Linux ALSA声卡驱动详细分析-USB迷|专注于互联网分享

2024年3月12日发(作者：焦昭懿)

ALSA声卡驱动之一：ALSA架构简介

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：/。

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, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D1c

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：

[c-sharp] view plain copy

1. #define SNDRV_DEV_TOPLEVEL ((__force snd_device_type_t)

2. #define SNDRV_DEV_CONTROL ((__force snd_device_type_t)

3. #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_PRE ((__force snd_device_type

_t) 2)

4. #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_NORMAL ((__force snd_device_ty

pe_t) 0x1000)

5. #define SNDRV_DEV_PCM ((__force snd_device_type_t)

0x1001)

6. #define SNDRV_DEV_RAWMIDI ((__force snd_device_type_t)

0x1002)

7. #define SNDRV_DEV_TIMER ((__force snd_device_type_t)

0x1003)

8. #define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t)

0x1004)

9. #define SNDRV_DEV_HWDEP ((__force snd_device_type_t)

0x1005)

10. #define SNDRV_DEV_INFO ((__force snd_device_type_t)

0x1006)

11. #define SNDRV_DEV_BUS ((__force snd_device_type_t)

0x1007)

12. #define SNDRV_DEV_CODEC ((__force snd_device_type_t)

0x1008)

13. #define SNDRV_DEV_JACK ((__force snd_device_typ

e_t) 0x1009)

14. #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



ALSA声卡驱动之二：声卡的创建

1. struct snd_card

1.1. snd_card是什么

snd_card可以说是整个ALSA音频驱动最顶层的一个结构，整个声卡的软件逻

辑结构开始于该结构，几乎所有与声音相关的逻辑设备都是在snd_card的管理

之下，声卡驱动的第一个动作通常就是创建一个snd_card结构体。正因为如此，

本节中，我们也从 struct cnd_card开始吧。

1.2. snd_card的定义

snd_card的定义位于改头文件中：include/sound/core.h

[c-sharp] view plain copy

1. /* main structure for soundcard */

3. struct snd_card {

4. int number; /* number of soundcard (index to

5. snd_cards) */

7. char id[16]; /* id string of this card */

8. char driver[16]; /* driver name */

9. char shortname[32]; /* short name of this soundca

rd */

10. char longname[80]; /* name of this soundcard */

11. char mixername[80]; /* mixer name */

12. char components[128]; /* card components delim

ited with

13. space */

14. struct module *module; /* top-level module */

15.

16. void *private_data; /* private data for soundcar

d */

17. void (*private_free) (struct snd_card *card); /* cal

lback for freeing of

18. private data */

19. struct list_head devices; /* devices */

20.

21. unsigned int last_numid; /* last used numeric ID

22. struct rw_semaphore controls_rwsem; /* controls list

lock */

23. rwlock_t ctl_files_rwlock; /* ctl_files list lock *

24. int controls_count; /* count of all controls */

25. int user_ctl_count; /* count of all user control

s */

26. struct list_head controls; /* all controls for this

card */

27. struct list_head ctl_files; /* active control files

28.

29. struct snd_info_entry *proc_root; /* root for soun

dcard specific files */

30. struct snd_info_entry *proc_id; /* the card id */

31. struct proc_dir_entry *proc_root_link; /* number li

nk to real id */

32.

33. struct list_head files_list; /* all files associa

ted to this card */

34. struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operatio

ns in the shutdown

35. state */

36. spinlock_t files_lock; /* lock the files for th

is card */

37. int shutdown; /* this card is going down *

38. int free_on_last_close; /* free in context of fi

le_release */

39. wait_queue_head_t shutdown_sleep;

40. struct device *dev; /* device assigned to this c

ard */

41. #ifndef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED

42. struct device *card_dev; /* cardX object for sysf

s */

43. #endif

44.

45. #ifdef CONFIG_PM

46. unsigned int power_state; /* power state */

47. struct mutex power_lock; /* power lock */

48. wait_queue_head_t power_sleep;

49. #endif

50.

51. #if defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS) || defined(CONFIG_SND_

MIXER_OSS_MODULE)

52. struct snd_mixer_oss *mixer_oss;

53. int mixer_oss_change_count;

54. #endif

55. };



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. 声卡的建立流程

2.1.1. 第一步，创建snd_card的一个实例

[c-sharp] view plain copy

1. struct snd_card *card;

2. int err;

3. ....

4. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE, 0, &card);



index 一个整数值，该声卡的编号

id 字符串，声卡的标识符

第四个参数该参数决定在创建snd_card实例时，需要同时额外分配的

私有数据的大小，该数据的指针最终会赋值给snd_card的private_data

数据成员



card 返回所创建的snd_card实例的指针

2.1.2. 第二步，创建声卡的芯片专用数据

声卡的专用数据主要用于存放该声卡的一些资源信息，例如中断资源、io资源、

dma资源等。可以有两种创建方法：



通过上一步中snd_card_create()中的第四个参数，让snd_card_create

自己创建

[c-sharp] view plain copy

1. // struct mychip 用于保存专用数据

2. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE,

3. sizeof(struct mychip), &card);

4. // 从private_data中取出

5. struct mychip *chip = card->private_data;



自己创建：

[c-sharp] view plain copy

1. struct mychip {

2. struct snd_card *card;

3. ....

4. };

5. struct snd_card *card;

6. struct mychip *chip;

8. chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL);

9. ......

10. err = snd_card_create(index[dev], id[dev], THIS_MODULE,

0, &card);

11. // 专用数据记录snd_card实例

12. chip->card = card;

13. .....

然后，把芯片的专有数据注册为声卡的一个低阶设备：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_mychip_dev_free(struct snd_device *device)

2. {

3. return snd_mychip_free(device->device_data);

4. }

6. static struct snd_device_ops ops = {

7. .dev_free = snd_mychip_dev_free,

8. };

9. ....

10. snd_device_new(card, SNDRV_DEV_LOWLEVEL, chip, &ops);

注册为低阶设备主要是为了当声卡被注销时，芯片专用数据所占用的内存可以

被自动地释放。

2.1.3. 第三步，设置Driver的ID和名字

[c-sharp] view plain copy

1. strcpy(card->driver, "My Chip");

2. strcpy(card->shortname, "My Own Chip 123");

3. sprintf(card->longname, "%s at 0x%lx irq %i",

4. card->shortname, chip->ioport, chip->irq);

snd_card的driver字段保存着芯片的ID字符串，user空间的alsa-lib会使用到

该字符串，所以必须要保证该ID的唯一性。shortname字段更多地用于打印信

息，longname字段则会出现在/proc/asound/cards中。

2.1.4. 第四步，创建声卡的功能部件（逻辑设备），例如PCM，Mixer，MIDI

等

这时候可以创建声卡的各种功能部件了，还记得开头的snd_card结构体的

devices字段吗？每一种部件的创建最终会调用snd_device_new()来生成一个

snd_device实例，并把该实例链接到snd_card的devices链表中。

通常，alsa-driver的已经提供了一些常用的部件的创建函数，而不必直接调用

snd_device_new()，比如：

PCM ---- snd_pcm_new()

RAWMIDI -- snd_rawmidi_new()

CONTROL -- snd_ctl_create()

TIMER -- snd_timer_new()

INFO -- snd_card_proc_new()

JACK -- snd_jack_new()

2.1.5. 第五步，注册声卡

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_card_register(card);

2. if (err < 0) {

3. snd_card_free(card);

4. return err;

5. }

2.2. 一个实际的例子

我把/sound/arm/pxa2xx-ac97.c的部分代码贴上来：

[cpp] view plain copy

1. static int __devinit pxa2xx_ac97_probe(struct platform_device *dev)

2. {

3. struct snd_card *card;

4. struct snd_ac97_bus *ac97_bus;

5. struct snd_ac97_template ac97_template;

6. int ret;

7. pxa2xx_audio_ops_t *pdata = dev->rm_data;

9. if (dev->id >= 0) {

10. dev_err(&dev->dev, "PXA2xx has only one AC97 port./n");

11. ret = -ENXIO;

12. goto err_dev;

13. }

14. ////(1)////

15. ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,

16. THIS_MODULE, 0, &card);

17. if (ret < 0)

18. goto err;

19.

20. card->dev = &dev->dev;

21. ////(3)////

22. strncpy(card->driver, dev->->name, sizeof(card->driver));

23.

24. ////(4)////

25. ret = pxa2xx_pcm_new(card, &pxa2xx_ac97_pcm_client, &pxa2xx_ac97_pcm);

26. if (ret)

27. goto err;

28. ////(2)////

29. ret = pxa2xx_ac97_hw_probe(dev);

30. if (ret)

31. goto err;

32.

33. ////(4)////

34. ret = snd_ac97_bus(card, 0, &pxa2xx_ac97_ops, NULL, &ac97_bus);

35. if (ret)

36. goto err_remove;

37. memset(&ac97_template, 0, sizeof(ac97_template));

38. ret = snd_ac97_mixer(ac97_bus, &ac97_template, &pxa2xx_ac97_ac97);

39. if (ret)

40. goto err_remove;

41. ////(3)////

42. snprintf(card->shortname, sizeof(card->shortname),

43. "%s", snd_ac97_get_short_name(pxa2xx_ac97_ac97));

44. snprintf(card->longname, sizeof(card->longname),

45. "%s (%s)", dev->->name, card->mixername);

46.

47. if (pdata && pdata->codec_pdata[0])

48. snd_ac97_dev_add_pdata(ac97_bus->codec[0], pdata->codec_pdata[0]);

49. snd_card_set_dev(card, &dev->dev);

50. ////(5)////

51. ret = snd_card_register(card);

52. if (ret == 0) {

53. platform_set_drvdata(dev, card);

54. return 0;

55. }

56.

57. err_remove:

58. pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);

59. err:

60. if (card)

61. snd_card_free(card);

62. err_dev:

63. return ret;

64. }

65.

66. static int __devexit pxa2xx_ac97_remove(struct platform_device *dev)

67. {

68. struct snd_card *card = platform_get_drvdata(dev);

69.

70. if (card) {

71. snd_card_free(card);

72. platform_set_drvdata(dev, NULL);

73. pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);

74. }

75.

76. return 0;

77. }

78.

79. static struct platform_driver pxa2xx_ac97_driver = {

80. .probe = pxa2xx_ac97_probe,

81. .remove = __devexit_p(pxa2xx_ac97_remove),

82. .driver = {

83. .name = "pxa2xx-ac97",

84. .owner = THIS_MODULE,

85. #ifdef CONFIG_PM

86. .pm = &pxa2xx_ac97_pm_ops,

87. #endif

88. },

89. };

90.

91. static int __init pxa2xx_ac97_init(void)

92. {

93. return platform_driver_register(&pxa2xx_ac97_driver);

94. }

95.

96. static void __exit pxa2xx_ac97_exit(void)

97. {

98. platform_driver_unregister(&pxa2xx_ac97_driver);

99. }

100.

101. module_init(pxa2xx_ac97_init);

102. module_exit(pxa2xx_ac97_exit);

103.

104. MODULE_AUTHOR("Nicolas Pitre");

105. MODULE_DESCRIPTION("AC97 driver for the Intel PXA2xx chip");

驱动程序通常由probe回调函数开始，对一下2.1中的步骤，是否有相似之处？

经过以上的创建步骤之后，声卡的逻辑结构如下图所示：

图 2.2.1 声卡的软件逻辑结构

下面的章节里我们分别讨论一下snd_card_create()和snd_card_register()这两

个函数。

3. snd_card_create()

snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[cpp] view plain copy

1. /**

2. * snd_card_create - create and initialize a soundcard s

tructure

3. * @idx: card index (address) [0 ... (SNDRV_CARDS-1)]

4. * @xid: card identification (ASCII string)

5. * @module: top level module for locking

6. * @extra_size: allocate this extra size after the main

soundcard structure

7. * @card_ret: the pointer to store the created card inst

ance

8. *

9. * Creates and initializes a soundcard structure.

10. *

11. * The function allocates snd_card instance via kzalloc

with the given

12. * space for the driver to use freely. The allocated s

truct is stored

13. * in the given card_ret pointer.

14. *

15. * Returns zero if successful or a negative error code.

16. */

17. int snd_card_create(int idx, const char *xid,

18. struct module *module, int extra_size,

19. struct snd_card **card_ret)

首先，根据extra_size参数的大小分配内存，该内存区可以作为芯片的专有数据

使用（见前面的介绍）：

[c-sharp] view plain copy

1. card = kzalloc(sizeof(*card) + extra_size, GFP_KERNEL);

2. if (!card)

3. return -ENOMEM;

拷贝声卡的ID字符串：

[c-sharp] view plain copy

1. if (xid)

2. strlcpy(card->id, xid, sizeof(card->id));

如果传入的声卡编号为-1，自动分配一个索引编号：

[c-sharp] view plain copy

1. if (idx < 0) {

2. for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

3. /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot

4. if (~snd_cards_lock & idx & 1<

5. if (module_slot_match(module, idx2)) {

6. idx = idx2;

7. break;

8. }

9. }

10. }

11. if (idx < 0) {

12. for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

13. /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot

14. if (~snd_cards_lock & idx & 1<

15. if (!slots[idx2] || !*slots[idx2]) {

16. idx = idx2;

17. break;

18. }

19. }

20. }

初始化snd_card结构中必要的字段：

[c-sharp] view plain copy

1. card->number = idx;

2. card->module = module;

3. INIT_LIST_HEAD(&card->devices);

4. init_rwsem(&card->controls_rwsem);

5. rwlock_init(&card->ctl_files_rwlock);

6. INIT_LIST_HEAD(&card->controls);

7. INIT_LIST_HEAD(&card->ctl_files);

8. spin_lock_init(&card->files_lock);

9. INIT_LIST_HEAD(&card->files_list);

10. init_waitqueue_head(&card->shutdown_sleep);

11. #ifdef CONFIG_PM

12. mutex_init(&card->power_lock);

13. init_waitqueue_head(&card->power_sleep);

14. #endif

建立逻辑设备：Control

[c-sharp] view plain copy

1. /* the control interface cannot be accessed from the user

space until */

2. /* snd_cards_bitmask and snd_cards are set with snd_card_

3. err = snd_ctl_create(card);

建立proc文件中的info节点：通常就是/proc/asound/card0

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_info_card_create(card);

把第一步分配的内存指针放入private_data字段中：

[c-sharp] view plain copy

1. if (extra_size > 0)

2. card->private_data = (char *)card + sizeof(struct snd

_card);

4. snd_card_register()

snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[c-sharp] view plain copy

1. /**

2. * snd_card_register - register the soundcard

3. * @card: soundcard structure

4. *

5. * This function registers all the devices assigned to t

he soundcard.

6. * Until calling this, the ALSA control interface is blo

cked from the

7. * external accesses. Thus, you should call this functi

on at the end

8. * of the initialization of the card.

9. *

10. * Returns zero otherwise a negative error code if the

registrain failed.

11. */

12. int snd_card_register(struct snd_card *card)

首先，创建sysfs下的设备：

[c-sharp] view plain copy

1. if (!card->card_dev) {

2. card->card_dev = device_create(sound_class, card->dev

3. MKDEV(0, 0), card,

4. "card%i", card->number);

5. if (IS_ERR(card->card_dev))

6. card->card_dev = NULL;

7. }

其中，sound_class是在/sound/sound_core.c中创建的：

[c-sharp] view plain copy

1. static char *sound_devnode(struct device *dev, mode_t *mo

de)

2. {

3. if (MAJOR(dev->devt) == SOUND_MAJOR)

4. return NULL;

5. return kasprintf(GFP_KERNEL, "snd/%s", dev_name(dev))

;

6. }

7. static int __init init_soundcore(void)

8. {

9. int rc;

10.

11. rc = init_oss_soundcore();

12. if (rc)

13. return rc;

14.

15. sound_class = class_create(THIS_MODULE, "sound");

16. if (IS_ERR(sound_class)) {

17. cleanup_oss_soundcore();

18. return PTR_ERR(sound_class);

19. }

20.

21. sound_class->devnode = sound_devnode;

22.

