参数（PCM子流的周期大小、缓冲区大小和格式等）的时候被调用，它的形式如下：
static int snd_xxx_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,struct snd_pcm_hw_params *hw_params);
在这个函数中，将完成大量硬件设置，甚至包括缓冲区分配，这时可调用如下辅助函数：
snd_pcm_lib_malloc_pages(substream, params_buffer_bytes(hw_params));
仅当DMA缓冲区已被预先分配的情况下，上述调用才可成立。
与hw_params()对应的函数是hw_free()，它释放由hw_params()分配的资源，例如，通过如下调用释放snd_pcm_lib_malloc_pages()缓冲区：
snd_pcm_lib_free_pages(substream);
当 PCM被“准备”时，prepare()函数将被调用，在其中可以设置采样率、格式等。prepare()函数与hw_params()函数的不同在于对 prepare()的调用发生在snd_pcm_prepare()每次被调用的时候。prepare()的形式如下：
static int snd_xxx_prepare(struct snd_pcm_substream *substream);
trigger()成员函数在PCM被开始、停止或暂停时调用，函数的形式如下：
static int snd_xxx_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd);
cmd 参数定义了具体的行为，在trigger()成员函数中至少要处理SNDRV_PCM_TRIGGER_START和 SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP命令，如果PCM支持暂停，还应处理SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH和 SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE命令。如果设备支持挂起/恢复，当能量管理状态发生变化时将处理 SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND和SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME这2个命令。注意trigger()函数是原子的，中途不能睡眠。代码清单17.11给出了1个trigger()函数的范例。
代码清单17.11 snd_pcm_ops结构体中trigger()函数
1 static int snd_xxx_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd)
2 {
3    switch (cmd)
4    {
5      case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:
6        // 开启PCM引擎
7        break;
8      case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:
9        // 停止PCM引擎
10       break;
11     ...//其它命令
12     default:
13       return - EINVAL;
14   }
15 }
pointer()函数用于PCM中间层查询目前缓冲区的硬件位置，该函数以帧的形式返回0～buffer_size – 1的位置（ALSA 0.5.x中为字节形式），此函数也是原子的。
copy() 和silence()函数一般可以省略，但是，当硬件缓冲区不处于常规内存中时需要。例如，一些设备有自己的不能被映射的硬件缓冲区，这种情况下，我们不得不将数据从内存缓冲区拷贝到硬件缓冲区。例外，当内存缓冲区在物理和虚拟地址上都不连续时，这2个函数也必须被实现。
3、分配缓冲区
分配缓冲区的最简单方法是调用如下函数：
int snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm,
       int type, void *data, size_t size, size_t max);
type 参数是缓冲区的类型，包含SNDRV_DMA_TYPE_UNKNOWN（未知）、SNDRV_DMA_TYPE_CONTINUOUS（连续的非DMA 内存）、SNDRV_DMA_TYPE_DEV （连续的通用设备），SNDRV_DMA_TYPE_DEV_SG（通用设备SG-buffer）和 SNDRV_DMA_TYPE_SBUS（连续的SBUS）。如下代码将分配64KB的缓冲区：
snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(pcm, SNDRV_DMA_TYPE_DEV,
snd_dma_pci_data(chip->pci),64*1024, 64*1024);
4、设置标志
在构造PCM实例、设置操作集并分配缓冲区之后，如果有需要，应设置PCM的信息标志，例如，如果PCM设备只支持半双工，则这样定义标志：
pcm->info_flags = SNDRV_PCM_INFO_HALF_DUPLEX;
5、PCM实例析构
PCM 实例的“析构函数”并非是必须的，因为PCM实例会被PCM中间层代码自动释放，如果驱动中分配了一些特别的内存空间，则必须定义“析构函数”，代码清单 17.x给出了PCM“析构函数”与对应的“构造函数”，“析构函数”会释放“构造函数”中创建的xxx_private_pcm_data。
代码清单17.12 PCM设备“析构函数”
1 static void xxxchip_pcm_free(struct snd_pcm *pcm)
2 {
3    /* 从pcm实例得到chip */
4    struct xxxchip *chip = snd_pcm_chip(pcm);
5    /* 释放自定义用途的内存 */
6    kfree(chip->xxx_private_pcm_data);
7    ...
