嵌入式驱动开发之---Linux ALSA音频驱动（一）
本文的部分内容参考来自DroidPhone的博客（http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/6271122），关于ALSA写得很不错的文章，只是少了实例。本文就是结合实例来分析ALSA音频驱动。
开发环境：ubuntu10.04
目标板：linux-2.6.37 （通过命令uname -r 查看linux内核版信息）
编译器：arm-none-linux-gnueabi- (none 代表编译器的制作者，比如：fsl代表飞思卡尔，内核里面谈EABI,OABI,其实相对于系统调用的方式，当然我们所说的系统限于arm系统)
接下来，我们首先要了解的是ALSA整体架构，架构图如下：
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（本开发板/usr/lib/libasound.so.2 和 libasound.so.2.0.0 下alsa-lib库asound），即可以完成对底层音频硬件的控制。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。
接下来我们查看设备文件和sys系统接口：
我们可以看到以下设备文件:
controlC0 --> 用于声卡1的控制，例如通道选择，混音，麦克风的控制等
controlC1 --> 用于声卡2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 (我的驱动不具有)
pcmC0D0c --> 用于声卡1录音的pcm设备（tvp5158音频采集）
pcmC0D1c --> 用于声卡1录音的pcm设备（tlv320aic3x音频采集）
pcmC0D1P --> 用于声卡1播放的pcm设备（tlv320aic3x音频输出）
pcmC1D0p --> 用于声卡2播放的pcm设备（hdmi音频输出）
seq --〉 音序器 （我的驱动不具有）
timer --〉 定时器
由此可以看出具有2个声卡，声卡1具有2个录音设备和一个播放设备，声卡2只具有一个播放设备
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。
从上面的分析可以看出，我的声卡下挂了7个设备（其实这里的设备是实际设备的逻辑分类），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：
typedef int __bitwise snd_device_type_t; #define SNDRV_DEV_TOPLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0) #define SNDRV_DEV_CONTROL ((__force snd_device_type_t) 1) //控制类型 #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) //pcm类型 #define SNDRV_DEV_RAWMIDI ((__force snd_device_type_t) 0x1002) #define SNDRV_DEV_TIMER ((__force snd_device_type_t) 0x1003) //定时器类型 #define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t) 0x1004) //音序器类型 #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) //解码器类型 #define SNDRV_DEV_JACK ((__force snd_device_type_t) 0x1009) #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0x2000)
下面我们开始分析代码：
首先我们有两个声卡，那这两个声卡怎么来的呢？
首先你应该知道声卡的创建过程：
<1> 了解声卡的结构体struct snd_card（snd_card的定义位于头文件中：include/sound/core.h）
struct snd_card {
int number; /* number of soundcard (index to
snd_cards) */
char id[16]; /* id string of this card */
char driver[16]; /* driver name */
char shortname[32]; /* short name of this soundcard */
char longname[80]; /* name of this soundcard */
char mixername[80]; /* mixer name */
char components[128]; /* card components delimited with
space */
struct module *module; /* top-level module */
void *private_data; /* private data for soundcard */
void (*private_free) (struct snd_card *card); /* callback for freeing of
private data */
struct list_head devices; /* devices */
unsigned int last_numid; /* last used numeric ID */
struct rw_semaphore controls_rwsem; /* controls list lock */
rwlock_t ctl_files_rwlock; /* ctl_files list lock */
int controls_count; /* count of all controls */
int user_ctl_count; /* count of all user controls */
struct list_head controls; /* all controls for this card */
struct list_head ctl_files; /* active control files */
struct snd_info_entry *proc_root; /* root for soundcard specific files */
struct snd_info_entry *proc_id; /* the card id */
struct proc_dir_entry *proc_root_link; /* number link to real id */
struct list_head files_list; /* all files associated to this card */
struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operations in the shutdown
state */
spinlock_t files_lock; /* lock the files for this card */
int shutdown; /* this card is going down */
int free_on_last_close; /* free in context of file_release */
wait_queue_head_t shutdown_sleep;
struct device *dev; /* device assigned to this card */
struct device *card_dev; /* cardX object for sysfs */
#ifdef CONFIG_PM
unsigned int power_state; /* power state */
struct mutex power_lock; /* power lock */
wait_queue_head_t power_sleep;
#endif
#if defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS) || defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS_MODULE)