23. return 0;

24. }

由此可见，声卡的class将会出现在文件系统的/sys/class/sound/下面，并且，

sound_devnode()也决定了相应的设备节点也将会出现在/dev/snd/下面。

接下来的步骤，通过snd_device_register_all()注册所有挂在该声卡下的逻辑设

备，snd_device_register_all()实际上是通过snd_card的devices链表，遍历所

有的snd_device，并且调用snd_device的ops->dev_register()来实现各自设备

的注册的。

[c-sharp] view plain copy

1. if ((err = snd_device_register_all(card)) < 0)

2. return err;

最后就是建立一些相应的proc和sysfs下的文件或属性节点，代码就不贴了。

至此，整个声卡完成了建立过程。

3. Linux ALSA声卡驱动之三：PCM设备的创建

1. PCM是什么

PCM是英文Pulse-code modulation的缩写，中文译名是脉冲编码调制。我们

知道在现实生活中，人耳听到的声音是模拟信号，PCM就是要把声音从模拟转

换成数字信号的一种技术，他的原理简单地说就是利用一个固定的频率对模拟信

号进行采样，采样后的信号在波形上看就像一串连续的幅值不一的脉冲，把这些

脉冲的幅值按一定的精度进行量化，这些量化后的数值被连续地输出、传输、处

理或记录到存储介质中，所有这些组成了数字音频的产生过程。

图1.1 模拟音频的采样、量化

PCM信号的两个重要指标是采样频率和量化精度，目前，CD音频的采样频率

通常为44100Hz，量化精度是16bit。通常，播放音乐时，应用程序从存储介质

中读取音频数据（MP3、WMA、），经过解码后，最终送到音频驱动

程序中的就是PCM数据，反过来，在录音时，音频驱动不停地把采样所得的

PCM数据送回给应用程序，由应用程序完成压缩、存储等任务。所以，音频驱

动的两大核心任务就是：



playback 如何把用户空间的应用程序发过来的PCM数据，转化为人耳

可以辨别的模拟音频

capture 把mic拾取到得模拟信号，经过采样、量化，转换为PCM信

号送回给用户空间的应用程序



2. alsa-driver中的PCM中间层

ALSA已经为我们实现了功能强劲的PCM中间层，自己的驱动中只要实现一些

底层的需要访问硬件的函数即可。

要访问PCM的中间层代码，你首先要包含头文件，另外，如果

需要访问一些与 hw_param相关的函数，可能也要包含

。

每个声卡最多可以包含4个pcm的实例，每个pcm实例对应一个pcm设备文

件。pcm实例数量的这种限制源于linux设备号所占用的位大小，如果以后使用

64位的设备号，我们将可以创建更多的pcm实例。不过大多数情况下，在嵌入

式设备中，一个pcm实例已经足够了。

一个pcm实例由一个playback stream和一个capture stream组成，这两个

stream又分别有一个或多个substreams组成。

图2.1 声卡中的pcm结构

在嵌入式系统中，通常不会像图2.1中这么复杂，大多数情况下是一个声卡，一

个pcm实例，pcm下面有一个playback和capture stream，playback和capture

下面各自有一个substream。

下面一张图列出了pcm中间层几个重要的结构，他可以让我们从uml的角度看

一看这列结构的关系，理清他们之间的关系，对我们理解pcm中间层的实现方

式。

图2.2 pcm中间层的几个重要的结构体的关系

图



snd_pcm是挂在snd_card下面的一个snd_device

snd_pcm中的字段：streams[2]，该数组中的两个元素指向两个

snd_pcm_str结构，分别代表playback stream和capture stream

snd_pcm_str中的substream字段，指向snd_pcm_substream结构

snd_pcm_substream是pcm中间层的核心，绝大部分任务都是在

substream中处理，尤其是他的ops（snd_pcm_ops）字段，许多user

空间的应用程序通过alsa-lib对驱动程序的请求都是由该结构中的函数处

理。它的runtime字段则指向snd_pcm_runtime结构，snd_pcm_runtime

记录这substream的一些重要的软件和硬件运行环境和参数。



3. 新建一个pcm

alsa-driver的中间层已经为我们提供了新建pcm的api：

int snd_pcm_new(struct snd_card *card, const char *id, int device, int

playback_count, int capture_count,

struct snd_pcm ** rpcm);

参数device 表示目前创建的是该声卡下的第几个pcm，第一个pcm设备从0

开始。

参数playback_count 表示该pcm将会有几个playback substream。

参数capture_count 表示该pcm将会有几个capture substream。

另一个用于设置pcm操作函数接口的api：

void snd_pcm_set_ops(struct snd_pcm *pcm, int direction, struct

snd_pcm_ops *ops);

新建一个pcm可以用下面一张新建pcm的调用的序列图进行描述：

图3.1 新建pcm的序列图



snd_card_create pcm是声卡下的一个设备（部件），所以第一步是

要创建一个声卡



snd_pcm_new 调用该api创建一个pcm，才该api中会做以下事情

如果有，建立playback stream，相应的substream也同时建立

如果有，建立capture stream，相应的substream也同时建立

调用snd_device_new()把该pcm挂到声卡中，参数ops中的

dev_register字段指向了函数snd_pcm_dev_register，这个回调

函数会在声卡的注册阶段被调用。



snd_pcm_set_ops 设置操作该pcm的控制/操作接口函数，参数中的

snd_pcm_ops结构中的函数通常就是我们驱动要实现的函数

snd_card_register 注册声卡，在这个阶段会遍历声卡下的所有逻辑设

备，并且调用各设备的注册回调函数，对于pcm，就是第二步提到的

snd_pcm_dev_register函数，该回调函数建立了和用户空间应用程序

（alsa-lib）通信所用的设备文件节点:/dev/snd/pcmCxxDxxp和

/dev/snd/pcmCxxDxxc



4. 设备文件节点的建立（dev/snd/pcmCxxDxxp、pcmCxxDxxc）

4.1 struct snd_minor

每个snd_minor结构体保存了声卡下某个逻辑设备的上下文信息，他在逻辑设

备建立阶段被填充，在逻辑设备被使用时就可以从该结构体中得到相应的信息。

pcm设备也不例外，也需要使用该结构体。该结构体在include/sound/core.h中

定义。

[c-sharp] view plain copy

1. struct snd_minor {

2. int type; /* SNDRV_DEVICE_TYPE_XXX */

3. int card; /* card number */

4. int device; /* device number */

5. const struct file_operations *f_ops; /* file opera

tions */

6. void *private_data; /* private data for f_ops->op

en */

7. struct device *dev; /* device for sysfs */

8. };

在sound/sound.c中定义了一个snd_minor指针的全局数组：

[c-sharp] view plain copy

1. static struct snd_minor *snd_minors[256];

前面说过，在声卡的注册阶段（snd_card_register），会调用pcm的回调函数

snd_pcm_dev_register()，这个函数里会调用函数

snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device

)

2. {

3. ......

5. /* register pcm */

6. err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

7. pcm->device,

8. &snd_pcm_f_ops[cidx],

9. pcm, str, dev);

10. ......

11. }

我们再进入snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp] view plain copy

1. int snd_register_device_for_dev(int type, struct snd_card

*card, int dev,

2. const struct file_operations *f_ops,

3. void *private_data,

4. const char *name, struct device *device)

5. {

6. int minor;

7. struct snd_minor *preg;

9. if (snd_BUG_ON(!name))

10. return -EINVAL;

11. preg = kmalloc(sizeof *preg, GFP_KERNEL);

12. if (preg == NULL)

13. return -ENOMEM;

14. preg->type = type;

15. preg->card = card ? card->number : -1;

16. preg->device = dev;

17. preg->f_ops = f_ops;

18. preg->private_data = private_data;

19. mutex_lock(&sound_mutex);

20. #ifdef CONFIG_SND_DYNAMIC_MINORS

21. minor = snd_find_free_minor();

22. #else

23. minor = snd_kernel_minor(type, card, dev);

24. if (minor >= 0 && snd_minors[minor])

25. minor = -EBUSY;

26. #endif

27. if (minor < 0) {

28. mutex_unlock(&sound_mutex);

29. kfree(preg);

30. return minor;

31. }

32. snd_minors[minor] = preg;

33. preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV

(major, minor),

34. private_data, "%s", name);

35. if (IS_ERR(preg->dev)) {

36. snd_minors[minor] = NULL;

37. mutex_unlock(&sound_mutex);

38. minor = PTR_ERR(preg->dev);

39. kfree(preg);

40. return minor;

41. }

42.

43. mutex_unlock(&sound_mutex);

44. return 0;

45. }



首先，分配并初始化一个snd_minor结构中的各字段

type：

SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK/SNDRV_DEVICE_

TYPE_PCM_CAPTURE



card: card的编号

device：pcm实例的编号，大多数情况为0

f_ops：snd_pcm_f_ops

private_data：指向该pcm的实例

根据type，card和pcm的编号，确定数组的索引值minor，minor也作

为pcm设备的此设备号

把该snd_minor结构的地址放入全局数组snd_minors[minor]中

最后，调用device_create创建设备节点



4.2 设备文件的建立

在4.1节的最后，设备文件已经建立，不过4.1节的重点在于snd_minors数组

的赋值过程，在本节中，我们把重点放在设备文件中。

回到pcm的回调函数snd_pcm_dev_register()中：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

2. {

3. int cidx, err;

4. char str[16];

5. struct snd_pcm *pcm;

6. struct device *dev;

8. pcm = device->device_data;

9. ......

10. for (cidx = 0; cidx < 2; cidx++) {

11. ......

12. switch (cidx) {

13. case SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK:

14. sprintf(str, "pcmC%iD%ip", pcm->card->number, pcm->de

vice);

15. devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK;

16. break;

17. case SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE:

18. sprintf(str, "pcmC%iD%ic", pcm->card->number, pcm->de

vice);

19. devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE;

20. break;

21. }

22. /* device pointer to use, pcm->dev takes precedence if

23. * it is assigned, otherwise fall back to card's device

24. * if possible */

25. dev = pcm->dev;

26. if (!dev)

27. dev = snd_card_get_device_link(pcm->card);

28. /* register pcm */

29. err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

30. pcm->device,

31. &snd_pcm_f_ops[cidx],

32. pcm, str, dev);

33. ......

34. }

35. ......

36. }

以上代码我们可以看出，对于一个pcm设备，可以生成两个设备文件，一个用

于playback，一个用于capture，代码中也确定了他们的命名规则：



playback -- pcmCxDxp，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就

是pcmC0D0p

capture -- pcmCxDxc，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是

pcmC0D0c



snd_pcm_f_ops

snd_pcm_f_ops是一个标准的文件系统file_operations结构数组，它的定义在

sound/core/pcm_native.c中：

[c-sharp] view plain copy

1. const struct file_operations snd_pcm_f_ops[2] = {

2. {

3. .owner = THIS_MODULE,

4. .write = snd_pcm_write,

5. .aio_write = snd_pcm_aio_write,

6. .open = snd_pcm_playback_open,

7. .release = snd_pcm_release,

8. .llseek = no_llseek,

9. .poll = snd_pcm_playback_poll,

10. .unlocked_ioctl = snd_pcm_playback_ioctl,

11. .compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

12. .mmap = snd_pcm_mmap,

13. .fasync = snd_pcm_fasync,

14. .get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_are

15. },

16. {

17. .owner = THIS_MODULE,

18. .read = snd_pcm_read,

19. .aio_read = snd_pcm_aio_read,

20. .open = snd_pcm_capture_open,

21. .release = snd_pcm_release,

22. .llseek = no_llseek,

23. .poll = snd_pcm_capture_poll,

24. .unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,

25. .compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

26. .mmap = snd_pcm_mmap,

27. .fasync = snd_pcm_fasync,

28. .get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_are

29. }

30. };

snd_pcm_f_ops作为snd_register_device_for_dev的参数被传入，并被记录在

snd_minors[minor]中的字段f_ops中。最后，在snd_register_device_for_dev

中创建设备节点：

[c-sharp] view plain copy

1. snd_minors[minor] = preg;

2. preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(majo

r, minor),

3. private_data, "%s", name);

4.3 层层深入，从应用程序到驱动层pcm

4.3.1 字符设备注册

在sound/core/sound.c中有alsa_sound_init()函数，定义如下：

[c-sharp] view plain copy

1. static int __init alsa_sound_init(void)

2. {

3. snd_major = major;

4. snd_ecards_limit = cards_limit;

5. if (register_chrdev(major, "alsa", &snd_fops)) {

6. snd_printk(KERN_ERR "unable to register native ma

jor device number %d/n", major);

7. return -EIO;

8. }

9. if (snd_info_init() < 0) {

10. unregister_chrdev(major, "alsa");

11. return -ENOMEM;

12. }

13. snd_info_minor_register();

14. return 0;

15. }

register_chrdev中的参数major与之前创建pcm设备是device_create时的

major是同一个，这样的结果是，当应用程序open设备文件/dev/snd/pcmCxDxp

时，会进入snd_fops的open回调函数，我们将在下一节中讲述open的过程。

4.3.2 打开pcm设备

从上一节中我们得知，open一个pcm设备时，将会调用snd_fops的open回

调函数，我们先看看snd_fops的定义：

[c-sharp] view plain copy

1. static const struct file_operations snd_fops =

2. {

3. .owner = THIS_MODULE,

4. .open = snd_open

5. };

跟入snd_open函数，它首先从inode中取出此设备号，然后以次设备号为索引，

从snd_minors全局数组中取出当初注册pcm设备时填充的snd_minor结构（参

看4.1节的内容），然后从snd_minor结构中取出pcm设备的f_ops，并且把

file->f_op替换为pcm设备的f_ops，紧接着直接调用pcm设备的f_ops->open()，

然后返回。因为file->f_op已经被替换，以后，应用程序的所有read/write/ioctl

调用都会进入pcm设备自己的回调函数中，也就是4.2节中提到的

snd_pcm_f_ops结构中定义的回调。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_open(struct inode *inode, struct file *fil

2. {

3. unsigned int minor = iminor(inode);

4. struct snd_minor *mptr = NULL;

5. const struct file_operations *old_fops;

6. int err = 0;

8. if (minor >= ARRAY_SIZE(snd_minors))

9. return -ENODEV;

10. mutex_lock(&sound_mutex);

11. mptr = snd_minors[minor];

12. if (mptr == NULL) {

13. mptr = autoload_device(minor);

14. if (!mptr) {

15. mutex_unlock(&sound_mutex);

16. return -ENODEV;

17. }

18. }

19. old_fops = file->f_op;

20. file->f_op = fops_get(mptr->f_ops);

21. if (file->f_op == NULL) {

22. file->f_op = old_fops;

23. err = -ENODEV;

24. }

25. mutex_unlock(&sound_mutex);

26. if (err < 0)

27. return err;

28.

29. if (file->f_op->open) {

30. err = file->f_op->open(inode, file);

31. if (err) {

32. fops_put(file->f_op);

33. file->f_op = fops_get(old_fops);

34. }

35. }

36. fops_put(old_fops);

37. return err;

38. }

下面的序列图展示了应用程序如何最终调用到snd_pcm_f_ops结构中的回调函

数：

图4.3.2.1 应用程序操作pcm设备

4. Linux ALSA声卡驱动之四：Control设备的创建

Control接口

Control接口主要让用户空间的应用程序（alsa-lib）可以访问和控制音频codec

芯片中的多路开关，滑动控件等。对于Mixer（混音）来说，Control接口显得

尤为重要，从ALSA 0.9.x版本开始，所有的mixer工作都是通过control接口的

API来实现的。

ALSA已经为AC97定义了完整的控制接口模型，如果你的Codec芯片只支持

AC97接口，你可以不用关心本节的内容。

定义了所有的Control API。如果你要为你的codec实现自己

的controls，请在代码中包含该头文件。

Controls的定义

要自定义一个Control，我们首先要定义3各回调函数：info，get和put。然后，

定义一个snd_kcontrol_new结构：

[c-sharp] view plain copy

1. static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata =

{

2. .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,

3. .name = "PCM Playback Switch",

4. .index = 0,

5. .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,

6. .private_value = 0xffff,

7. .info = my_control_info,

8. .get = my_control_get,

9. .put = my_control_put

10. };

11. iface字段指出了control的类型，alsa定义了几种类型

（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的类型是MIXER，当然

也可以定义属于全局的CARD类型，也可以定义属于某类设备的类型，

例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，这时需要在device和

subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号。

12.

13. name字段是该control的名字，从ALSA 0.9.x开始，control的名字是变

得比较重要，因为control的作用是按名字来归类的。ALSA已经预定义

了一些control的名字，我们再Control Name一节详细讨论。

14.

15. index字段用于保存该control的在该卡中的编号。如果声卡中有不止一

个codec，每个codec中有相同名字的control，这时我们可以通过index

来区分这些controls。当index为0时，则可以忽略这种区分策略。

16.

17. access字段包含了该control的访问类型。每一个bit代表一种访问类型，

这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。

18.

19. private_value字段包含了一个任意的长整数类型值。该值可以通过info，

get，put这几个回调函数访问。你可以自己决定如何使用该字段，例如可

以把它拆分成多个位域，又或者是一个指针，指向某一个数据结构。

20.

21. tlv字段为该control提供元数据。

Control的名字

control的名字需要遵循一些标准，通常可以分成3部分来定义control的名字：

源--方向--功能。



源，可以理解为该control的输入端，alsa已经预定义了一些常用的源，

例如：Master，PCM，CD，Line等等。



方向，代表该control的数据流向，例如：Playback，Capture，Bypass，

Bypass Capture等等，也可以不定义方向，这时表示该Control是双向的

（playback和capture）。



功能，根据control的功能，可以是以下字符串：Switch，Volume，Route

等等。

也有一些命名上的特例：



全局的capture和playback "Capture Source"，"Capture Volume"，

"Capture Switch"，它们用于全局的capture source，switch和volume。

同理，"Playback Volume"，"Playback Switch"，它们用于全局的输出

switch和volume。



Tone-controles 音调控制的开关和音量命名为：Tone Control - XXX，

例如，"Tone Control - Switch"，"Tone Control - Bass"，"Tone Control -

Center"。



3D controls 3D控件的命名规则：，"3D Control - Switch"，"3D Control

- Center"，"3D Control - Space"。



Mic boost 麦克风音量加强控件命名为："Mic Boost"或"Mic

Boost(6dB)"。

访问标志（ACCESS Flags）

Access字段是一个bitmask，它保存了改control的访问类型。默认的访问类型

是：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明该control支持读和

写操作。如果access字段没有定义（.access==0），此时也认为是READWRITE

类型。

如果是一个只读control，access应该设置为：

SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，这时，我们不必定义put回调函数。

类似地，如果是只写control，access应该设置为：

SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，这时，我们不必定义get回调函数。

如果control的值会频繁地改变（例如：电平表），我们可以使用VOLATILE类

型，这意味着该control会在没有通知的情况下改变，应用程序应该定时地查询

该control的值。

回调函数

info回调函数

info回调函数用于获取control的详细信息。它的主要工作就是填充通过参数传

入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型

control的info回调：

info回调函数用于获取control的详细信息。它的主要工作就是填充通过参数传

入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型

control的info回调：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_mono_info(struct snd_kcontrol *kcont

rol,

2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

3. {

4. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;

5. uinfo->count = 1;

6. uinfo-> = 0;

7. uinfo-> = 1;

8. return 0;

9. }

type字段指出该control的值类型，值类型可以是BOOLEAN, INTEGER,

ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count字段指出了改

control中包含有多少个元素单元，比如，立体声的音量control左右两个声道的

音量值，它的count字段等于2。value字段是一个联合体（union），value的

内容和control的类型有关。其中，boolean和integer类型是相同的。

ENUMERATED类型有些特殊。它的value需要设定一个字符串和字符串的索

引，请看以下例子：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_enum_info(struct snd_kcontrol *kcont

rol,

2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

3. {

4. static char *texts[4] = {

5. "First", "Second", "Third", "Fourth"

6. };

7. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;

8. uinfo->count = 1;

9. uinfo-> = 4;

10. if (uinfo-> > 3)

11. uinfo-> = 3;

12. strcpy(uinfo->,

13. texts[uinfo->]);

14. return 0;

15. }

alsa已经为我们实现了一些通用的info回调函数，例如：

snd_ctl_boolean_mono_info()，snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。

get回调函数

该回调函数用于读取control的当前值，并返回给用户空间的应用程序。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol,

2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

3. {

4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

5. ucontrol->[0] = get_some_value(chi

p);

6. return 0;

7. }

value字段的赋值依赖于control的类型（如同info回调）。很多声卡的驱动利

用它存储硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask，这时，private_value字段可

以按以下例子进行设置：

.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);

然后，get回调函数可以这样实现：

static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{

int reg = kcontrol->private_value & 0xff;

int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;

int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;

....