8 }
9
10 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip)
11 {
12   struct snd_pcm *pcm;
13   ...
14   /* 分配自定义用途的内存 */
15   chip->xxx_private_pcm_data = kmalloc(...);
16   pcm->private_data = chip;
17   /* 设置“析构函数” */
18   pcm->private_free = xxxchip_pcm_free;
19   ...
20 }
上述代码第4行的snd_pcm_chip()从PCM实例指针获得xxxchip指针，实际上它就是返回第16行给PCM实例赋予的xxxchip指针。
6、PCM信息运行时指针
当 PCM子流被打开后，PCM运行时实例（定义为结构体snd_pcm_runtime，如代码清单17.13）将被分配给这个子流，这个指针通过 substream->runtime获得。运行时指针包含各种各样的信息：hw_params及sw_params配置的拷贝、缓冲区指针、 mmap记录、自旋锁等，几乎要控制PCM的所有信息均能从中取得。
代码清单17.13 snd_pcm_runtime结构体
1 struct snd_pcm_runtime
2 {
3    /* 状态 */
4    struct snd_pcm_substream *trigger_master;
5    snd_timestamp_t trigger_tstamp; /* 触发时间戳 */
6    int overrange;
7    snd_pcm_uframes_t avail_max;
8    snd_pcm_uframes_t hw_ptr_base; /* 缓冲区复位时的位置 */
9    snd_pcm_uframes_t hw_ptr_interrupt; /* 中断时的位置*/
10   /* 硬件参数 */
11   snd_pcm_access_t access; /* 存取模式 */
12   snd_pcm_format_t format; /* SNDRV_PCM_FORMAT_* */
13   snd_pcm_subformat_t subformat; /* 子格式 */
14   unsigned int rate; /* rate in Hz */
15   unsigned int channels; /* 通道 */
16   snd_pcm_uframes_t period_size; /* 周期大小 */
17   unsigned int periods; /* 周期数 */
18   snd_pcm_uframes_t buffer_size; /* 缓冲区大小 */
19   unsigned int tick_time; /* tick time */
20   snd_pcm_uframes_t min_align; /* 格式对应的最小对齐*/
21   size_t byte_align;
22   unsigned int frame_bits;
23   unsigned int sample_bits;
24   unsigned int info;
25   unsigned int rate_num;
26   unsigned int rate_den;
27   /* 软件参数 */
28   struct timespec tstamp_mode; /* mmap时间戳被更新*/
29   unsigned int period_step;
30   unsigned int sleep_min; /* 睡眠的最小节拍 */
31   snd_pcm_uframes_t xfer_align;
32   snd_pcm_uframes_t start_threshold;
33   snd_pcm_uframes_t stop_threshold;
34   snd_pcm_uframes_t silence_threshold; /* Silence填充阈值 */
35   snd_pcm_uframes_t silence_size; /* Silence填充大小 */
36   snd_pcm_uframes_t boundary;
37   snd_pcm_uframes_t silenced_start;
38   snd_pcm_uframes_t silenced_size;
39   snd_pcm_sync_id_t sync; /* 硬件同步ID */
40   /* mmap */
41   volatile struct snd_pcm_mmap_status *status;
42   volatile struct snd_pcm_mmap_control *control;
43   atomic_t mmap_count;
44   /* 锁/调度 */
45   spinlock_t lock;
46   wait_queue_head_t sleep;
47   struct timer_list tick_timer;
48   struct fasync_struct *fasync;
49   /* 私有段 */
50   void *private_data;
51   void(*private_free)(struct snd_pcm_runtime *runtime);
52   /* 硬件描述 */
53   struct snd_pcm_hardware hw;
54   struct snd_pcm_hw_constraints hw_constraints;
55   /* 中断回调函数 */
56   void(*transfer_ack_begin)(struct snd_pcm_substream*substream);
57   void(*transfer_ack_end)(struct snd_pcm_substream *substream);
58   /* 定时器 */
59   unsigned int timer_resolution; /* timer resolution */
60   /* DMA */
61   unsigned char *dma_area; /* DMA区域*/
62   dma_addr_t dma_addr; /* 总线物理地址*/
64   size_t dma_bytes; /* DMA区域大小 */
65   struct snd_dma_buffer *dma_buffer_p; /* 被分配的缓冲区 */
66   #if defined(CONFIG_SND_PCM_OSS) || defined(CONFIG_SND_PCM_OSS_MODULE)
67     /* OSS信息 */
68     struct snd_pcm_oss_runtime oss;
69   #endif
70 };
snd_pcm_runtime中的大多数记录对被声卡驱动操作集中的函数是只读的，仅仅PCM中间层可更新或修改这些信息，但是硬件描述、中断回调函数、DMA缓冲区信息和私有数据是例外的。
下面解释snd_pcm_runtime结构体中的几个重要成员：
• 硬件描述
硬件描述（snd_pcm_hardware结构体）包含了基本硬件配置的定义，需要在open()函数中赋值。runtime实例保存的是硬件描述的拷贝而非指针，这意味着在open()函数中可以修改被拷贝的描述（runtime->hw），例如：
struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
...