struct snd_mixer_oss *mixer_oss;
int mixer_oss_change_count;
#endif
};
struct list_head devices 记录该声卡下所有逻辑设备的链表
struct list_head controls 记录该声卡下所有的控制单元的链表
void *private_data 声卡的私有数据，可以在创建声卡时通过参数指定数据的大小
<2> 创建一个声卡的实例
在ASoC首先注册平台驱动，等待平台设备的到来，当驱动发现相应的设备时，调用驱动的probe, 然后调用snd_soc_register_card去创建声卡，声卡的专用数据，设备驱动的ID的名字，创建声卡的功能部件（如pcm, mixer, MIDI，control等），注册声卡。
1> 注册平台驱动
/* ASoC platform driver */
static struct platform_driver soc_driver = {
.driver = {
.name = "soc-audio",
.owner = THIS_MODULE,
.pm = &soc_pm_ops,
},
.probe = soc_probe,
.remove = soc_remove,
};
static int __init snd_soc_init(void)
{
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
debugfs_root = debugfs_create_dir("asoc", NULL);
if (IS_ERR(debugfs_root) || !debugfs_root) {
printk(KERN_WARNING
"ASoC: Failed to create debugfs directory\n");
debugfs_root = NULL;
}
if (!debugfs_create_file("codecs", 0444, debugfs_root, NULL,
&codec_list_fops))
pr_warn("ASoC: Failed to create CODEC list debugfs file\n");
if (!debugfs_create_file("dais", 0444, debugfs_root, NULL,
&dai_list_fops))
pr_warn("ASoC: Failed to create DAI list debugfs file\n");
if (!debugfs_create_file("platforms", 0444, debugfs_root, NULL,
&platform_list_fops))
pr_warn("ASoC: Failed to create platform list debugfs file\n");
#endif
return platform_driver_register(&soc_driver);
}
module_init(snd_soc_init);
static void __exit snd_soc_exit(void)
{
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
debugfs_remove_recursive(debugfs_root);
#endif
platform_driver_unregister(&soc_driver);
}
module_exit(snd_soc_exit);
snd_soc_init（sound/soc/soc-core.c）函数主要是创建debugfs文件系统接口和平台设备驱动的注册（platform_driver_register）。
这里我们解释下DebugFS，顾名思义，是一种用于内核调试的虚拟文件系统，内核开发者通过debugfs和用户空间交换数据。类似的虚拟文件系统还有procfs和sysfs等，这几种虚拟文件系统都并不实际存储在硬盘上，而是Linux内核运行起来后才建立起来。用户空间通过mount -t debugfs debugfs /a 挂载debugfs文件系统到a目录，查看a目录：
在目录下我们发现了asoc这文件夹，在这个文件夹包含我们创建的几个文件codecs, dais, platforms:
2> 注册平台设备(跟具体的平台相关，我们TI达芬奇系列芯片)
static int __init ti81xx_dvr_soc_init(void)
{
int ret;
ti81xx_pdev0 = platform_device_alloc("soc-audio", 0);
if (!ti81xx_pdev0)
return -ENOMEM;
platform_set_drvdata(ti81xx_pdev0, &ti81xx_dvr_snd_card0);
ret = platform_device_add(ti81xx_pdev0);
if (ret) {
printk(KERN_ERR "Can‘t add soc platform device\n");
platform_device_put(ti81xx_pdev0);
return ret;
}
ti81xx_pdev1 = platform_device_alloc("soc-audio", 1);
if (!ti81xx_pdev1) {
platform_device_put(ti81xx_pdev0);
return -ENOMEM;
}
platform_set_drvdata(ti81xx_pdev1, &ti81xx_dvr_snd_card1);
ret = platform_device_add(ti81xx_pdev1);
if (ret) {
printk(KERN_ERR "Can‘t add soc platform device\n");
platform_device_put(ti81xx_pdev0);
platform_device_put(ti81xx_pdev1);
return ret;
}
return ret;
}
static void __exit ti81xx_dvr_soc_exit(void)
{
platform_device_unregister(ti81xx_pdev0);
platform_device_unregister(ti81xx_pdev1);
}
module_init(ti81xx_dvr_soc_init);
module_exit(ti81xx_dvr_soc_exit);
ti81xx_dvr_soc_init(sound/soc/davinci)函数主要是创建两个平台设备。platform_device_alloc（）函数为平台设备分配空间，platform_set_drvdata（）函数设置平台设备的私有数据，platform_device_add（）函数向平台总线增加平台设备。
3> probe的实现
先看上面两段代码发现都有"soc-audio" 这个字符串，这个字符串决定了驱动和设备的匹配，而且发现注册了两个平台设备。当平台驱动匹配一个平台设备，调用一次porbe, 因为注册了两个同名的平台设备，所有probe被调用了两次。也就是申请两个声卡驱动。
/* probes a new socdev */
static int soc_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct snd_soc_card *card = platform_get_drvdata(pdev);
int ret = 0;
/* Bodge while we unpick instantiation */
card->dev = &pdev->dev;
INIT_LIST_HEAD(&card->dai_dev_list);
INIT_LIST_HEAD(&card->codec_dev_list);
INIT_LIST_HEAD(&card->platform_dev_list);
printk(KERN_WARNING "soc audio probe!\n");
ret = snd_soc_register_card(card);
if (ret != 0) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to register card\n");
return ret;
}
return 0;
}
4> 声卡创建
主要分析snd_soc_register_card（）函数。
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