//根据以上的值读取相应寄存器的值并填入value中

}

如果control的count字段大于1，表示control有多个元素单元，get回调函数

也应该为value填充多个数值。

put回调函数

put回调函数用于把应用程序的控制值设置到control中。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol,

2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

3. {

4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

5. int changed = 0;

6. if (chip->current_value !=

7. ucontrol->[0]) {

8. change_current_value(chip,

9. ucontrol->[0]);

10. changed = 1;

11. }

12. return changed;

13. }

如上述例子所示，当control的值被改变时，put回调必须要返回1，如果值没有

被改变，则返回0。如果发生了错误，则返回一个负数的错误号。

和get回调一样，当control的count大于1时，put回调也要处理多个control

中的元素值。

创建Controls

当把以上讨论的内容都准备好了以后，我们就可以创建我们自己的control了。

alsa-driver为我们提供了两个用于创建control的API：



snd_ctl_new1()

snd_ctl_add()

我们可以用以下最简单的方式创建control：

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));

2. if (err < 0)

3. return err;

在这里，my_control是一个之前定义好的snd_kcontrol_new对象，chip对象将

会被赋值在kcontrol->private_data字段，该字段可以在回调函数中访问。

snd_ctl_new1()会分配一个新的snd_kcontrol实例，并把my_control中相应的

值复制到该实例中，所以，在定义my_control时，通常我们可以加上__devinitdata

前缀。snd_ctl_add则把该control绑定到声卡对象card当中。

元数据（Metadata）

很多mixer control需要提供以dB为单位的信息，我们可以使用

DECLARE_TLV_xxx宏来定义一些包含这种信息的变量，然后把control的tlv.p

字段指向这些变量，最后，在access字段中加上

SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ标志，就像这样：

static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);

static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {

...

.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |

SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,

...

.tlv.p = db_scale_my_control,

};

DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定义的mixer control，它所代表的值按一个固

定的dB值的步长变化。该宏的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。

DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定义的mixer control，它的输出随值的变化而

线性变化。该宏的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。第二个参数是最大值，以0.01dB为单位。如果该control处于

最小值时会做出mute时，需要把第二个参数设为TLV_DB_GAIN_MUTE。

这两个宏实际上就是定义一个整形数组，所谓tlv，就是Type-Lenght-Value的

意思，数组的第0各元素代表数据的类型，第1个元素代表数据的长度，第三

个元素和之后的元素保存该变量的数据。

Control设备的建立

Control设备和PCM设备一样，都属于声卡下的逻辑设备。用户空间的应用程

序通过alsa-lib访问该Control设备，读取或控制control的控制状态，从而达到

控制音频Codec进行各种Mixer等控制操作。

Control设备的创建过程大体上和PCM设备的创建过程相同。详细的创建过程

可以参考本博的另一篇文章：Linux音频驱动之三：PCM设备的创建。下面我

们只讨论有区别的地方。

我们需要在我们的驱动程序初始化时主动调用snd_pcm_new()函数创建pcm设

备，而control设备则在snd_card_create()内被创建，snd_card_create()通过调

用snd_ctl_create()函数创建control设备节点。所以我们无需显式地创建control

设备，只要建立声卡，control设备被自动地创建。

和pcm设备一样，control设备的名字遵循一定的规则：controlCxx，这里的xx

代表声卡的编号。我们也可以通过代码正是这一点，下面的是

snd_ctl_dev_register()函数的代码：

[c-sharp] view plain copy

1. /*

2. * registration of the control device

3. */

4. static int snd_ctl_dev_register(struct snd_device *device

)

5. {

6. struct snd_card *card = device->device_data;

7. int err, cardnum;

8. char name[16];

10. if (snd_BUG_ON(!card))

11. return -ENXIO;

12. cardnum = card->number;

13. if (snd_BUG_ON(cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS

))

14. return -ENXIO;

15. /* control设备的名字 */

16. sprintf(name, "controlC%i", cardnum);

17. if ((err = snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CON

TROL, card, -1,

18. &snd_ctl_f_ops, card, name)) < 0)

19. return err;

20. return 0;

21. }

snd_ctl_dev_register()函数会在snd_card_register()中，即声卡的注册阶段被调

用。注册完成后，control设备的相关信息被保存在snd_minors[]数组中，用control

设备的此设备号作索引，即可在snd_minors[]数组中找出相关的信息。注册完成

后的数据结构关系可以用下图进行表述：

control设备的操作函数入口

用户程序需要打开control设备时，驱动程序通过snd_minors[]全局数组和此设

备号，可以获得snd_ctl_f_ops结构中的各个回调函数，然后通过这些回调函数

访问control中的信息和数据（最终会调用control的几个回调函数get，put，info）。

详细的代码我就不贴了，大家可以读一下代码：/sound/core/control.c。

5. Linux ALSA声卡驱动之五：移动设备中的ALSA（ASoC）

1. ASoC的由来

ASoC--ALSA System on Chip ，是建立在标准ALSA驱动层上，为了更好地支

持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。在ASoc出现之

前，内核对于SoC中的音频已经有部分的支持，不过会有一些局限性：



Codec驱动与SoC CPU的底层耦合过于紧密，这种不理想会导致代码

的重复，例如，仅是wm8731的驱动，当时Linux中有分别针对4个平

台的驱动代码。



音频事件没有标准的方法来通知用户，例如耳机、麦克风的插拔和检测，

这些事件在移动设备中是非常普通的，而且通常都需要特定于机器的代码

进行重新对音频路劲进行配置。



当进行播放或录音时，驱动会让整个codec处于上电状态，这对于PC

没问题，但对于移动设备来说，这意味着浪费大量的电量。同时也不支持

通过改变过取样频率和偏置电流来达到省电的目的。

ASoC正是为了解决上述种种问题而提出的，目前已经被整合至内核的代码树

中：sound/soc。ASoC不能单独存在，他只是建立在标准ALSA驱动上的一个，

它必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作。

2. 硬件架构

通常，就像软件领域里的抽象和重用一样，嵌入式设备的音频系统可以被划分为

板载硬件（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下图所示：

图2.1 音频系统结构



Machine 是指某一款机器，可以是某款设备，某款开发板，又或者是某

款智能手机，由此可以看出Machine几乎是不可重用的，每个Machine

上的硬件实现可能都不一样，CPU不一样，Codec不一样，音频的输入、

输出设备也不一样，Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一

个载体。



Platform 一般是指某一个SoC平台，比如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx

等等，与音频相关的通常包含该SoC中的时钟、DMA、I2S、PCM等等，

只要指定了SoC，那么我们可以认为它会有一个对应的Platform，它只

与SoC相关，与Machine无关，这样我们就可以把Platform抽象出来，

使得同一款SoC不用做任何的改动，就可以用在不同的Machine中。实

际上，把Platform认为是某个SoC更好理解。



Codec 字面上的意思就是编解码器，Codec里面包含了I2S接口、D/A、

A/D、Mixer、PA（功放），通常包含多种输入（Mic、Line-in、I2S、PCM）

和多个输出（耳机、喇叭、听筒，Line-out），Codec和Platform一样，

是可重用的部件，同一个Codec可以被不同的Machine使用。嵌入式

Codec通常通过I2C对内部的寄存器进行控制。

3. 软件架构

在软件层面，ASoC也把嵌入式设备的音频系统同样分为3大部分，Machine，

Platform和Codec。



Codec驱动 ASoC中的一个重要设计原则就是要求Codec驱动是平台

无关的，它包含了一些音频的控件（Controls），音频接口，DAMP（动

态音频电源管理）的定义和某些Codec IO功能。为了保证硬件无关性，

任何特定于平台和机器的代码都要移到Platform和Machine驱动中。所

有的Codec驱动都要提供以下特性：

Codec DAI 和 PCM的配置信息；

Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）；

Mixer和其他的音频控件；

Codec的ALSA音频操作接口；

必要时，也可以提供以下功能：

DAPM描述信息；

DAPM事件处理程序；

DAC数字静音控制



Platform驱动它包含了该SoC平台的音频DMA和音频接口的配置和

控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何与板子或机器相关

的代码。



Machine驱动 Machine驱动负责处理机器特有的一些控件和音频事件

（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的Platform

和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一起

才能完成整个设备的音频处理工作。

4. 数据结构

整个ASoC是由一些列数据结构组成，要搞清楚ASoC的工作机理，必须要理

解这一系列数据结构之间的关系和作用，下面的关系图展示了ASoC中重要的

数据结构之间的关联方式：

图4.1 Kernel-2.6.35-ASoC中各个结构的静态关系

ASoC把声卡实现为一个Platform Device，然后利用Platform_device结构中

的dev字段：a，它实际上指向一个snd_soc_device结构。可以认为

snd_soc_device是整个ASoC数据结构的根本，由他开始，引出一系列的数据

结构用于表述音频的各种特性和功能。snd_soc_device结构引出了

snd_soc_card和soc_codec_device两个结构，然后snd_soc_card又引出了

snd_soc_platform、snd_soc_dai_link和snd_soc_codec结构。如上所述，ASoC

被划分为Machine、Platform和Codec三大部分，如果从这些数据结构看来，

snd_codec_device和snd_soc_card代表着Machine驱动，snd_soc_platform

则代表着Platform驱动，snd_soc_codec和soc_codec_device则代表了Codec

驱动，而snd_soc_dai_link则负责连接Platform和Codec。

5. 3.0版内核对ASoC的改进

本来写这篇文章的时候参考的内核版本是2.6.35，不过有CSDN的朋友提出在

内核版本3.0版本中，ASoC做了较大的变化。故特意下载了3.0的代码，发现

确实有所变化，下面先贴出数据结构的静态关系图：

图5.1 Kernel 3.0中的ASoC数据结构

由上图我们可以看出，3.0中的数据结构更为合理和清晰，取消了

snd_soc_device结构，直接用snd_soc_card取代了它，并且强化了

snd_soc_pcm_runtime的作用，同时还增加了另外两个数据结构

snd_soc_codec_driver和snd_soc_platform_driver，用于明确代表Codec驱动

和Platform驱动。

后续的章节中将会逐一介绍Machine和Platform以及Codec驱动的工作细节和

关联。

1. Linux ALSA声卡驱动之六：ASoC架构中的Machine

前面一节的内容我们提到，ASoC被分为Machine、Platform和Codec三大部

分，其中的Machine驱动负责Platform和Codec之间的耦合以及部分和设备或

板子特定的代码，再次引用上一节的内容：Machine驱动负责处理机器特有的一

些控件和音频事件（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的

Platform和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一

起才能完成整个设备的音频处理工作。

ASoC的一切都从Machine驱动开始，包括声卡的注册，绑定Platform和Codec

驱动等等，下面就让我们从Machine驱动开始讨论吧。

1. 注册Platform Device

ASoC把声卡注册为Platform Device，我们以装配有WM8994的一款Samsung

的开发板SMDK为例子做说明，WM8994是一颗Wolfson生产的多功能Codec

芯片。

代码的位于：/sound/soc/samsung/smdk_wm8994.c，我们关注模块的初始化函

数：

[cpp] view plain copy

1. static int __init smdk_audio_init(void)

2. {

3. int ret;

5. smdk_snd_device = platform_device_alloc("soc-audio",

-1);

6. if (!smdk_snd_device)

7. return -ENOMEM;

9. platform_set_drvdata(smdk_snd_device, &smdk);

10.

11. ret = platform_device_add(smdk_snd_device);

12. if (ret)

13. platform_device_put(smdk_snd_device);

14.

15. return ret;

16. }

由此可见，模块初始化时，注册了一个名为soc-audio的Platform设备，同时把

smdk设到platform_device结构的a字段中，这里引出了第一个数据

结构snd_soc_card的实例smdk，他的定义如下：

[cpp] view plain copy

1. static struct snd_soc_dai_link smdk_dai[] = {

2. { /* Primary DAI i/f */

3. .name = "WM8994 AIF1",

4. .stream_name = "Pri_Dai",

5. .cpu_dai_name = "samsung-i2s.0",

6. .codec_dai_name = "wm8994-aif1",

7. .platform_name = "samsung-audio",

8. .codec_name = "wm8994-codec",

9. .init = smdk_wm8994_init_paiftx,

10. .ops = &smdk_ops,

11. }, { /* Sec_Fifo Playback i/f */

12. .name = "Sec_FIFO TX",

13. .stream_name = "Sec_Dai",

14. .cpu_dai_name = "samsung-i2s.4",

15. .codec_dai_name = "wm8994-aif1",

16. .platform_name = "samsung-audio",

17. .codec_name = "wm8994-codec",

18. .ops = &smdk_ops,

19. },

20. };

21.

22. static struct snd_soc_card smdk = {

23. .name = "SMDK-I2S",

24. .owner = THIS_MODULE,

25. .dai_link = smdk_dai,

26. .num_links = ARRAY_SIZE(smdk_dai),

27. };

通过snd_soc_card结构，又引出了Machine驱动的另外两个个数据结构：

snd_soc_dai_link（实例：smdk_dai[] ）



snd_soc_ops（实例：smdk_ops ）



其中，snd_soc_dai_link中，指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai

的名字，稍后Machine驱动将会利用这些名字去匹配已经在系统中注册的

platform，codec，dai，这些注册的部件都是在另外相应的Platform驱动和Codec

驱动的代码文件中定义的，这样看来，Machine驱动的设备初始化代码无非就是

选择合适Platform和Codec以及dai，用他们填充以上几个数据结构，然后注

册Platform设备即可。当然还要实现连接Platform和Codec的dai_link对应的

ops实现，本例就是smdk_ops，它只实现了hw_params函数：

smdk_hw_params。

2. 注册Platform Driver

按照Linux的设备模型，有platform_device，就一定会有platform_driver。ASoC

的platform_driver在以下文件中定义：sound/soc/soc-core.c。

还是先从模块的入口看起：

[cpp] view plain copy

1. static int __init snd_soc_init(void)

2. {

3. ......

4. return platform_driver_register(&soc_driver);

5. }

soc_driver的定义如下：

[cpp] view plain copy

1. /* ASoC platform driver */

2. static struct platform_driver soc_driver = {

3. .driver = {

4. .name = "soc-audio",

5. .owner = THIS_MODULE,

6. .pm = &soc_pm_ops,

7. },

8. .probe = soc_probe,

9. .remove = soc_remove,

10. };

我们看到platform_driver的name字段为soc-audio，正好与platform_device

中的名字相同，按照Linux的设备模型，platform总线会匹配这两个名字相同的

device和driver，同时会触发soc_probe的调用，它正是整个ASoC驱动初始

化的入口。

3. 初始化入口soc_probe()

soc_probe函数本身很简单，它先从platform_device参数中取出snd_soc_card，

然后调用snd_soc_register_card，通过snd_soc_register_card，为

snd_soc_pcm_runtime数组申请内存，每一个dai_link对应

snd_soc_pcm_runtime数组的一个单元，然后把snd_soc_card中的dai_link配

置复制到相应的snd_soc_pcm_runtime中，最后，大部分的工作都在

snd_soc_instantiate_card中实现，下面就看看snd_soc_instantiate_card做了

些什么：

该函数首先利用card->instantiated来判断该卡是否已经实例化，如果已经实例

化则直接返回，否则遍历每一对dai_link，进行codec、platform、dai的绑定工

作，下只是代码的部分选节，详细的代码请直接参考完整的代码树。

[cpp] view plain copy

1. /* bind DAIs */

2. for (i = 0; i < card->num_links; i++)

3. soc_bind_dai_link(card, i);

ASoC定义了三个全局的链表头变量：codec_list、dai_list、platform_list，系统

中所有的Codec、DAI、Platform都在注册时连接到这三个全局链表上。

soc_bind_dai_link函数逐个扫描这三个链表，根据card->dai_link[]中的名称进

行匹配，匹配后把相应的codec，dai和platform实例赋值到card->rtd[]中

（snd_soc_pcm_runtime）。经过这个过程后，snd_soc_pcm_runtime：

（card->rtd）中保存了本Machine中使用的Codec，DAI和Platform驱动的信

息。

snd_soc_instantiate_card接着初始化Codec的寄存器缓存，然后调用标准的

alsa函数创建声卡实例：

[cpp] view plain copy

1. /* card bind complete so register a sound card */

2. ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_S

TR1,

3. card->owner, 0, &card->snd_card);

4. card->snd_card->dev = card->dev;

6. card->_level = SND_SOC_BIAS_OFF;

7. card-> = card->dev;

8. card-> = card;

9. list_add(&card->, &card->dapm_list);

然后，依次调用各个子结构的probe函数：

[cpp] view plain copy

/* initialise the sound card only once */

if (card->probe) {

ret = card->probe(card);

if (ret < 0)

goto card_probe_error;

}

/* early DAI link probe */

for (order = SND_SOC_COMP_ORDER_FIRST; order <= SND_SOC_COMP_ORDE

R_LAST;

10. order++) {

11. for (i = 0; i < card->num_links; i++) {

12. ret = soc_probe_dai_link(card, i, order);

13. if (ret < 0) {

14. pr_err("asoc: failed to instantiate card %s: %dn",

15. card->name, ret);

16. goto probe_dai_err;

17. }

18. }

19. }

20.