runtime->hw = snd_xxchip_playback_hw; /* “大众”硬件描述 */
/* 特定的硬件描述 */
if (chip->model == VERY_OLD_ONE)
runtime->hw.channels_max = 1;
snd_pcm_hardware结构体的定义如代码清单17.14。
代码清单17.14 snd_pcm_hardware结构体
1 struct snd_pcm_hardware
2 {
3   unsigned int info; /* SNDRV_PCM_INFO_* /
4   u64 formats;   /* SNDRV_PCM_FMTBIT_* */
5   unsigned int rates; /* SNDRV_PCM_RATE_* */
6   unsigned int rate_min; /* 最小采样率 */
7   unsigned int rate_max; /* 最大采样率 */
8   unsigned int channels_min; /* 最小的通道数 */
9   unsigned int channels_max; /* 最大的通道数 */
10 size_t buffer_bytes_max; /* 最大缓冲区大小 */
11 size_t period_bytes_min; /* 最小周期大小 */
12 size_t period_bytes_max; /* 最大奏曲大小 */
13 unsigned int periods_min; /* 最小周期数 */
14 unsigned int periods_max; /* 最大周期数 */
15 size_t fifo_size; /* FIFO字节数 */
16 };
snd_pcm_hardware 结构体中的info字段标识PCM设备的类型和能力，形式为SNDRV_PCM_INFO_XXX。info字段至少需要定义是否支持mmap，当支持时，应设置SNDRV_PCM_INFO_MMAP标志；当硬件支持interleaved或non-interleaved格式，应设置 SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED或SNDRV_PCM_INFO_NONINTERLEAVED标志，如果都支持，则二者都可设置；MMAP_VALID和BLOCK_TRANSFER标志针对OSS mmap，只有mmap被真正支持时，才可设置MMAP_VALID；SNDRV_PCM_INFO_PAUSE意味着设备可支持暂停操作，而 SNDRV_PCM_INFO_RESUME意味着设备可支持挂起/恢复操作；当PCM子流能被同步，如同步放音和录音流的start/stop，可设置 SNDRV_PCM_INFO_SYNC_START标志。
formats包含PCM设备支持的格式，形式为SNDRV_PCM_FMTBIT_XXX，如果设备支持多种模式，应将各种模式标志进行“或”操作。
rates包含了PCM设备支持的采样率，形式如SNDRV_PCM_RATE_XXX，如果支持连续的采样率，则传递CONTINUOUS。
rate_min和rate_max分别定义了最大和最小的采样率，注意要与rates字段相符。
channel_min和channel_max定义了最大和最小的通道数量。
buffer_bytes_max定义最大的缓冲区大小，注意没有buffer_bytes_min字段，这是因为它可以通过最小的周期大小和最小的周期数量计算出来。
period信息与OSS中的fragment对应，定义了PCM中断产生的周期。更小的周期大小意味着更多的中断，在录音时，周期大小定义了输入延迟，在放音时，整个缓冲区大小对应着输出延迟。
PCM可被应用程序通过alsa-lib发送hw_params来配置，配置信息将保存在运行时实例中。对缓冲区和周期大小的配置以帧形式存储，而frames_to_bytes()和 bytes_to_frames()可完成帧和字节的转换，如：
period_bytes = frames_to_bytes(runtime, runtime->period_size);
• DMA缓冲区信息
包含dma_area（逻辑地址）、dma_addr（物理地址）、dma_bytes（缓冲区大小）和dma_private（被ALSA DMA分配器使用）。可以由snd_pcm_lib_malloc_pages()实现，ALSA中间层会设置DMA缓冲区信息的相关字段，这种情况下，驱动中不能再写这些信息，只能读取。也就是说，如果使用标准的缓冲区分配函数snd_pcm_lib_malloc_pages()分配缓冲区，则我们不需要自己维护DMA缓冲区信息。如果缓冲区由自己分配，则需在hw_params()函数中管理缓冲区信息，至少需管理dma_bytes和 dma_addr，如果支持mmap，则必须管理dma_area，对dma_private的管理视情况而定。
• 运行状态
通过 runtime->status可以获得运行状态，它是snd_pcm_mmap_status结构体的指针，例如，通过 runtime->status->hw_ptr可以获得目前的DMA硬件指针。此外，通过runtime->control可以获得 DMA应用指针，它指向snd_pcm_mmap_control结构体指针。
• 私有数据
驱动中可以为子流分配一段内存并赋值给runtime->private_data，注意不要与pcm->private_data混淆，后者一般指向xxxchip，而前者是在PCM设备的open()函数中分配的动态数据，如：
static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream)
{
struct xxx_pcm_data *data;
....
data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
substream->runtime->private_data = data; //赋值runtime->private_data
....
}
• 中断回调函数：
transfer_ack_begin()和transfer_ack_end()函数分别在snd_pcm_period_elapsed()的开始和结束时被调用。
根据以上分析，代码清单17.15给出了一个完整的PCM设备接口模板。
代码清单17.15 PCM设备接口模板
1   #include <sound/pcm.h>
2   ....
3   /* 放音设备硬件定义 */
4   static struct snd_pcm_hardware snd_xxxchip_playback_hw =
