Linux ALSA声卡驱动之一：ALSA架构简介

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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，想了解更多的关于ALSA的这一开源项目的信息和知识，请查看以下网址：http://www.alsa-project.org/。

    在内核设备驱动层，ALSA提供了alsa-driver，同时在应用层，ALSA为我们提供了alsa-lib，应用程序只要调用alsa-lib提供的API，即可以完成对底层音频硬件的控制。

 

                                                           图 1.1   alsa的软件体系结构

由图1.1可以看出，用户空间的alsa-lib对应用程序提供统一的API接口，这样可以隐藏了驱动层的实现细节，简化了应用程序的实现难度。内核空间中，alsa-soc其实是对alsa-driver的进一步封装，他针对嵌入式设备提供了一些列增强的功能。本系列博文仅对嵌入式系统中的alsa-driver和alsa-soc进行讨论。

 二.  ALSA设备文件结构

    我们从alsa在linux中的设备文件结构开始我们的alsa之旅. 看看我的电脑中的alsa驱动的设备文件结构:

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

    我们可以看到以下设备文件:

• controlC0 –>                 用于声卡的控制，例如通道选择，混音，麦克风的控制等
• 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，驱动实际上可以挂上更多种类的设备，在include/sound/core.h中，定义了以下设备类型：

#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_LOWLEVEL  ((__force snd_device_type_t) 0x2000)

#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_LOWLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0x2000)

 通常，我们更关心的是pcm和control这两种设备。

 

三.  驱动的代码文件结构

    在Linux2.6代码树中，Alsa的代码文件结构如下：

    sound
            /core
                     /oss
                    /seq
            /ioctl32
            /include
            /drivers
            /i2c
            /synth
                    /emux
            /pci
                    /(cards)
            /isa
                    /(cards)
            /arm
            /ppc
            /sparc
            /usb
            /pcmcia /(cards)
            /oss
            /soc
                    /codecs

• 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
• include          ALSA驱动的公共头文件目录，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
•  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