21. for (i = 0; i < card->num_aux_devs; i++) {

22. ret = soc_probe_aux_dev(card, i);

23. if (ret < 0) {

24. pr_err("asoc: failed to add auxiliary devices %s: %dn",

25. card->name, ret);

26. goto probe_aux_dev_err;

27. }

28. }

在上面的soc_probe_dai_link()函数中做了比较多的事情，把他展开继续讨论：

1. static int soc_probe_dai_link(struct snd_soc_card *card, int num,

int order)

2. {

3. ......

4. /* set default power off timeout */

5. rtd->pmdown_time = pmdown_time;

7. /* probe the cpu_dai */

8. if (!cpu_dai->probed &&

9. cpu_dai->driver->probe_order == order) {

10.

11. if (cpu_dai->driver->probe) {

12. ret = cpu_dai->driver->probe(cpu_dai);

13. }

14. cpu_dai->probed = 1;

15. /* mark cpu_dai as probed and add to card dai list */

16. list_add(&cpu_dai->card_list, &card->dai_dev_list);

17. }

18.

19. /* probe the CODEC */

20. if (!codec->probed &&

21. codec->driver->probe_order == order) {

22. ret = soc_probe_codec(card, codec);

23. }

24.

25. /* probe the platform */

26. if (!platform->probed &&

27. platform->driver->probe_order == order) {

28. ret = soc_probe_platform(card, platform);

29. }

30.

31. /* probe the CODEC DAI */

32. if (!codec_dai->probed && codec_dai->driver->probe_order == o

rder) {

33. if (codec_dai->driver->probe) {

34. ret = codec_dai->driver->probe(codec_dai);

35. }

36.

37. /* mark codec_dai as probed and add to card dai list */

38. codec_dai->probed = 1;

39. list_add(&codec_dai->card_list, &card->dai_dev_list);

40. }

41.

42. /* complete DAI probe during last probe */

43. if (order != SND_SOC_COMP_ORDER_LAST)

44. return 0;

45.

46. ret = soc_post_component_init(card, codec, num, 0);

47. if (ret)

48. return ret;

49. ......

50. /* create the pcm */

51. ret = soc_new_pcm(rtd, num);

52. ........

53. return 0;

54. }

该函数出了挨个调用了codec，dai和platform驱动的probe函数外，在最后还

调用了soc_new_pcm()函数用于创建标准alsa驱动的pcm逻辑设备。现在把该

函数的部分代码也贴出来：

1. /* create a new pcm */

2. int soc_new_pcm(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd, int num)

3. {

4. ......

5. struct snd_pcm_ops *soc_pcm_ops = &rtd->ops;

7. soc_pcm_ops->open = soc_pcm_open;

8. soc_pcm_ops->close = soc_pcm_close;

9. soc_pcm_ops->hw_params = soc_pcm_hw_params;

10. soc_pcm_ops->hw_free = soc_pcm_hw_free;

11. soc_pcm_ops->prepare = soc_pcm_prepare;

12. soc_pcm_ops->trigger = soc_pcm_trigger;

13. soc_pcm_ops->pointer = soc_pcm_pointer;

14.

15. ret = snd_pcm_new(rtd->card->snd_card, new_name,

16. num, playback, capture, &pcm);

17.

18. /* DAPM dai link stream work */

19. INIT_DELAYED_WORK(&rtd->delayed_work, close_delayed_

work);

20.

21. rtd->pcm = pcm;

22. pcm->private_data = rtd;

23. if (platform->driver->ops) {

24. soc_pcm_ops->mmap = platform->driver->ops->mmap;

25. soc_pcm_ops->pointer = platform->driver->ops->po

inter;

26. soc_pcm_ops->ioctl = platform->driver->ops->ioct

27. soc_pcm_ops->copy = platform->driver->ops->copy;

28. soc_pcm_ops->silence = platform->driver->ops->si

lence;

29. soc_pcm_ops->ack = platform->driver->ops->ack;

30. soc_pcm_ops->page = platform->driver->ops->page;

31. }

32.

33. if (playback)

34. snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK,

soc_pcm_ops);

35.

36. if (capture)

37. snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, s

oc_pcm_ops);

38.

39. if (platform->driver->pcm_new) {

40. ret = platform->driver->pcm_new(rtd);

41. if (ret < 0) {

42. pr_err("asoc: platform pcm constructor faile

dn");

43. return ret;

44. }

45. }

46.

47. pcm->private_free = platform->driver->pcm_free;

48. return ret;

49. }

该函数首先初始化snd_soc_runtime中的snd_pcm_ops字段，也就是rtd->ops

中的部分成员，例如open，close，hw_params等，紧接着调用标准alsa驱动

中的创建pcm的函数snd_pcm_new()创建声卡的pcm实例，pcm的

private_data字段设置为该runtime变量rtd，然后用platform驱动中的

snd_pcm_ops替换部分pcm中的snd_pcm_ops字段，最后，调用platform驱

动的pcm_new回调，该回调实现该platform下的dma内存申请和dma初始化

等相关工作。到这里，声卡和他的pcm实例创建完成。

回到snd_soc_instantiate_card函数，完成snd_card和snd_pcm的创建后，接

着对dapm和dai支持的格式做出一些初始化合设置工作后，调用

了 card->late_probe(card)进行一些最后的初始化合设置工作，最后则是调用标

准alsa驱动的声卡注册函数对声卡进行注册：

1. if (card->late_probe) {

2. ret = card->late_probe(card);

3. if (ret < 0) {

4. dev_err(card->dev, "%s late_probe() failed: %dn"

5. card->name, ret);

6. goto probe_aux_dev_err;

7. }

8. }

10. snd_soc_dapm_new_widgets(&card->dapm);

11.

12. if (card->fully_routed)

13. list_for_each_entry(codec, &card->codec_dev_list, ca

rd_list)

14. snd_soc_dapm_auto_nc_codec_pins(codec);

15.

16. ret = snd_card_register(card->snd_card);

17. if (ret < 0) {

18. printk(KERN_ERR "asoc: failed to register soundcard

for %sn", card->name);

19. goto probe_aux_dev_err;

20. }

至此，整个Machine驱动的初始化已经完成，通过各个子结构的probe调用，

实际上，也完成了部分Platfrom驱动和Codec驱动的初始化工作，整个过程可

以用一下的序列图表示：

图3.1 基于3.0内核 soc_probe序列图

下面的序列图是本文章第一个版本，基于内核2.6.35，大家也可以参考一下两个

版本的差异：

图3.2 基于2.6.35 soc_probe序

列图

7. Linux ALSA声卡驱动之七：ASoC架构中的Codec

1. Codec简介

在移动设备中，Codec的作用可以归结为4种，分别是：

对PCM等信号进行D/A转换，把数字的音频信号转换为模拟信号



对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音

信号转变CPU能够处理的数字信号



对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话

时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的



对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等



ASoC对Codec的这些功能都定义好了一些列相应的接口，以方便地对Codec

进行控制。ASoC对Codec驱动的一个基本要求是：驱动程序的代码必须要做

到平台无关性，以方便同一个Codec的代码不经修改即可用在不同的平台上。

以下的讨论基于wolfson的Codec芯片WM8994，kernel的版本3.3.x。

2. ASoC中对Codec的数据抽象

描述Codec的最主要的几个数据结构分别是：snd_soc_codec，

snd_soc_codec_driver，snd_soc_dai，snd_soc_dai_driver，其中的snd_soc_dai

和snd_soc_dai_driver在ASoC的Platform驱动中也会使用到，Platform和

Codec的DAI通过snd_soc_dai_link结构，在Machine驱动中进行绑定连接。

下面我们先看看这几个结构的定义，这里我只贴出我要关注的字段，详细的定义

请参照：/include/sound/soc.h。

snd_soc_codec：

1. /* SoC Audio Codec device */

2. struct snd_soc_codec {

3. const char *name; /* Codec的名字*/

4. struct device *dev; /* 指向Codec设备的指针 */

5. const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱

动的指针 */

6. struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动的card实

例 */

7. int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数，目前越来越多的Codec带有多

个I2S或者是PCM接口 */

8. int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是

volatile */

9. int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

读 */

10. int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

写 */

11.

12. /* runtime */

13. ......

14. /* codec IO */

15. void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制，通常和

read，write字段联合使用 */

16. enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI，

SND_SOC_I2C，SND_SOC_REGMAP中的一种 */

17. unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);

/* 读取Codec寄存器的函数 */

18. int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned i

nt); /* 写入Codec寄存器的函数 */

19. /* dapm */

20. struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用于DAPM控件 */

21. };

snd_soc_codec_driver:

1. /* codec driver */

2. struct snd_soc_codec_driver {

3. /* driver ops */

4. int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驱动的probe函

数，由snd_soc_instantiate_card回调 */

5. int (*remove)(struct snd_soc_codec *);

int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */

int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */

/* Default control and setup, added after probe() is run */

10. const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音频控件指针 */

11. const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指

针 */

12. const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指

针 */

13.

14. /* codec wide operations */

15. int (*set_sysclk)(...); /* 时钟配置函数 */

16. int (*set_pll)(...); /* 锁相环配置函数 */

17.

18. /* codec IO */

19. unsigned int (*read)(...); /* 读取codec寄存器函数 */

20. int (*write)(...); /* 写入codec寄存器函数 */

21. int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是

volatile */

22. int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

读 */

23. int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

写 */

24.

25. /* codec bias level */

26. int (*set_bias_level)(...); /* 偏置电压配置函数 */

27.

28. };

snd_soc_dai:

* Digital Audio Interface runtime data.

* Holds runtime data for a DAI.

struct snd_soc_dai {

7. const char *name; /* dai的名字 */

8. struct device *dev; /* 设备指针 */

10. /* driver ops */

11. struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驱动结构的指

针 */

12.

13. /* DAI runtime info */

14. unsigned int capture_active:1; /* stream is in use */

15. unsigned int playback_active:1; /* stream is in use */

16.

17. /* DAI DMA data */

18. void *playback_dma_data; /* 用于管理playback dma */

19. void *capture_dma_data; /* 用于管理capture dma */

20.

21. /* parent platform/codec */

22. union {

23. struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai，指向

所绑定的平台 */

24. struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所绑定

的codec */

25. };

26. struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动中的crad实

例 */

27. };

snd_soc_dai_driver:

1. /*

2. * Digital Audio Interface Driver.

3. *

4. * Describes the Digital Audio Interface in terms of its

ALSA, DAI and AC97

5. * operations and capabilities. Codec and platform driver

s will register this

6. * structure for every DAI they have.

7. *

8. * This structure covers the clocking, formating and ALSA

operations for each

9. * interface.

10. */

11. struct snd_soc_dai_driver {

12. /* DAI description */

13. const char *name; /* dai驱动名字 */

14.

15. /* DAI driver callbacks */

16. int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驱动的

probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */

17. int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);

18. int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 电源管

理 */

19. int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);

20.

21. /* ops */

22. const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的

snd_soc_dai_ops结构 */

23.

24. /* DAI capabilities */

25. struct snd_soc_pcm_stream capture; /* 描述capture的

能力 */

26. struct snd_soc_pcm_stream playback; /* 描述playback

的能力 */

27. };

snd_soc_dai_ops用于实现该dai的控制盒参数配置：

1. struct snd_soc_dai_ops {

2. /*

3. * DAI clocking configuration, all optional.

4. * Called by soc_card drivers, normally in their hw_p

arams.

5. */

6. int (*set_sysclk)(...);

7. int (*set_pll)(...);

8. int (*set_clkdiv)(...);

9. /*

10. * DAI format configuration

11. * Called by soc_card drivers, normally in their hw_

params.

12. */

13. int (*set_fmt)(...);

14. int (*set_tdm_slot)(...);

15. int (*set_channel_map)(...);

16. int (*set_tristate)(...);

17. /*

18. * DAI digital mute - optional.

19. * Called by soc-core to minimise any pops.

20. */

21. int (*digital_mute)(...);

22. /*

23. * ALSA PCM audio operations - all optional.

24. * Called by soc-core during audio PCM operations.

25. */

26. int (*startup)(...);

27. void (*shutdown)(...);

28. int (*hw_params)(...);

29. int (*hw_free)(...);

30. int (*prepare)(...);

31. int (*trigger)(...);

32. /*

33. * For hardware based FIFO caused delay reporting.

34. * Optional.

35. */

36. snd_pcm_sframes_t (*delay)(...);

37. };

3. Codec的注册

因为Codec驱动的代码要做到平台无关性，要使得Machine驱动能够使用该

Codec，Codec驱动的首要任务就是确定snd_soc_codec和snd_soc_dai的实

例，并把它们注册到系统中，注册后的codec和dai才能为Machine驱动所用。

以WM8994为例，对应的代码位置：/sound/soc/codecs/wm8994.c，模块的入

口函数注册了一个platform driver：

1. static struct platform_driver wm8994_codec_driver = {

2. .driver = {

3. .name = "wm8994-codec",

4. .owner = THIS_MODULE,

5. },

6. .probe = wm8994_probe,

7. .remove = __devexit_p(wm8994_remove),

8. };

10. module_platform_driver(wm8994_codec_driver);

有platform driver，必定会有相应的platform device，这个platform device

的来源后面再说，显然，platform driver注册后，probe回调将会被调用，这

里是wm8994_probe函数：

1. static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device

*pdev)

2. {

3. return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_

dev_wm8994,

4. wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));

5. }

其中，soc_codec_dev_wm8994和wm8994_dai的定义如下（代码中定义了3

个dai，这里只列出第一个）：

[html] view plain copy

1. static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_wm8994 =

{

2. .probe = wm8994_codec_probe,

3. .remove = wm8994_codec_remove,

4. .suspend = wm8994_suspend,

5. .resume = wm8994_resume,

6. .set_bias_level = wm8994_set_bias_level,

7. .reg_cache_size = WM8994_MAX_REGISTER,

8. .volatile_register = wm8994_soc_volatile,

9. };

[html] view plain copy

1. static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = {

2. {

3. .name = "wm8994-aif1",

4. .id = 1,

5. .playback = {

6. .stream_name = "AIF1 Playback",

7. .channels_min = 1,

8. .channels_max = 2,

9. .rates = WM8994_RATES,

10. .formats = WM8994_FORMATS,

11. },

12. .capture = {

13. .stream_name = "AIF1 Capture",

14. .channels_min = 1,

15. .channels_max = 2,

16. .rates = WM8994_RATES,

17. .formats = WM8994_FORMATS,

18. },

19. .ops = &wm8994_aif1_dai_ops,

20. },

21. ......

22. }

可见，Codec驱动的第一个步骤就是定义snd_soc_codec_driver和

snd_soc_dai_driver的实例，然后调用snd_soc_register_codec函数对Codec

进行注册。进入snd_soc_register_codec函数看看：

首先，它申请了一个snd_soc_codec结构的实例：

1. codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL)

;

确定codec的名字，这个名字很重要，Machine驱动定义的snd_soc_dai_link

中会指定每个link的codec和dai的名字，进行匹配绑定时就是通过和这里的

名字比较，从而找到该Codec的！

1. /* create CODEC component name */

2. codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);

然后初始化它的各个字段，多数字段的值来自上面定义的

snd_soc_codec_driver的实例soc_codec_dev_wm8994：

1. codec->write = codec_drv->write;

2. codec->read = codec_drv->read;

3. codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;

4. codec->readable_register = codec_drv->readable_register;

5. codec->writable_register = codec_drv->writable_register;

6. codec->_level = SND_SOC_BIAS_OFF;

7. codec-> = dev;

8. codec-> = codec;

9. codec->_notifier = codec_drv->seq_notifier;

10. codec->_event = codec_drv->stream_event;

11. codec->dev = dev;

12. codec->driver = codec_drv;

13. codec->num_dai = num_dai;

在做了一些寄存器缓存的初始化和配置工作后，通过snd_soc_register_dais函

数对本Codec的dai进行注册：

1. /* register any DAIs */

2. if (num_dai) {

3. ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);

4. if (ret < 0)

5. goto fail;

6. }

最后，它把codec实例链接到全局链表codec_list中，并且调用

snd_soc_instantiate_cards是函数触发Machine驱动进行一次匹配绑定操作：

1. list_add(&codec->list, &codec_list);

2. snd_soc_instantiate_cards();

上面的snd_soc_register_dais函数其实也是和snd_soc_register_codec类似，

显示为每个snd_soc_dai实例分配内存，确定dai的名字，用snd_soc_dai_driver

实例的字段对它进行必要初始化，最后把该dai链接到全局链表dai_list中，和

Codec一样，最后也会调用snd_soc_instantiate_cards函数触发一次匹配绑定

的操作。

图3.1 dai的注册

关于snd_soc_instantiate_cards函数，请参阅另一篇博文：Linux音频驱动之六：

ASoC架构中的Machine。

4. mfd设备

前面已经提到，codec驱动把自己注册为一个platform driver，那对应的platform

device在哪里定义？答案是在以下代码文件中：/drivers/mfd/wm8994-core.c。

WM8994本身具备多种功能，除了codec外，它还有作为LDO和GPIO使用，

这几种功能共享一些IO和中断资源，linux为这种设备提供了一套标准的实现方

法：mfd设备。其基本思想是为这些功能的公共部分实现一个父设备，以便共享

某些系统资源和功能，然后每个子功能实现为它的子设备，这样既共享了资源和

代码，又能实现合理的设备层次结构，主要利用到的API就是：

mfd_add_devices()，mfd_remove_devices()，mfd_cell_enable()，

mfd_cell_disable()，mfd_clone_cell()。

回到wm8994-core.c中，因为WM8994使用I2C进行内部寄存器的存取，它首

先注册了一个I2C驱动：

[html] view plain copy

1. static struct i2c_driver wm8994_i2c_driver = {

2. .driver = {

3. .name = "wm8994",

4. .owner = THIS_MODULE,

5. .pm = &wm8994_pm_ops,

6. .of_match_table = wm8994_of_match,

7. },

8. .probe = wm8994_i2c_probe,

9. .remove = wm8994_i2c_remove,

10. .id_table = wm8994_i2c_id,

11. };

12.