5   {
6     .info = (SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |
7       SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID),
8     .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE,
9     .rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000,
10    .rate_min = 8000,
11    .rate_max = 48000,
12    .channels_min = 2,
13    .channels_max = 2,
14    .buffer_bytes_max = 32768,
15    .period_bytes_min = 4096,
16    .period_bytes_max = 32768,
17    .periods_min = 1,
18    .periods_max = 1024,
19 };
20
21 /* 录音设备硬件定义 */
22 static struct snd_pcm_hardware snd_xxxchip_capture_hw =
23 {
24    .info = (SNDRV_PCM_INFO_MMAP | SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |
25      SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER | SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID),
26    .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE,
27    .rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000,
28    .rate_min = 8000,
29    .rate_max = 48000,
30    .channels_min = 2,
31    .channels_max = 2,
32    .buffer_bytes_max = 32768,
33    .period_bytes_min = 4096,
34    .period_bytes_max = 32768,
35    .periods_min = 1,
36    .periods_max = 1024,
37 };
38
39 /* 放音：打开函数 */
40 static int snd_xxxchip_playback_open(struct snd_pcm_substream*substream)
41 {
42    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
43    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
44    runtime->hw = snd_xxxchip_playback_hw;
45    ... // 硬件初始化代码
46    return 0;
47 }
48
49 /* 放音：关闭函数 */
50 static int snd_xxxchip_playback_close(struct snd_pcm_substream*substream)
51 {
52    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
53    // 硬件相关的代码
54    return 0;
55 }
56
57 /* 录音：打开函数 */
58 static int snd_xxxchip_capture_open(struct snd_pcm_substream*substream)
59 {
60    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
61    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
62    runtime->hw = snd_xxxchip_capture_hw;
63    ... // 硬件初始化代码
64    return 0;
65 }
66
67 /* 录音：关闭函数 */
68 static int snd_xxxchip_capture_close(struct snd_pcm_substream*substream)
69 {
70    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
71    ... // 硬件相关的代码
72    return 0;
73 }
74 /* hw_params函数 */
75 static int snd_xxxchip_pcm_hw_params(struct snd_pcm_substream*substream, struct
76    snd_pcm_hw_params *hw_params)
77 {
78    return snd_pcm_lib_malloc_pages(substream, params_buffer_bytes(hw_params));
79 }
80 /* hw_free函数 */
81 static int snd_xxxchip_pcm_hw_free(struct snd_pcm_substream*substream)
82 {
83    return snd_pcm_lib_free_pages(substream);
84 }
85 /* prepare函数 */
86 static int snd_xxxchip_pcm_prepare(struct snd_pcm_substream*substream)
87 {
88    struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
89    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
90    /* 根据目前的配置信息设置硬件
91     * 例如：
92     */
93    xxxchip_set_sample_format(chip, runtime->format);