13. static int __init wm8994_i2c_init(void)

14. {

15. int ret;

16.

17. ret = i2c_add_driver(&wm8994_i2c_driver);

18. if (ret != 0)

19. pr_err("Failed to register wm8994 I2C driver: %d

n", ret);

20.

21. return ret;

22. }

23. module_init(wm8994_i2c_init);

进入wm8994_i2c_probe()函数，它先申请了一个wm8994结构的变量，该变量

被作为这个I2C设备的driver_data使用，上面已经讲过，codec作为它的子设

备，将会取出并使用这个driver_data。接下来，本函数利用regmap_init_i2c()

初始化并获得一个regmap结构，该结构主要用于后续基于regmap机制的寄存

器I/O，关于regmap我们留在后面再讲。最后，通过wm8994_device_init()来

添加mfd子设备：

1. static int wm8994_i2c_probe(struct i2c_client *i2c,

2. const struct i2c_device_id *id)

3. {

4. struct wm8994 *wm8994;

5. int ret;

6. wm8994 = devm_kzalloc(&i2c->dev, sizeof(struct wm8994

), GFP_KERNEL);

7. i2c_set_clientdata(i2c, wm8994);

8. wm8994->dev = &i2c->dev;

9. wm8994->irq = i2c->irq;

10. wm8994->type = id->driver_data;

11. wm8994->regmap = regmap_init_i2c(i2c, &wm8994_base_r

egmap_config);

12.

13. return wm8994_device_init(wm8994, i2c->irq);

14. }

继续进入wm8994_device_init()函数，它首先为两个LDO添加mfd子设备：

1. /* Add the on-chip regulators first for bootstrapping */

2. ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,

3. wm8994_regulator_devs,

4. ARRAY_SIZE(wm8994_regulator_devs),

5. NULL, 0);

因为WM1811，WM8994，WM8958三个芯片功能类似，因此这三个芯片都使用了

WM8994的代码，所以wm8994_device_init()接下来根据不同的芯片型号做了一

些初始化动作，这部分的代码就不贴了。接着，从platform_data中获得部分配

置信息：

1. if (pdata) {

2. wm8994->irq_base = pdata->irq_base;

3. wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base;

5. /* GPIO configuration is only applied if it's non-zer

o */

6. ......

7. }

最后，初始化irq，然后添加codec子设备和gpio子设备：

1. wm8994_irq_init(wm8994);

3. ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,

4. wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs),

5. NULL, 0);

经过以上这些处理后，作为父设备的I2C设备已经准备就绪，它的下面挂着4

个子设备：ldo-0，ldo-1，codec，gpio。其中，codec子设备的加入，它将会和

前面所讲codec的platform driver匹配，触发probe回调完成下面所说的codec

驱动的初始化工作。

5. Codec初始化

Machine驱动的初始化，codec和dai的注册，都会调用

snd_soc_instantiate_cards()进行一次声卡和codec，dai，platform的匹配绑定

过程，这里所说的绑定，正如Machine驱动一文中所描述，就是通过3个全局

链表，按名字进行匹配，把匹配的codec，dai和platform实例赋值给声卡每对

dai的snd_soc_pcm_runtime变量中。一旦绑定成功，将会使得codec和dai

驱动的probe回调被调用，codec的初始化工作就在该回调中完成。对于

WM8994，该回调就是wm8994_codec_probe函数：

图

5.1 wm8994_codec_probe



取出父设备的driver_data，其实就是上一节的wm8994结构变量，取出

其中的regmap字段，复制到codec的control_data字段中；

申请一个wm8994_priv私有数据结构，并把它设为codec设备的

driver_data；

通过snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io，完成这一步后，

就可以使用API：snd_soc_read()，snd_soc_write()对codec的寄存器进

行读写了；

把父设备的driver_data（struct wm8994）和platform_data保存到私有

结构wm8994_priv中；

因为要同时支持3个芯片型号，这里要根据芯片的型号做一些特定的初始

化工作；

申请必要的几个中断；

设置合适的偏置电平；

通过snd_soc_update_bits修改某些寄存器；

根据父设备的platform_data，完成特定于平台的初始化配置；

添加必要的control，dapm部件进而dapm路由信息；

至此，codec驱动的初始化完成。

5. regmap-io

我们知道，要想对codec进行控制，通常都是通过读写它的内部寄存器完成的，

读写的接口通常是I2C或者是SPI接口，不过每个codec芯片寄存器的比特位

组成都有所不同，寄存器地址的比特位也有所不同。例如WM8753的寄存器地

址是7bits，数据是9bits，WM8993的寄存器地址是8bits，数据也是16bits，

而WM8994的寄存器地址是16bits，数据也是16bits。在kernel3.1版本，内核

引入了一套regmap机制和相关的API，这样就可以用统一的操作来实现对这些

多样的寄存器的控制。regmap使用起来也相对简单：

为codec定义一个regmap_config结构实例，指定codec寄存器的地址

和数据位等信息；



根据codec的控制总线类型，调用以下其中一个函数，得到一个指向

regmap结构的指针：

struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct

regmap_config *config);

struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *dev, const

struct regmap_config *config);



把获得的regmap结构指针赋值给codec->control_data；



调用soc-io的api：snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap

进行关联；



完成以上步骤后，codec驱动就可以使用诸如snd_soc_read、snd_soc_write、

snd_soc_update_bits等API对codec的寄存器进行读写了。

8. Linux ALSA声卡驱动之八：ASoC架构中的Platform

1. Platform驱动在ASoC中的作用

前面几章内容已经说过，ASoC被分为Machine，Platform和Codec三大部件，

Platform驱动的主要作用是完成音频数据的管理，最终通过CPU的数字音频接

口（DAI）把音频数据传送给Codec进行处理，最终由Codec输出驱动耳机或

者是喇叭的音信信号。在具体实现上，ASoC有把Platform驱动分为两个部分：

snd_soc_platform_driver和snd_soc_dai_driver。其中，platform_driver负责管

理音频数据，把音频数据通过dma或其他操作传送至cpu dai中，dai_driver则

主要完成cpu一侧的dai的参数配置，同时也会通过一定的途径把必要的dma

等参数与snd_soc_platform_driver进行交互。

2. snd_soc_platform_driver的注册

通常，ASoC把snd_soc_platform_driver注册为一个系统的platform_driver，

不要被这两个相像的术语所迷惑，前者只是针对ASoC子系统的，后者是来自

Linux的设备驱动模型。我们要做的就是：

定义一个snd_soc_platform_driver结构的实例；



在platform_driver的probe回调中利用ASoC的API：

snd_soc_register_platform()注册上面定义的实例；



实现snd_soc_platform_driver中的各个回调函数；



以kernel3.3中的/sound/soc/samsung/dma.c为例：

[cpp] view plain copy

1. static struct snd_soc_platform_driver samsung_asoc_platfo

rm = {

2. .ops = &dma_ops,

3. .pcm_new = dma_new,

4. .pcm_free = dma_free_dma_buffers,

5. };

7. static int __devinit samsung_asoc_platform_probe(struct p

latform_device *pdev)

8. {

9. return snd_soc_register_platform(&pdev->dev, &samsung

_asoc_platform);

10. }

11.

12. static int __devexit samsung_asoc_platform_remove(struct

platform_device *pdev)

13. {

14. snd_soc_unregister_platform(&pdev->dev);

15. return 0;

16. }

17.

18. static struct platform_driver asoc_dma_driver = {

19. .driver = {

20. .name = "samsung-audio",

21. .owner = THIS_MODULE,

22. },

23.

24. .probe = samsung_asoc_platform_probe,

25. .remove = __devexit_p(samsung_asoc_platform_remove),

26. };

27.

28. module_platform_driver(asoc_dma_driver);

snd_soc_register_platform() 该函数用于注册一个snd_soc_platform，只有注

册以后，它才可以被Machine驱动使用。它的代码已经清晰地表达了它的实现

过程：



为snd_soc_platform实例申请内存；

从platform_device中获得它的名字，用于Machine驱动的匹配工作；

初始化snd_soc_platform的字段；

把snd_soc_platform实例连接到全局链表platform_list中；

调用snd_soc_instantiate_cards，触发声卡的machine、platform、codec、

dai等的匹配工作；

3. cpu的snd_soc_dai driver驱动的注册

dai驱动通常对应cpu的一个或几个I2S/PCM接口，与snd_soc_platform一样，

dai驱动也是实现为一个platform driver，实现一个dai驱动大致可以分为以下几

个步骤：

定义一个snd_soc_dai_driver结构的实例；



在对应的platform_driver中的probe回调中通过API：

snd_soc_register_dai或者snd_soc_register_dais，注册snd_soc_dai

实例；



实现snd_soc_dai_driver结构中的probe、suspend等回调；



实现snd_soc_dai_driver结构中的snd_soc_dai_ops字段中的回调函数；



snd_soc_register_dai 这个函数在上一篇介绍codec驱动的博文中已有介绍，

请参考：Linux ALSA声卡驱动之七：ASoC架构中的Codec。

snd_soc_dai 该结构在snd_soc_register_dai函数中通过动态内存申请获得，

简要介绍一下几个重要字段：

driver 指向关联的snd_soc_dai_driver结构，由注册时通过参数传入；



playback_dma_data 用于保存该dai播放stream的dma信息，例如dma

的目标地址，dma传送单元大小和通道号等；



capture_dma_data 同上，用于录音stream；



platform 指向关联的snd_soc_platform结构；



snd_soc_dai_driver 该结构需要自己根据不同的soc芯片进行定义，关键字

段介绍如下：



probe、remove 回调函数，分别在声卡加载和卸载时被调用；

suspend、resume 电源管理回调函数；

ops 指向snd_soc_dai_ops结构，用于配置和控制该dai；

playback snd_soc_pcm_stream结构，用于指出该dai支持的声道数，

码率，数据格式等能力；

capture snd_soc_pcm_stream结构，用于指出该dai支持的声道数，码

率，数据格式等能力；

4. snd_soc_dai_driver中的ops字段

ops字段指向一个snd_soc_dai_ops结构，该结构实际上是一组回调函数的集

合，dai的配置和控制几乎都是通过这些回调函数来实现的，这些回调函数基本

可以分为3大类，驱动程序可以根据实际情况实现其中的一部分：

工作时钟配置函数通常由machine驱动调用：



set_sysclk 设置dai的主时钟；

set_pll 设置PLL参数；

set_clkdiv 设置分频系数；

dai的格式配置函数通常由machine驱动调用：

set_fmt 设置dai的格式；

set_tdm_slot 如果dai支持时分复用，用于设置时分复用的slot；

set_channel_map 声道的时分复用映射设置；

set_tristate 设置dai引脚的状态，当与其他dai并联使用同一引脚时需

要使用该回调；

标准的snd_soc_ops回调通常由soc-core在进行PCM操作时调用：



startup

shutdown

hw_params

hw_free

prepare

trigger

抗pop，pop声由soc-core调用：



digital_mute

以下这些api通常被machine驱动使用，machine驱动在他的snd_pcm_ops字

段中的hw_params回调中使用这些api：



snd_soc_dai_set_fmt() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_fmt回调；

snd_soc_dai_set_pll() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_pll回调；



snd_soc_dai_set_sysclk() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_sysclk回调；



snd_soc_dai_set_clkdiv() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_clkdiv回调；



snd_soc_dai_set_fmt(struct snd_soc_dai *dai, unsigned int fmt)的第二个参数

fmt在这里特别说一下，ASoC目前只是用了它的低16位，并且为它专门定义

了一些宏来方便我们使用：

bit 0-3 用于设置接口的格式：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_I2S 1 /* I2S mode */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_RIGHT_J 2 /* Right Justified

mode */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_LEFT_J 3 /* Left Justified m

ode */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_DSP_A 4 /* L data MSB after

FRM LRC */

5. #define SND_SOC_DAIFMT_DSP_B 5 /* L data MSB durin

g FRM LRC */

6. #define SND_SOC_DAIFMT_AC97 6 /* AC97 */

7. #define SND_SOC_DAIFMT_PDM 7 /* Pulse density modula

tion */

bit 4-7 用于设置接口时钟的开关特性：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_CONT (1 << 4) /* continuous cl

ock */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_GATED (2 << 4) /* clock is

gated */

bit 8-11 用于设置接口时钟的相位：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_NB_NF (1 << 8) /* normal bi

t clock + frame */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_NB_IF (2 << 8) /* normal BC

LK + inv FRM */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_IB_NF (3 << 8) /* invert BC

LK + nor FRM */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_IB_IF (4 << 8) /* invert BC

LK + FRM */

bit 12-15 用于设置接口主从格式：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM (1 << 12) /* codec cl

k & FRM master */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFM (2 << 12) /* codec cl

k slave & FRM master */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFS (3 << 12) /* codec cl

k master & frame slave */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFS (4 << 12) /* codec cl

k & FRM slave */

5. snd_soc_platform_driver中的ops字段

该ops字段是一个snd_pcm_ops结构，实现该结构中的各个回调函数是soc

platform驱动的主要工作，他们基本都涉及dma操作以及dma buffer的管理等

工作。下面介绍几个重要的回调函数：

当应用程序打开一个pcm设备时，该函数会被调用，通常，该函数会使用

snd_soc_set_runtime_hwparams()设置substream中的snd_pcm_runtime结构

里面的hw_params相关字段，然后为snd_pcm_runtime的private_data字段

申请一个私有结构，用于保存该平台的dma参数。

_params

驱动的hw_params阶段，该函数会被调用。通常，该函数会通过

snd_soc_dai_get_dma_data函数获得对应的dai的dma参数，获得的参数一般

都会保存在snd_pcm_runtime结构的private_data字段。然后通过

snd_pcm_set_runtime_buffer函数设置snd_pcm_runtime结构中的dma buffer

的地址和大小等参数。要注意的是，该回调可能会被多次调用，具体实现时要小

心处理多次申请资源的问题。

正式开始数据传送之前会调用该函数，该函数通常会完成dma操作的必要准备

工作。

数据传送的开始，暂停，恢复和停止时，该函数会被调用。

该函数返回传送数据的当前位置。

6. 音频数据的dma操作

soc-platform驱动的最主要功能就是要完成音频数据的传送，大多数情况下，音

频数据都是通过dma来完成的。

6.1. 申请dma buffer

因为dma的特殊性，dma buffer是一块特殊的内存，比如有的平台规定只有某

段地址范围的内存才可以进行dma操作，而多数嵌入式平台还要求dma内存的

物理地址是连续的，以方便dma控制器对内存的访问。在ASoC架构中，dma

buffer的信息保存在snd_pcm_substream结构的snd_dma_buffer *buf字段中，

它的定义如下

1. struct snd_dma_buffer {

2. struct snd_dma_device dev; /* device type */

3. unsigned char *area; /* virtual pointer */

4. dma_addr_t addr; /* physical address */

5. size_t bytes; /* buffer size in bytes */

6. void *private_data; /* private for allocator; don't t

ouch */

7. };

那么，在哪里完成了snd_dam_buffer结构的初始化赋值操作呢？答案就在

snd_soc_platform_driver的pcm_new回调函数中，还是以

/sound/soc/samsung/dma.c为例：

1. static struct snd_soc_platform_driver samsung_asoc_platfo

rm = {

2. .ops = &dma_ops,

3. .pcm_new = dma_new,

4. .pcm_free = dma_free_dma_buffers,

5. };

7. static int __devinit samsung_asoc_platform_probe(struct p

latform_device *pdev)

8. {

9. return snd_soc_register_platform(&pdev->dev, &samsung

_asoc_platform);

10. }

pcm_new字段指向了dma_new函数，dma_new函数进一步为playback和

capture分别调用preallocate_dma_buffer函数，我们看看

preallocate_dma_buffer函数的实现：

1. static int preallocate_dma_buffer(struct snd_pcm *pcm, in

t stream)

2. {

3. struct snd_pcm_substream *substream = pcm->streams[st

ream].substream;

4. struct snd_dma_buffer *buf = &substream->dma_buffer;

5. size_t size = dma__bytes_max;

7. pr_debug("Entered %sn", __func__);

9. buf-> = SNDRV_DMA_TYPE_DEV;

10. buf-> = pcm->card->dev;

11. buf->private_data = NULL;

12. buf->area = dma_alloc_writecombine(pcm->card->dev, s

ize,

13. &buf->addr, GFP_KERNEL);

14. if (!buf->area)

15. return -ENOMEM;

16. buf->bytes = size;

17. return 0;

18. }

该函数先是获得事先定义好的buffer大小，然后通过dma_alloc_weitecombine

函数分配dma内存，然后完成substream->dma_buffer的初始化赋值工作。上

述的pcm_new回调会在声卡的建立阶段被调用，调用的详细的过程请参考Linux

ALSAs声卡驱动之六：ASoC架构中的Machine中的图3.1。

在声卡的hw_params阶段，snd_soc_platform_driver结构的ops->hw_params

会被调用，在该回调用，通常会使用api：snd_pcm_set_runtime_buffer()把

substream->dma_buffer的数值拷贝到substream->runtime的相关字段中

（.dma_area, .dma_addr, .dma_bytes），这样以后就可以通过

substream->runtime获得这些地址和大小信息了。

dma buffer获得后，即是获得了dma操作的源地址，那么目的地址在哪里？其

实目的地址当然是在dai中，也就是前面介绍的snd_soc_dai结构的

playback_dma_data和capture_dma_data字段中，而这两个字段的值也是在

hw_params阶段，由snd_soc_dai_driver结构的ops->hw_params回调，利用

api：snd_soc_dai_set_dma_data进行设置的。紧随其后，

snd_soc_platform_driver结构的ops->hw_params回调利用api：

snd_soc_dai_get_dma_data获得这些dai的dma信息，其中就包括了dma的

目的地址信息。这些dma信息通常还会被保存在

substream->runtime->private_data中，以便在substream的整个生命周期中可

以随时获得这些信息，从而完成对dma的配置和操作。

6.2 dma buffer管理

播放时，应用程序把音频数据源源不断地写入dma buffer中，然后相应platform

的dma操作则不停地从该buffer中取出数据，经dai送往codec中。录音时则

正好相反，codec源源不断地把A/D转换好的音频数据经过dai送入dma buffer

中，而应用程序则不断地从该buffer中读走音频数据。

图

6.2.1 环形缓冲区

环形缓冲区正好适合用于这种情景的buffer管理，理想情况下，大小为Count

的缓冲区具备一个读指针和写指针，我们期望他们都可以闭合地做环形移动，但

是实际的情况确实：缓冲区通常都是一段连续的地址，他是有开始和结束两个边

界，每次移动之前都必须进行一次判断，当指针移动到末尾时就必须人为地让他

回到起始位置。在实际应用中，我们通常都会把这个大小为Count的缓冲区虚

拟成一个大小为n*Count的逻辑缓冲区，相当于理想状态下的圆形绕了n圈之

后，然后把这段总的距离拉平为一段直线，每一圈对应直线中的一段，因为n

比较大，所以大多数情况下不会出现读写指针的换位的情况（如果不对buffer

进行扩展，指针到达末端后，回到起始端时，两个指针的前后相对位置会发生互

换）。扩展后的逻辑缓冲区在计算剩余空间可条件判断是相对方便。alsa driver

也使用了该方法对dma buffer进行管理：

图6.2.2 alsa

driver缓冲区管理

snd_pcm_runtime结构中，使用了四个相关的字段来完成这个逻辑缓冲区的管

理：

snd_pcm__ptr_base 环形缓冲区每一圈的基地址，当读写指

针越过一圈后，它按buffer size进行移动；



snd_pcm_->hw_ptr 硬件逻辑位置，播放时相当于读指针，

录音时相当于写指针；



snd_pcm_l->appl_ptr 应用逻辑位置，播放时相当于写指

针，录音时相当于读指针；



snd_pcm_ry 扩展后的逻辑缓冲区大小，通常是

(2^n)*size；



通过这几个字段，我们可以很容易地获得缓冲区的有效数据，剩余空间等信息，

也可以很容易地把当前逻辑位置映射回真实的dma buffer中。例如，获得播放

缓冲区的空闲空间：

1. static inline snd_pcm_uframes_t snd_pcm_playback_avail(st

ruct snd_pcm_runtime *runtime)

2. {

3. snd_pcm_sframes_t avail = runtime->status->hw_ptr + r

untime->buffer_size - runtime->control->appl_ptr;

4. if (avail < 0)

5. avail += runtime->boundary;

6. else if ((snd_pcm_uframes_t) avail >= runtime->bounda

ry)

7. avail -= runtime->boundary;

8. return avail;

9. }

要想映射到真正的缓冲区位置，只要减去runtime->hw_ptr_base即可。下面的

api用于更新这几个指针的当前位置：

1. int snd_pcm_update_hw_ptr(struct snd_pcm_substream *subst

ream)

所以要想通过snd_pcm_playback_avail等函数获得正确的信息前，应该先要调

用这个api更新指针位置。

以播放(playback)为例，我现在知道至少有3个途径可以完成对dma buffer的

写入：

应用程序调用alsa-lib的snd_pcm_writei、snd_pcm_writen函数；



应用程序使用ioctl：SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES或

SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEN_FRAMES；



应用程序使用alsa-lib的snd_pcm_mmap_begin/snd_pcm_mmap_commit;



以上几种方式最终把数据写入dma buffer中，然后修改

runtime->control->appl_ptr的值。

播放过程中，通常会配置成每一个period size生成一个dma中断，中断处理函

数最重要的任务就是：

更新dma的硬件的当前位置，该数值通常保存在runtime->private_data

中；



调用snd_pcm_period_elapsed函数，该函数会进一步调用

snd_pcm_update_hw_ptr0函数更新上述所说的4个缓冲区管理字段，然

后唤醒相应的等待进程；



void snd_pcm_period_elapsed(struct snd_pcm_substream *sub

stream)

{

struct snd_pcm_runtime *runtime;

unsigned long flags;

if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))

return;

runtime = substream->runtime;

if (runtime->transfer_ack_begin)

runtime->transfer_ack_begin(substream);

snd_pcm_stream_lock_irqsave(substream, flags);

if (!snd_pcm_running(substream) ||

snd_pcm_update_hw_ptr0(substream, 1) < 0)

goto _end;

if (substream->timer_running)

snd_timer_interrupt(substream->timer, 1);

_end:

snd_pcm_stream_unlock_irqrestore(substream, flags);

if (runtime->transfer_ack_end)

runtime->transfer_ack_end(substream);

kill_fasync(&runtime->fasync, SIGIO, POLL_IN);

}

如果设置了transfer_ack_begin和transfer_ack_end回调，

snd_pcm_period_elapsed还会调用这两个回调函数。

7. 图说代码

最后，反正图也画了，好与不好都传上来供参考一下，以下这张图表达了 ASoC

中Platform驱动的几个重要数据结构之间的关系:

图

7.1 ASoC Platform驱动

一堆的private_data，很重要但也很容易搞混，下面的图不知对大家有没有帮助：

图7.2 private_data

2024年3月12日发(作者：焦昭懿)

ALSA声卡驱动之一：ALSA架构简介

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：/。

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, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D1c

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：

[c-sharp] view plain copy

1. #define SNDRV_DEV_TOPLEVEL ((__force snd_device_type_t)

2. #define SNDRV_DEV_CONTROL ((__force snd_device_type_t)

3. #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_PRE ((__force snd_device_type

_t) 2)

4. #define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_NORMAL ((__force snd_device_ty

pe_t) 0x1000)

5. #define SNDRV_DEV_PCM ((__force snd_device_type_t)

0x1001)

6. #define SNDRV_DEV_RAWMIDI ((__force snd_device_type_t)

0x1002)

7. #define SNDRV_DEV_TIMER ((__force snd_device_type_t)

0x1003)

8. #define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t)

0x1004)

9. #define SNDRV_DEV_HWDEP ((__force snd_device_type_t)

0x1005)

10. #define SNDRV_DEV_INFO ((__force snd_device_type_t)

0x1006)

11. #define SNDRV_DEV_BUS ((__force snd_device_type_t)

0x1007)

12. #define SNDRV_DEV_CODEC ((__force snd_device_type_t)

0x1008)

13. #define SNDRV_DEV_JACK ((__force snd_device_typ

e_t) 0x1009)

14. #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



ALSA声卡驱动之二：声卡的创建

1. struct snd_card

1.1. snd_card是什么

snd_card可以说是整个ALSA音频驱动最顶层的一个结构，整个声卡的软件逻

辑结构开始于该结构，几乎所有与声音相关的逻辑设备都是在snd_card的管理

之下，声卡驱动的第一个动作通常就是创建一个snd_card结构体。正因为如此，

本节中，我们也从 struct cnd_card开始吧。

1.2. snd_card的定义

snd_card的定义位于改头文件中：include/sound/core.h

[c-sharp] view plain copy

1. /* main structure for soundcard */

3. struct snd_card {

4. int number; /* number of soundcard (index to

5. snd_cards) */

7. char id[16]; /* id string of this card */

8. char driver[16]; /* driver name */

9. char shortname[32]; /* short name of this soundca

rd */

10. char longname[80]; /* name of this soundcard */

11. char mixername[80]; /* mixer name */

12. char components[128]; /* card components delim

ited with

13. space */

14. struct module *module; /* top-level module */

15.

16. void *private_data; /* private data for soundcar

d */

17. void (*private_free) (struct snd_card *card); /* cal

lback for freeing of

18. private data */

19. struct list_head devices; /* devices */

20.

21. unsigned int last_numid; /* last used numeric ID

22. struct rw_semaphore controls_rwsem; /* controls list

lock */

23. rwlock_t ctl_files_rwlock; /* ctl_files list lock *

24. int controls_count; /* count of all controls */

25. int user_ctl_count; /* count of all user control

s */

26. struct list_head controls; /* all controls for this

card */

27. struct list_head ctl_files; /* active control files

28.

29. struct snd_info_entry *proc_root; /* root for soun

dcard specific files */

30. struct snd_info_entry *proc_id; /* the card id */

31. struct proc_dir_entry *proc_root_link; /* number li

nk to real id */

32.

33. struct list_head files_list; /* all files associa

ted to this card */

34. struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operatio

ns in the shutdown

35. state */

36. spinlock_t files_lock; /* lock the files for th

is card */

37. int shutdown; /* this card is going down *

38. int free_on_last_close; /* free in context of fi

le_release */

39. wait_queue_head_t shutdown_sleep;

40. struct device *dev; /* device assigned to this c

ard */

41. #ifndef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED

42. struct device *card_dev; /* cardX object for sysf

s */

43. #endif

44.

45. #ifdef CONFIG_PM

46. unsigned int power_state; /* power state */

47. struct mutex power_lock; /* power lock */

48. wait_queue_head_t power_sleep;

49. #endif

50.

51. #if defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS) || defined(CONFIG_SND_

MIXER_OSS_MODULE)

52. struct snd_mixer_oss *mixer_oss;

53. int mixer_oss_change_count;

54. #endif

55. };



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. 声卡的建立流程

2.1.1. 第一步，创建snd_card的一个实例

[c-sharp] view plain copy

1. struct snd_card *card;

2. int err;

3. ....

4. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE, 0, &card);



index 一个整数值，该声卡的编号

id 字符串，声卡的标识符

第四个参数该参数决定在创建snd_card实例时，需要同时额外分配的

私有数据的大小，该数据的指针最终会赋值给snd_card的private_data

数据成员



card 返回所创建的snd_card实例的指针

2.1.2. 第二步，创建声卡的芯片专用数据

声卡的专用数据主要用于存放该声卡的一些资源信息，例如中断资源、io资源、

dma资源等。可以有两种创建方法：



通过上一步中snd_card_create()中的第四个参数，让snd_card_create

自己创建

[c-sharp] view plain copy

1. // struct mychip 用于保存专用数据

2. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE,

3. sizeof(struct mychip), &card);

4. // 从private_data中取出

5. struct mychip *chip = card->private_data;



自己创建：

[c-sharp] view plain copy

1. struct mychip {

2. struct snd_card *card;

3. ....

4. };

5. struct snd_card *card;

6. struct mychip *chip;

8. chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL);

9. ......

10. err = snd_card_create(index[dev], id[dev], THIS_MODULE,

0, &card);

11. // 专用数据记录snd_card实例

12. chip->card = card;

13. .....

然后，把芯片的专有数据注册为声卡的一个低阶设备：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_mychip_dev_free(struct snd_device *device)

2. {

3. return snd_mychip_free(device->device_data);

4. }

6. static struct snd_device_ops ops = {

7. .dev_free = snd_mychip_dev_free,

8. };

9. ....

10. snd_device_new(card, SNDRV_DEV_LOWLEVEL, chip, &ops);

注册为低阶设备主要是为了当声卡被注销时，芯片专用数据所占用的内存可以

被自动地释放。

2.1.3. 第三步，设置Driver的ID和名字

[c-sharp] view plain copy

1. strcpy(card->driver, "My Chip");

2. strcpy(card->shortname, "My Own Chip 123");

3. sprintf(card->longname, "%s at 0x%lx irq %i",

4. card->shortname, chip->ioport, chip->irq);

snd_card的driver字段保存着芯片的ID字符串，user空间的alsa-lib会使用到

该字符串，所以必须要保证该ID的唯一性。shortname字段更多地用于打印信

息，longname字段则会出现在/proc/asound/cards中。

2.1.4. 第四步，创建声卡的功能部件（逻辑设备），例如PCM，Mixer，MIDI

等

这时候可以创建声卡的各种功能部件了，还记得开头的snd_card结构体的

devices字段吗？每一种部件的创建最终会调用snd_device_new()来生成一个

snd_device实例，并把该实例链接到snd_card的devices链表中。

通常，alsa-driver的已经提供了一些常用的部件的创建函数，而不必直接调用

snd_device_new()，比如：

PCM ---- snd_pcm_new()

RAWMIDI -- snd_rawmidi_new()

CONTROL -- snd_ctl_create()

TIMER -- snd_timer_new()

INFO -- snd_card_proc_new()

JACK -- snd_jack_new()

2.1.5. 第五步，注册声卡

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_card_register(card);

2. if (err < 0) {

3. snd_card_free(card);

4. return err;

5. }

2.2. 一个实际的例子

我把/sound/arm/pxa2xx-ac97.c的部分代码贴上来：

[cpp] view plain copy

1. static int __devinit pxa2xx_ac97_probe(struct platform_device *dev)

2. {

3. struct snd_card *card;

4. struct snd_ac97_bus *ac97_bus;

5. struct snd_ac97_template ac97_template;

6. int ret;

7. pxa2xx_audio_ops_t *pdata = dev->rm_data;

9. if (dev->id >= 0) {

10. dev_err(&dev->dev, "PXA2xx has only one AC97 port./n");

11. ret = -ENXIO;

12. goto err_dev;

13. }

14. ////(1)////

15. ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,

16. THIS_MODULE, 0, &card);

17. if (ret < 0)

18. goto err;

19.

20. card->dev = &dev->dev;

21. ////(3)////

22. strncpy(card->driver, dev->->name, sizeof(card->driver));

23.

24. ////(4)////

25. ret = pxa2xx_pcm_new(card, &pxa2xx_ac97_pcm_client, &pxa2xx_ac97_pcm);

26. if (ret)

27. goto err;

28. ////(2)////

29. ret = pxa2xx_ac97_hw_probe(dev);

30. if (ret)

31. goto err;

32.

33. ////(4)////

34. ret = snd_ac97_bus(card, 0, &pxa2xx_ac97_ops, NULL, &ac97_bus);

35. if (ret)

36. goto err_remove;

37. memset(&ac97_template, 0, sizeof(ac97_template));

38. ret = snd_ac97_mixer(ac97_bus, &ac97_template, &pxa2xx_ac97_ac97);

39. if (ret)

40. goto err_remove;

41. ////(3)////

42. snprintf(card->shortname, sizeof(card->shortname),

43. "%s", snd_ac97_get_short_name(pxa2xx_ac97_ac97));

44. snprintf(card->longname, sizeof(card->longname),

45. "%s (%s)", dev->->name, card->mixername);

46.

47. if (pdata && pdata->codec_pdata[0])

48. snd_ac97_dev_add_pdata(ac97_bus->codec[0], pdata->codec_pdata[0]);

49. snd_card_set_dev(card, &dev->dev);

50. ////(5)////

51. ret = snd_card_register(card);

52. if (ret == 0) {

53. platform_set_drvdata(dev, card);

54. return 0;

55. }

56.

57. err_remove:

58. pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);

59. err:

60. if (card)

61. snd_card_free(card);

62. err_dev:

63. return ret;

64. }

65.

66. static int __devexit pxa2xx_ac97_remove(struct platform_device *dev)

67. {

68. struct snd_card *card = platform_get_drvdata(dev);

69.

70. if (card) {

71. snd_card_free(card);

72. platform_set_drvdata(dev, NULL);

73. pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);

74. }

75.

76. return 0;

77. }

78.

79. static struct platform_driver pxa2xx_ac97_driver = {

80. .probe = pxa2xx_ac97_probe,

81. .remove = __devexit_p(pxa2xx_ac97_remove),

82. .driver = {

83. .name = "pxa2xx-ac97",

84. .owner = THIS_MODULE,

85. #ifdef CONFIG_PM

86. .pm = &pxa2xx_ac97_pm_ops,

87. #endif

88. },

89. };

90.

91. static int __init pxa2xx_ac97_init(void)

92. {

93. return platform_driver_register(&pxa2xx_ac97_driver);

94. }

95.

96. static void __exit pxa2xx_ac97_exit(void)

97. {

98. platform_driver_unregister(&pxa2xx_ac97_driver);

99. }

100.