94    xxxchip_set_sample_rate(chip, runtime->rate);
95    xxxchip_set_channels(chip, runtime->channels);
96    xxxchip_set_dma_setup(chip, runtime->dma_addr, chip->buffer_size, chip
97      ->period_size);
98    return 0;
99 }
100 /* trigger函数 */
101 static int snd_xxxchip_pcm_trigger(struct snd_pcm_substream*substream, int cmd)
102 {
103   switch (cmd)
104   {
105     case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:
106       // do something to start the PCM engine
107       break;
108     case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:
109       // do something to stop the PCM engine
110       break;
111     default:
112       return - EINVAL;
113   }
114 }
115
116 /* pointer函数 */
117 static snd_pcm_uframes_t snd_xxxchip_pcm_pointer(struct snd_pcm_substream
118   *substream)
119 {
120   struct xxxchip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
121   unsigned int current_ptr;
122   /*获得当前的硬件指针*/
123   current_ptr = xxxchip_get_hw_pointer(chip);
124   return current_ptr;
125 }
126 /* 放音设备操作集 */
127 static struct snd_pcm_ops snd_xxxchip_playback_ops =
128 {
129   .open = snd_xxxchip_playback_open,
130   .close = snd_xxxchip_playback_close,
131   .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl,
132   .hw_params = snd_xxxchip_pcm_hw_params,
133   .hw_free = snd_xxxchip_pcm_hw_free,
134   .prepare = snd_xxxchip_pcm_prepare,
135   .trigger = snd_xxxchip_pcm_trigger,
136   .pointer = snd_xxxchip_pcm_pointer,
137 };
138 /* 录音设备操作集 */
139 static struct snd_pcm_ops snd_xxxchip_capture_ops =
140 {
141   .open = snd_xxxchip_capture_open,
142   .close = snd_xxxchip_capture_close,
143   .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl,
144   .hw_params = snd_xxxchip_pcm_hw_params,
145   .hw_free = snd_xxxchip_pcm_hw_free,
146   .prepare = snd_xxxchip_pcm_prepare,
147   .trigger = snd_xxxchip_pcm_trigger,
148   .pointer = snd_xxxchip_pcm_pointer,
149 };
150
151 /* 创建1个PCM设备 */
152 static int __devinit snd_xxxchip_new_pcm(struct xxxchip *chip)
153 {
154   struct snd_pcm *pcm;
155   int err;
156   if ((err = snd_pcm_new(chip->card, "xxx Chip", 0, 1, 1, &pcm)) < 0)
157     return err;
158   pcm->private_data = chip;
159   strcpy(pcm->name, "xxx Chip");
160   chip->pcm = pcm;
161   /* 设置操作集 */
162   snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &snd_xxxchip_playback_ops);
163   snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &snd_xxxchip_capture_ops);
164   /* 分配缓冲区 */
165   snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(pcm, SNDRV_DMA_TYPE_DEV,
166     snd_dma_pci_data(chip - > pci), 64 *1024, 64 *1024);
167   return 0;
168 }
17.4.3控制接口
1、control
控制接口对于许多开关（switch）和调节器（slider）而言应用相当广泛，它能从用户空间被存取。control的最主要用途是mixer，所有的 mixer元素基于control内核API实现，在ALSA中，control用snd_kcontrol结构体描述。
ALSA有一个定义很好的AC97控制模块，对于仅支持AC97的芯片而言，不必实现本节的内容。
创建1个新的control至少需要实现snd_kcontrol_new中的info()、get()和put()这3个成员函数，snd_kcontrol_new结构体的定义如代码清单17.16。