101. module_init(pxa2xx_ac97_init);

102. module_exit(pxa2xx_ac97_exit);

103.

104. MODULE_AUTHOR("Nicolas Pitre");

105. MODULE_DESCRIPTION("AC97 driver for the Intel PXA2xx chip");

驱动程序通常由probe回调函数开始，对一下2.1中的步骤，是否有相似之处？

经过以上的创建步骤之后，声卡的逻辑结构如下图所示：

图 2.2.1 声卡的软件逻辑结构

下面的章节里我们分别讨论一下snd_card_create()和snd_card_register()这两

个函数。

3. snd_card_create()

snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[cpp] view plain copy

1. /**

2. * snd_card_create - create and initialize a soundcard s

tructure

3. * @idx: card index (address) [0 ... (SNDRV_CARDS-1)]

4. * @xid: card identification (ASCII string)

5. * @module: top level module for locking

6. * @extra_size: allocate this extra size after the main

soundcard structure

7. * @card_ret: the pointer to store the created card inst

ance

8. *

9. * Creates and initializes a soundcard structure.

10. *

11. * The function allocates snd_card instance via kzalloc

with the given

12. * space for the driver to use freely. The allocated s

truct is stored

13. * in the given card_ret pointer.

14. *

15. * Returns zero if successful or a negative error code.

16. */

17. int snd_card_create(int idx, const char *xid,

18. struct module *module, int extra_size,

19. struct snd_card **card_ret)

首先，根据extra_size参数的大小分配内存，该内存区可以作为芯片的专有数据

使用（见前面的介绍）：

[c-sharp] view plain copy

1. card = kzalloc(sizeof(*card) + extra_size, GFP_KERNEL);

2. if (!card)

3. return -ENOMEM;

拷贝声卡的ID字符串：

[c-sharp] view plain copy

1. if (xid)

2. strlcpy(card->id, xid, sizeof(card->id));

如果传入的声卡编号为-1，自动分配一个索引编号：

[c-sharp] view plain copy

1. if (idx < 0) {

2. for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

3. /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot

4. if (~snd_cards_lock & idx & 1<

5. if (module_slot_match(module, idx2)) {

6. idx = idx2;

7. break;

8. }

9. }

10. }

11. if (idx < 0) {

12. for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)

13. /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot

14. if (~snd_cards_lock & idx & 1<

15. if (!slots[idx2] || !*slots[idx2]) {

16. idx = idx2;

17. break;

18. }

19. }

20. }

初始化snd_card结构中必要的字段：

[c-sharp] view plain copy

1. card->number = idx;

2. card->module = module;

3. INIT_LIST_HEAD(&card->devices);

4. init_rwsem(&card->controls_rwsem);

5. rwlock_init(&card->ctl_files_rwlock);

6. INIT_LIST_HEAD(&card->controls);

7. INIT_LIST_HEAD(&card->ctl_files);

8. spin_lock_init(&card->files_lock);

9. INIT_LIST_HEAD(&card->files_list);

10. init_waitqueue_head(&card->shutdown_sleep);

11. #ifdef CONFIG_PM

12. mutex_init(&card->power_lock);

13. init_waitqueue_head(&card->power_sleep);

14. #endif

建立逻辑设备：Control

[c-sharp] view plain copy

1. /* the control interface cannot be accessed from the user

space until */

2. /* snd_cards_bitmask and snd_cards are set with snd_card_

3. err = snd_ctl_create(card);

建立proc文件中的info节点：通常就是/proc/asound/card0

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_info_card_create(card);

把第一步分配的内存指针放入private_data字段中：

[c-sharp] view plain copy

1. if (extra_size > 0)

2. card->private_data = (char *)card + sizeof(struct snd

_card);

4. snd_card_register()

snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

[c-sharp] view plain copy

1. /**

2. * snd_card_register - register the soundcard

3. * @card: soundcard structure

4. *

5. * This function registers all the devices assigned to t

he soundcard.

6. * Until calling this, the ALSA control interface is blo

cked from the

7. * external accesses. Thus, you should call this functi

on at the end

8. * of the initialization of the card.

9. *

10. * Returns zero otherwise a negative error code if the

registrain failed.

11. */

12. int snd_card_register(struct snd_card *card)

首先，创建sysfs下的设备：

[c-sharp] view plain copy

1. if (!card->card_dev) {

2. card->card_dev = device_create(sound_class, card->dev

3. MKDEV(0, 0), card,

4. "card%i", card->number);

5. if (IS_ERR(card->card_dev))

6. card->card_dev = NULL;

7. }

其中，sound_class是在/sound/sound_core.c中创建的：

[c-sharp] view plain copy

1. static char *sound_devnode(struct device *dev, mode_t *mo

de)

2. {

3. if (MAJOR(dev->devt) == SOUND_MAJOR)

4. return NULL;

5. return kasprintf(GFP_KERNEL, "snd/%s", dev_name(dev))

;

6. }

7. static int __init init_soundcore(void)

8. {

9. int rc;

10.

11. rc = init_oss_soundcore();

12. if (rc)

13. return rc;

14.

15. sound_class = class_create(THIS_MODULE, "sound");

16. if (IS_ERR(sound_class)) {

17. cleanup_oss_soundcore();

18. return PTR_ERR(sound_class);

19. }

20.

21. sound_class->devnode = sound_devnode;

22.

23. return 0;

24. }

由此可见，声卡的class将会出现在文件系统的/sys/class/sound/下面，并且，

sound_devnode()也决定了相应的设备节点也将会出现在/dev/snd/下面。

接下来的步骤，通过snd_device_register_all()注册所有挂在该声卡下的逻辑设

备，snd_device_register_all()实际上是通过snd_card的devices链表，遍历所

有的snd_device，并且调用snd_device的ops->dev_register()来实现各自设备

的注册的。

[c-sharp] view plain copy

1. if ((err = snd_device_register_all(card)) < 0)

2. return err;

最后就是建立一些相应的proc和sysfs下的文件或属性节点，代码就不贴了。

至此，整个声卡完成了建立过程。

3. Linux ALSA声卡驱动之三：PCM设备的创建

1. PCM是什么

PCM是英文Pulse-code modulation的缩写，中文译名是脉冲编码调制。我们

知道在现实生活中，人耳听到的声音是模拟信号，PCM就是要把声音从模拟转

换成数字信号的一种技术，他的原理简单地说就是利用一个固定的频率对模拟信

号进行采样，采样后的信号在波形上看就像一串连续的幅值不一的脉冲，把这些

脉冲的幅值按一定的精度进行量化，这些量化后的数值被连续地输出、传输、处

理或记录到存储介质中，所有这些组成了数字音频的产生过程。

图1.1 模拟音频的采样、量化

PCM信号的两个重要指标是采样频率和量化精度，目前，CD音频的采样频率

通常为44100Hz，量化精度是16bit。通常，播放音乐时，应用程序从存储介质

中读取音频数据（MP3、WMA、），经过解码后，最终送到音频驱动

程序中的就是PCM数据，反过来，在录音时，音频驱动不停地把采样所得的

PCM数据送回给应用程序，由应用程序完成压缩、存储等任务。所以，音频驱

动的两大核心任务就是：



playback 如何把用户空间的应用程序发过来的PCM数据，转化为人耳

可以辨别的模拟音频

capture 把mic拾取到得模拟信号，经过采样、量化，转换为PCM信

号送回给用户空间的应用程序



2. alsa-driver中的PCM中间层

ALSA已经为我们实现了功能强劲的PCM中间层，自己的驱动中只要实现一些

底层的需要访问硬件的函数即可。

要访问PCM的中间层代码，你首先要包含头文件，另外，如果

需要访问一些与 hw_param相关的函数，可能也要包含

。

每个声卡最多可以包含4个pcm的实例，每个pcm实例对应一个pcm设备文

件。pcm实例数量的这种限制源于linux设备号所占用的位大小，如果以后使用

64位的设备号，我们将可以创建更多的pcm实例。不过大多数情况下，在嵌入

式设备中，一个pcm实例已经足够了。

一个pcm实例由一个playback stream和一个capture stream组成，这两个

stream又分别有一个或多个substreams组成。

图2.1 声卡中的pcm结构

在嵌入式系统中，通常不会像图2.1中这么复杂，大多数情况下是一个声卡，一

个pcm实例，pcm下面有一个playback和capture stream，playback和capture

下面各自有一个substream。

下面一张图列出了pcm中间层几个重要的结构，他可以让我们从uml的角度看

一看这列结构的关系，理清他们之间的关系，对我们理解pcm中间层的实现方

式。

图2.2 pcm中间层的几个重要的结构体的关系

图



snd_pcm是挂在snd_card下面的一个snd_device

snd_pcm中的字段：streams[2]，该数组中的两个元素指向两个

snd_pcm_str结构，分别代表playback stream和capture stream

snd_pcm_str中的substream字段，指向snd_pcm_substream结构

snd_pcm_substream是pcm中间层的核心，绝大部分任务都是在

substream中处理，尤其是他的ops（snd_pcm_ops）字段，许多user

空间的应用程序通过alsa-lib对驱动程序的请求都是由该结构中的函数处

理。它的runtime字段则指向snd_pcm_runtime结构，snd_pcm_runtime

记录这substream的一些重要的软件和硬件运行环境和参数。



3. 新建一个pcm

alsa-driver的中间层已经为我们提供了新建pcm的api：

int snd_pcm_new(struct snd_card *card, const char *id, int device, int

playback_count, int capture_count,

struct snd_pcm ** rpcm);

参数device 表示目前创建的是该声卡下的第几个pcm，第一个pcm设备从0

开始。

参数playback_count 表示该pcm将会有几个playback substream。

参数capture_count 表示该pcm将会有几个capture substream。

另一个用于设置pcm操作函数接口的api：

void snd_pcm_set_ops(struct snd_pcm *pcm, int direction, struct

snd_pcm_ops *ops);

新建一个pcm可以用下面一张新建pcm的调用的序列图进行描述：

图3.1 新建pcm的序列图



snd_card_create pcm是声卡下的一个设备（部件），所以第一步是

要创建一个声卡



snd_pcm_new 调用该api创建一个pcm，才该api中会做以下事情

如果有，建立playback stream，相应的substream也同时建立

如果有，建立capture stream，相应的substream也同时建立

调用snd_device_new()把该pcm挂到声卡中，参数ops中的

dev_register字段指向了函数snd_pcm_dev_register，这个回调

函数会在声卡的注册阶段被调用。



snd_pcm_set_ops 设置操作该pcm的控制/操作接口函数，参数中的

snd_pcm_ops结构中的函数通常就是我们驱动要实现的函数

snd_card_register 注册声卡，在这个阶段会遍历声卡下的所有逻辑设

备，并且调用各设备的注册回调函数，对于pcm，就是第二步提到的

snd_pcm_dev_register函数，该回调函数建立了和用户空间应用程序

（alsa-lib）通信所用的设备文件节点:/dev/snd/pcmCxxDxxp和

/dev/snd/pcmCxxDxxc



4. 设备文件节点的建立（dev/snd/pcmCxxDxxp、pcmCxxDxxc）

4.1 struct snd_minor

每个snd_minor结构体保存了声卡下某个逻辑设备的上下文信息，他在逻辑设

备建立阶段被填充，在逻辑设备被使用时就可以从该结构体中得到相应的信息。

pcm设备也不例外，也需要使用该结构体。该结构体在include/sound/core.h中

定义。

[c-sharp] view plain copy

1. struct snd_minor {

2. int type; /* SNDRV_DEVICE_TYPE_XXX */

3. int card; /* card number */

4. int device; /* device number */

5. const struct file_operations *f_ops; /* file opera

tions */

6. void *private_data; /* private data for f_ops->op

en */

7. struct device *dev; /* device for sysfs */

8. };

在sound/sound.c中定义了一个snd_minor指针的全局数组：

[c-sharp] view plain copy

1. static struct snd_minor *snd_minors[256];

前面说过，在声卡的注册阶段（snd_card_register），会调用pcm的回调函数

snd_pcm_dev_register()，这个函数里会调用函数

snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device

)

2. {

3. ......

5. /* register pcm */

6. err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

7. pcm->device,

8. &snd_pcm_f_ops[cidx],

9. pcm, str, dev);

10. ......

11. }

我们再进入snd_register_device_for_dev()：

[c-sharp] view plain copy

1. int snd_register_device_for_dev(int type, struct snd_card

*card, int dev,

2. const struct file_operations *f_ops,

3. void *private_data,

4. const char *name, struct device *device)

5. {

6. int minor;

7. struct snd_minor *preg;

9. if (snd_BUG_ON(!name))

10. return -EINVAL;

11. preg = kmalloc(sizeof *preg, GFP_KERNEL);

12. if (preg == NULL)

13. return -ENOMEM;

14. preg->type = type;

15. preg->card = card ? card->number : -1;

16. preg->device = dev;

17. preg->f_ops = f_ops;

18. preg->private_data = private_data;

19. mutex_lock(&sound_mutex);

20. #ifdef CONFIG_SND_DYNAMIC_MINORS

21. minor = snd_find_free_minor();

22. #else

23. minor = snd_kernel_minor(type, card, dev);

24. if (minor >= 0 && snd_minors[minor])

25. minor = -EBUSY;

26. #endif

27. if (minor < 0) {

28. mutex_unlock(&sound_mutex);

29. kfree(preg);

30. return minor;

31. }

32. snd_minors[minor] = preg;

33. preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV

(major, minor),

34. private_data, "%s", name);

35. if (IS_ERR(preg->dev)) {

36. snd_minors[minor] = NULL;

37. mutex_unlock(&sound_mutex);

38. minor = PTR_ERR(preg->dev);

39. kfree(preg);

40. return minor;

41. }

42.

43. mutex_unlock(&sound_mutex);

44. return 0;

45. }



首先，分配并初始化一个snd_minor结构中的各字段

type：

SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK/SNDRV_DEVICE_

TYPE_PCM_CAPTURE



card: card的编号

device：pcm实例的编号，大多数情况为0

f_ops：snd_pcm_f_ops

private_data：指向该pcm的实例

根据type，card和pcm的编号，确定数组的索引值minor，minor也作

为pcm设备的此设备号

把该snd_minor结构的地址放入全局数组snd_minors[minor]中

最后，调用device_create创建设备节点



4.2 设备文件的建立

在4.1节的最后，设备文件已经建立，不过4.1节的重点在于snd_minors数组

的赋值过程，在本节中，我们把重点放在设备文件中。

回到pcm的回调函数snd_pcm_dev_register()中：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

2. {

3. int cidx, err;

4. char str[16];

5. struct snd_pcm *pcm;

6. struct device *dev;

8. pcm = device->device_data;

9. ......

10. for (cidx = 0; cidx < 2; cidx++) {

11. ......

12. switch (cidx) {

13. case SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK:

14. sprintf(str, "pcmC%iD%ip", pcm->card->number, pcm->de

vice);

15. devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK;

16. break;

17. case SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE:

18. sprintf(str, "pcmC%iD%ic", pcm->card->number, pcm->de

vice);

19. devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE;

20. break;

21. }

22. /* device pointer to use, pcm->dev takes precedence if

23. * it is assigned, otherwise fall back to card's device

24. * if possible */

25. dev = pcm->dev;

26. if (!dev)

27. dev = snd_card_get_device_link(pcm->card);

28. /* register pcm */

29. err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

30. pcm->device,

31. &snd_pcm_f_ops[cidx],

32. pcm, str, dev);

33. ......

34. }

35. ......