代码清单17.16 snd_kcontrol_new结构体
1 struct snd_kcontrol_new
2 {
3    snd_ctl_elem_iface_t iface; /*接口ID，SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX */
4    unsigned int device; /* 设备号 */
5    unsigned int subdevice; /* 子流（子设备）号 */
6    unsigned char *name; /* 名称(ASCII格式) */
7    unsigned int index; /* 索引 */
8    unsigned int access; /* 访问权限 */
9    unsigned int count; /* 享用元素的数量 */
10   snd_kcontrol_info_t *info;
11   snd_kcontrol_get_t *get;
12   snd_kcontrol_put_t *put;
13   unsigned long private_value;
14 };
iface 字段定义了control的类型，形式为SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX，通常是MIXER，对于不属于mixer的全局控制，使用 CARD。如果关联于某类设备，则使用HWDEP、 PCM、RAWMIDI、TIMER或SEQUENCER。
name是名称标识字符串，control的名称非常重要，因为control的作用由名称来区分。对于名称相同的control，则使用index区分。name定义的标准是 “SOURCE DIRECTION FUNCTION”即“源 方向功能”，SOURCE定义了control的源，如“Master”、“PCM”、“CD”和“Line”，方向则为“Playback”、 “Capture”、“Bypass Playback”或“Bypass Capture”，如果方向省略，意味着playback和capture双向，第3个参数可以是“Switch”、“Volume”和“Route” 等。
“SOURCE DIRECTION FUNCTION”格式的名称例子如Master Capture Switch、PCM Playback Volume。
下面几种control的命名不采用“SOURCE DIRECTION FUNCTION”格式，属于例外：
• 全局控制
“Capture Source”、 “Capture Switch”和“Capture Volume”用于全局录音源、输入开关和录音音量控制；“Playback Switch”、“Playback Volume”用于全局输出开关和音量控制。
• 音调控制
音调控制名称的形式为“Tone Control – XXX”，例如“Tone Control – Switch”、“Tone Control – Bas”和“Tone Control – Center”。
• 3D控制
3D控制名称的形式为“3D Control – XXX”，例如“3D Control – Switch”、“3D Control – Center”和“3D Control – Space”。
• 麦克风增益（Mic boost）
麦克风增益被设置为“Mic Boost”或“Mic Boost (6dB)”。
snd_kcontrol_new 结构体的access字段是访问控制权限，形式如SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_XXX。 SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ意味着只读，这时put()函数不必实现；SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE意味着只写，这时get()函数不必实现。若control值频繁变化，则需定义 VOLATILE标志。当control处于非激活状态时，应设置INACTIVE标志。
private_value字段包含1个长整型值，可以通过它给info()、get()和put()函数传递参数。
2、info()函数
snd_kcontrol_new结构体中的info()函数用于获得该control的详细信息，该函数必须填充传递给它的第2个参数snd_ctl_elem_info结构体，info()函数的形式如下：
static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct snd_ctl_elem_info *uinfo);
snd_ctl_elem_info结构体的定义如代码清单17.17。
代码清单17.17 snd_ctl_elem_info结构体
1 struct snd_ctl_elem_info
2 {
3    struct snd_ctl_elem_id id; /* W: 元素ID */
4    snd_ctl_elem_type_t type; /* R: 值类型 - SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_* */
5    unsigned int access; /* R: 值访问权限(位掩码) - SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_* */
6    unsigned int count; /* 值的计数 */
7    pid_t owner; /* 该control的拥有者PID */
8    union
9    {
10     struct
11     {
12       long min; /* R: 最小值 */
13       long max; /* R: 最大值 */
14       long step; /* R: 值步进 (0 可变的) */
15     } integer;
16     struct
17     {
18       long long min; /* R: 最小值 */
19       long long max; /* R: 最大值 */
20       long long step; /* R: 值步进 (0 可变的) */
21     } integer64;
22     struct
23     {
24       unsigned int items; /* R: 项目数 */
25       unsigned int item; /* W: 项目号 */
26       char name[64]; /* R: 值名称 */
27     } enumerated; /* 枚举 */
28     unsigned char reserved[128];
29   }
30   value;
31   union
32   {
33     unsigned short d[4];
34     unsigned short *d_ptr;
35   } dimen;
36   unsigned char reserved[64-4 * sizeof(unsigned short)];
37 };
snd_ctl_elem_info 结构体的type字段定义了control的类型，包括BOOLEAN、INTEGER、ENUMERATED、BYTES、IEC958和 INTEGER64。count字段定义了这个control中包含的元素的数量，例如1个立体声音量control的count = 2。value是1个联合体，其所存储的值的具体类型依赖于type。代码清单17.18给出了1个info()函数填充 snd_ctl_elem_info结构体的范例。
代码清单17.18 snd_ctl_elem_info结构体中info()函数范例
1 static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct
2   snd_ctl_elem_info *uinfo)
3 {
4   uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;//类型为BOOLEAN
5   uinfo->count = 1;//数量为1
6   uinfo->value.integer.min = 0;//最小值为0
7   uinfo->value.integer.max = 1;//最大值为1
8   return 0;
9 }
枚举类型和其它类型略有不同，对枚举类型，应为目前项目索引设置名称字符串，如代码清单17.19。
代码清单17.19 填充snd_ctl_elem_info结构体中枚举类型值
1 static int snd_xxxctl_info(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct
2    snd_ctl_elem_info *uinfo)
3 {
4    //值名称字符串
5    static char *texts[4] =
6    {
7      "First", "Second", "Third", "Fourth"
8    };
9    uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;//枚举类型
10   uinfo->count = 1;//数量为1
11   uinfo->value.enumerated.items = 4;//项目数量为1
12   //超过3的项目号改为3
13   if (uinfo->value.enumerated.item > 3)
14     uinfo->value.enumerated.item = 3;
15   //为目前项目索引拷贝名称字符串
16   strcpy(uinfo->value.enumerated.name, texts[uinfo->value.enumerated.item]);
17   return 0;
18 }
3、get()函数
get()函数用于得到control的目前值并返回用户空间，代码清单17.20给出了get()函数的范例。
代码清单17.20 snd_ctl_elem_info结构体中get()函数范例
1 static int snd_xxxctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol, struct
2   snd_ctl_elem_value *ucontrol)
3 {
4   //从snd_kcontrol获得xxxchip指针
5   struct xxxchip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
6   //从xxxchip获得值并写入snd_ctl_elem_value
7   ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value(chip);
8   return 0;
9 }
get() 函数的第2个参数的类型为snd_ctl_elem_value，其定义如代码清单10.21。snd_ctl_elem_value结构体的内部也包含 1个由integer、integer64、enumerated等组成的值联合体，它的具体类型依赖于control的类型和info()函数。
代码清单17.21 snd_ctl_elem_value结构体
1 struct snd_ctl_elem_value
2 {
3    struct snd_ctl_elem_id id; /* W: 元素ID */
4    unsigned int indirect: 1; /* W: 使用间接指针(xxx_ptr成员) */
5    //值联合体
6    union
7    {
8      union
9      {
10       long value[128];
11       long *value_ptr;
12     } integer;
13     union
14     {
15       long long value[64];
16       long long *value_ptr;
17     } integer64;
18     union
19     {
20       unsigned int item[128];
21       unsigned int *item_ptr;
22     } enumerated;
23     union
24     {
25       unsigned char data[512];
26       unsigned char *data_ptr;
27     } bytes;
28     struct snd_aes_iec958 iec958;
29   }
30   value; /* 只读 */
31   struct timespec tstamp;
32   unsigned char reserved[128-sizeof(struct timespec)];
33 };