36. }

以上代码我们可以看出，对于一个pcm设备，可以生成两个设备文件，一个用

于playback，一个用于capture，代码中也确定了他们的命名规则：



playback -- pcmCxDxp，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就

是pcmC0D0p

capture -- pcmCxDxc，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是

pcmC0D0c



snd_pcm_f_ops

snd_pcm_f_ops是一个标准的文件系统file_operations结构数组，它的定义在

sound/core/pcm_native.c中：

[c-sharp] view plain copy

1. const struct file_operations snd_pcm_f_ops[2] = {

2. {

3. .owner = THIS_MODULE,

4. .write = snd_pcm_write,

5. .aio_write = snd_pcm_aio_write,

6. .open = snd_pcm_playback_open,

7. .release = snd_pcm_release,

8. .llseek = no_llseek,

9. .poll = snd_pcm_playback_poll,

10. .unlocked_ioctl = snd_pcm_playback_ioctl,

11. .compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

12. .mmap = snd_pcm_mmap,

13. .fasync = snd_pcm_fasync,

14. .get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_are

15. },

16. {

17. .owner = THIS_MODULE,

18. .read = snd_pcm_read,

19. .aio_read = snd_pcm_aio_read,

20. .open = snd_pcm_capture_open,

21. .release = snd_pcm_release,

22. .llseek = no_llseek,

23. .poll = snd_pcm_capture_poll,

24. .unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,

25. .compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

26. .mmap = snd_pcm_mmap,

27. .fasync = snd_pcm_fasync,

28. .get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_are

29. }

30. };

snd_pcm_f_ops作为snd_register_device_for_dev的参数被传入，并被记录在

snd_minors[minor]中的字段f_ops中。最后，在snd_register_device_for_dev

中创建设备节点：

[c-sharp] view plain copy

1. snd_minors[minor] = preg;

2. preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(majo

r, minor),

3. private_data, "%s", name);

4.3 层层深入，从应用程序到驱动层pcm

4.3.1 字符设备注册

在sound/core/sound.c中有alsa_sound_init()函数，定义如下：

[c-sharp] view plain copy

1. static int __init alsa_sound_init(void)

2. {

3. snd_major = major;

4. snd_ecards_limit = cards_limit;

5. if (register_chrdev(major, "alsa", &snd_fops)) {

6. snd_printk(KERN_ERR "unable to register native ma

jor device number %d/n", major);

7. return -EIO;

8. }

9. if (snd_info_init() < 0) {

10. unregister_chrdev(major, "alsa");

11. return -ENOMEM;

12. }

13. snd_info_minor_register();

14. return 0;

15. }

register_chrdev中的参数major与之前创建pcm设备是device_create时的

major是同一个，这样的结果是，当应用程序open设备文件/dev/snd/pcmCxDxp

时，会进入snd_fops的open回调函数，我们将在下一节中讲述open的过程。

4.3.2 打开pcm设备

从上一节中我们得知，open一个pcm设备时，将会调用snd_fops的open回

调函数，我们先看看snd_fops的定义：

[c-sharp] view plain copy

1. static const struct file_operations snd_fops =

2. {

3. .owner = THIS_MODULE,

4. .open = snd_open

5. };

跟入snd_open函数，它首先从inode中取出此设备号，然后以次设备号为索引，

从snd_minors全局数组中取出当初注册pcm设备时填充的snd_minor结构（参

看4.1节的内容），然后从snd_minor结构中取出pcm设备的f_ops，并且把

file->f_op替换为pcm设备的f_ops，紧接着直接调用pcm设备的f_ops->open()，

然后返回。因为file->f_op已经被替换，以后，应用程序的所有read/write/ioctl

调用都会进入pcm设备自己的回调函数中，也就是4.2节中提到的

snd_pcm_f_ops结构中定义的回调。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_open(struct inode *inode, struct file *fil

2. {

3. unsigned int minor = iminor(inode);

4. struct snd_minor *mptr = NULL;

5. const struct file_operations *old_fops;

6. int err = 0;

8. if (minor >= ARRAY_SIZE(snd_minors))

9. return -ENODEV;

10. mutex_lock(&sound_mutex);

11. mptr = snd_minors[minor];

12. if (mptr == NULL) {

13. mptr = autoload_device(minor);

14. if (!mptr) {

15. mutex_unlock(&sound_mutex);

16. return -ENODEV;

17. }

18. }

19. old_fops = file->f_op;

20. file->f_op = fops_get(mptr->f_ops);

21. if (file->f_op == NULL) {

22. file->f_op = old_fops;

23. err = -ENODEV;

24. }

25. mutex_unlock(&sound_mutex);

26. if (err < 0)

27. return err;

28.

29. if (file->f_op->open) {

30. err = file->f_op->open(inode, file);

31. if (err) {

32. fops_put(file->f_op);

33. file->f_op = fops_get(old_fops);

34. }

35. }

36. fops_put(old_fops);

37. return err;

38. }

下面的序列图展示了应用程序如何最终调用到snd_pcm_f_ops结构中的回调函

数：

图4.3.2.1 应用程序操作pcm设备

4. Linux ALSA声卡驱动之四：Control设备的创建

Control接口

Control接口主要让用户空间的应用程序（alsa-lib）可以访问和控制音频codec

芯片中的多路开关，滑动控件等。对于Mixer（混音）来说，Control接口显得

尤为重要，从ALSA 0.9.x版本开始，所有的mixer工作都是通过control接口的

API来实现的。

ALSA已经为AC97定义了完整的控制接口模型，如果你的Codec芯片只支持

AC97接口，你可以不用关心本节的内容。

定义了所有的Control API。如果你要为你的codec实现自己

的controls，请在代码中包含该头文件。

Controls的定义

要自定义一个Control，我们首先要定义3各回调函数：info，get和put。然后，

定义一个snd_kcontrol_new结构：

[c-sharp] view plain copy

1. static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata =

{

2. .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,

3. .name = "PCM Playback Switch",

4. .index = 0,

5. .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,

6. .private_value = 0xffff,

7. .info = my_control_info,

8. .get = my_control_get,

9. .put = my_control_put

10. };

11. iface字段指出了control的类型，alsa定义了几种类型

（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的类型是MIXER，当然

也可以定义属于全局的CARD类型，也可以定义属于某类设备的类型，

例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，这时需要在device和

subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号。

12.

13. name字段是该control的名字，从ALSA 0.9.x开始，control的名字是变

得比较重要，因为control的作用是按名字来归类的。ALSA已经预定义

了一些control的名字，我们再Control Name一节详细讨论。

14.

15. index字段用于保存该control的在该卡中的编号。如果声卡中有不止一

个codec，每个codec中有相同名字的control，这时我们可以通过index

来区分这些controls。当index为0时，则可以忽略这种区分策略。

16.

17. access字段包含了该control的访问类型。每一个bit代表一种访问类型，

这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。

18.

19. private_value字段包含了一个任意的长整数类型值。该值可以通过info，

get，put这几个回调函数访问。你可以自己决定如何使用该字段，例如可

以把它拆分成多个位域，又或者是一个指针，指向某一个数据结构。

20.

21. tlv字段为该control提供元数据。

Control的名字

control的名字需要遵循一些标准，通常可以分成3部分来定义control的名字：

源--方向--功能。



源，可以理解为该control的输入端，alsa已经预定义了一些常用的源，

例如：Master，PCM，CD，Line等等。



方向，代表该control的数据流向，例如：Playback，Capture，Bypass，

Bypass Capture等等，也可以不定义方向，这时表示该Control是双向的

（playback和capture）。



功能，根据control的功能，可以是以下字符串：Switch，Volume，Route

等等。

也有一些命名上的特例：



全局的capture和playback "Capture Source"，"Capture Volume"，

"Capture Switch"，它们用于全局的capture source，switch和volume。

同理，"Playback Volume"，"Playback Switch"，它们用于全局的输出

switch和volume。



Tone-controles 音调控制的开关和音量命名为：Tone Control - XXX，

例如，"Tone Control - Switch"，"Tone Control - Bass"，"Tone Control -

Center"。



3D controls 3D控件的命名规则：，"3D Control - Switch"，"3D Control

- Center"，"3D Control - Space"。



Mic boost 麦克风音量加强控件命名为："Mic Boost"或"Mic

Boost(6dB)"。

访问标志（ACCESS Flags）

Access字段是一个bitmask，它保存了改control的访问类型。默认的访问类型

是：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明该control支持读和

写操作。如果access字段没有定义（.access==0），此时也认为是READWRITE

类型。

如果是一个只读control，access应该设置为：

SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，这时，我们不必定义put回调函数。

类似地，如果是只写control，access应该设置为：

SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，这时，我们不必定义get回调函数。

如果control的值会频繁地改变（例如：电平表），我们可以使用VOLATILE类

型，这意味着该control会在没有通知的情况下改变，应用程序应该定时地查询

该control的值。

回调函数

info回调函数

info回调函数用于获取control的详细信息。它的主要工作就是填充通过参数传

入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型

control的info回调：

info回调函数用于获取control的详细信息。它的主要工作就是填充通过参数传

入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型

control的info回调：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_mono_info(struct snd_kcontrol *kcont

rol,

2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

3. {

4. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;

5. uinfo->count = 1;

6. uinfo-> = 0;

7. uinfo-> = 1;

8. return 0;

9. }

type字段指出该control的值类型，值类型可以是BOOLEAN, INTEGER,

ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count字段指出了改

control中包含有多少个元素单元，比如，立体声的音量control左右两个声道的

音量值，它的count字段等于2。value字段是一个联合体（union），value的

内容和control的类型有关。其中，boolean和integer类型是相同的。

ENUMERATED类型有些特殊。它的value需要设定一个字符串和字符串的索

引，请看以下例子：

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_enum_info(struct snd_kcontrol *kcont

rol,

2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo)

3. {

4. static char *texts[4] = {

5. "First", "Second", "Third", "Fourth"

6. };

7. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;

8. uinfo->count = 1;

9. uinfo-> = 4;

10. if (uinfo-> > 3)

11. uinfo-> = 3;

12. strcpy(uinfo->,

13. texts[uinfo->]);

14. return 0;

15. }

alsa已经为我们实现了一些通用的info回调函数，例如：

snd_ctl_boolean_mono_info()，snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。

get回调函数

该回调函数用于读取control的当前值，并返回给用户空间的应用程序。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol,

2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

3. {

4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

5. ucontrol->[0] = get_some_value(chi

p);

6. return 0;

7. }

value字段的赋值依赖于control的类型（如同info回调）。很多声卡的驱动利

用它存储硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask，这时，private_value字段可

以按以下例子进行设置：

.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);

然后，get回调函数可以这样实现：

static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{

int reg = kcontrol->private_value & 0xff;

int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;

int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;

....

//根据以上的值读取相应寄存器的值并填入value中

}

如果control的count字段大于1，表示control有多个元素单元，get回调函数

也应该为value填充多个数值。

put回调函数

put回调函数用于把应用程序的控制值设置到control中。

[c-sharp] view plain copy

1. static int snd_myctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol,

2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

3. {

4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);

5. int changed = 0;

6. if (chip->current_value !=

7. ucontrol->[0]) {

8. change_current_value(chip,

9. ucontrol->[0]);

10. changed = 1;

11. }

12. return changed;

13. }

如上述例子所示，当control的值被改变时，put回调必须要返回1，如果值没有

被改变，则返回0。如果发生了错误，则返回一个负数的错误号。

和get回调一样，当control的count大于1时，put回调也要处理多个control

中的元素值。

创建Controls

当把以上讨论的内容都准备好了以后，我们就可以创建我们自己的control了。

alsa-driver为我们提供了两个用于创建control的API：



snd_ctl_new1()

snd_ctl_add()

我们可以用以下最简单的方式创建control：

[c-sharp] view plain copy

1. err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));

2. if (err < 0)

3. return err;

在这里，my_control是一个之前定义好的snd_kcontrol_new对象，chip对象将

会被赋值在kcontrol->private_data字段，该字段可以在回调函数中访问。

snd_ctl_new1()会分配一个新的snd_kcontrol实例，并把my_control中相应的

值复制到该实例中，所以，在定义my_control时，通常我们可以加上__devinitdata

前缀。snd_ctl_add则把该control绑定到声卡对象card当中。

元数据（Metadata）

很多mixer control需要提供以dB为单位的信息，我们可以使用

DECLARE_TLV_xxx宏来定义一些包含这种信息的变量，然后把control的tlv.p

字段指向这些变量，最后，在access字段中加上

SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ标志，就像这样：

static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);

static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {

...

.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |

SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,

...

.tlv.p = db_scale_my_control,

};

DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定义的mixer control，它所代表的值按一个固

定的dB值的步长变化。该宏的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。

DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定义的mixer control，它的输出随值的变化而

线性变化。该宏的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。第二个参数是最大值，以0.01dB为单位。如果该control处于

最小值时会做出mute时，需要把第二个参数设为TLV_DB_GAIN_MUTE。

这两个宏实际上就是定义一个整形数组，所谓tlv，就是Type-Lenght-Value的

意思，数组的第0各元素代表数据的类型，第1个元素代表数据的长度，第三

个元素和之后的元素保存该变量的数据。

Control设备的建立

Control设备和PCM设备一样，都属于声卡下的逻辑设备。用户空间的应用程

序通过alsa-lib访问该Control设备，读取或控制control的控制状态，从而达到

控制音频Codec进行各种Mixer等控制操作。

Control设备的创建过程大体上和PCM设备的创建过程相同。详细的创建过程

可以参考本博的另一篇文章：Linux音频驱动之三：PCM设备的创建。下面我

们只讨论有区别的地方。

我们需要在我们的驱动程序初始化时主动调用snd_pcm_new()函数创建pcm设

备，而control设备则在snd_card_create()内被创建，snd_card_create()通过调

用snd_ctl_create()函数创建control设备节点。所以我们无需显式地创建control

设备，只要建立声卡，control设备被自动地创建。

和pcm设备一样，control设备的名字遵循一定的规则：controlCxx，这里的xx

代表声卡的编号。我们也可以通过代码正是这一点，下面的是

snd_ctl_dev_register()函数的代码：

[c-sharp] view plain copy

1. /*

2. * registration of the control device

3. */

4. static int snd_ctl_dev_register(struct snd_device *device

)

5. {

6. struct snd_card *card = device->device_data;

7. int err, cardnum;

8. char name[16];

10. if (snd_BUG_ON(!card))

11. return -ENXIO;

12. cardnum = card->number;

13. if (snd_BUG_ON(cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS

))

14. return -ENXIO;

15. /* control设备的名字 */

16. sprintf(name, "controlC%i", cardnum);

17. if ((err = snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CON

TROL, card, -1,

18. &snd_ctl_f_ops, card, name)) < 0)

19. return err;

20. return 0;

21. }

snd_ctl_dev_register()函数会在snd_card_register()中，即声卡的注册阶段被调

用。注册完成后，control设备的相关信息被保存在snd_minors[]数组中，用control

设备的此设备号作索引，即可在snd_minors[]数组中找出相关的信息。注册完成

后的数据结构关系可以用下图进行表述：

control设备的操作函数入口

用户程序需要打开control设备时，驱动程序通过snd_minors[]全局数组和此设

备号，可以获得snd_ctl_f_ops结构中的各个回调函数，然后通过这些回调函数

访问control中的信息和数据（最终会调用control的几个回调函数get，put，info）。

详细的代码我就不贴了，大家可以读一下代码：/sound/core/control.c。

5. Linux ALSA声卡驱动之五：移动设备中的ALSA（ASoC）

1. ASoC的由来

ASoC--ALSA System on Chip ，是建立在标准ALSA驱动层上，为了更好地支

持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。在ASoc出现之

前，内核对于SoC中的音频已经有部分的支持，不过会有一些局限性：



Codec驱动与SoC CPU的底层耦合过于紧密，这种不理想会导致代码

的重复，例如，仅是wm8731的驱动，当时Linux中有分别针对4个平

台的驱动代码。



音频事件没有标准的方法来通知用户，例如耳机、麦克风的插拔和检测，

这些事件在移动设备中是非常普通的，而且通常都需要特定于机器的代码

进行重新对音频路劲进行配置。



当进行播放或录音时，驱动会让整个codec处于上电状态，这对于PC

没问题，但对于移动设备来说，这意味着浪费大量的电量。同时也不支持

通过改变过取样频率和偏置电流来达到省电的目的。

ASoC正是为了解决上述种种问题而提出的，目前已经被整合至内核的代码树

中：sound/soc。ASoC不能单独存在，他只是建立在标准ALSA驱动上的一个，

它必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作。

2. 硬件架构

通常，就像软件领域里的抽象和重用一样，嵌入式设备的音频系统可以被划分为

板载硬件（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下图所示：

图2.1 音频系统结构



Machine 是指某一款机器，可以是某款设备，某款开发板，又或者是某

款智能手机，由此可以看出Machine几乎是不可重用的，每个Machine

上的硬件实现可能都不一样，CPU不一样，Codec不一样，音频的输入、

输出设备也不一样，Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一

个载体。



Platform 一般是指某一个SoC平台，比如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx

等等，与音频相关的通常包含该SoC中的时钟、DMA、I2S、PCM等等，

只要指定了SoC，那么我们可以认为它会有一个对应的Platform，它只

与SoC相关，与Machine无关，这样我们就可以把Platform抽象出来，

使得同一款SoC不用做任何的改动，就可以用在不同的Machine中。实

际上，把Platform认为是某个SoC更好理解。



Codec 字面上的意思就是编解码器，Codec里面包含了I2S接口、D/A、

A/D、Mixer、PA（功放），通常包含多种输入（Mic、Line-in、I2S、PCM）

和多个输出（耳机、喇叭、听筒，Line-out），Codec和Platform一样，

是可重用的部件，同一个Codec可以被不同的Machine使用。嵌入式

Codec通常通过I2C对内部的寄存器进行控制。

3. 软件架构

在软件层面，ASoC也把嵌入式设备的音频系统同样分为3大部分，Machine，

Platform和Codec。



Codec驱动 ASoC中的一个重要设计原则就是要求Codec驱动是平台

无关的，它包含了一些音频的控件（Controls），音频接口，DAMP（动

态音频电源管理）的定义和某些Codec IO功能。为了保证硬件无关性，

任何特定于平台和机器的代码都要移到Platform和Machine驱动中。所

有的Codec驱动都要提供以下特性：

Codec DAI 和 PCM的配置信息；

Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）；

Mixer和其他的音频控件；

Codec的ALSA音频操作接口；

必要时，也可以提供以下功能：

DAPM描述信息；

DAPM事件处理程序；

DAC数字静音控制



Platform驱动它包含了该SoC平台的音频DMA和音频接口的配置和

控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何与板子或机器相关

的代码。



Machine驱动 Machine驱动负责处理机器特有的一些控件和音频事件

（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的Platform

和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一起

才能完成整个设备的音频处理工作。

4. 数据结构

整个ASoC是由一些列数据结构组成，要搞清楚ASoC的工作机理，必须要理

解这一系列数据结构之间的关系和作用，下面的关系图展示了ASoC中重要的

数据结构之间的关联方式：

图4.1 Kernel-2.6.35-ASoC中各个结构的静态关系

ASoC把声卡实现为一个Platform Device，然后利用Platform_device结构中

的dev字段：a，它实际上指向一个snd_soc_device结构。可以认为

snd_soc_device是整个ASoC数据结构的根本，由他开始，引出一系列的数据

结构用于表述音频的各种特性和功能。snd_soc_device结构引出了

snd_soc_card和soc_codec_device两个结构，然后snd_soc_card又引出了

snd_soc_platform、snd_soc_dai_link和snd_soc_codec结构。如上所述，ASoC

被划分为Machine、Platform和Codec三大部分，如果从这些数据结构看来，

snd_codec_device和snd_soc_card代表着Machine驱动，snd_soc_platform

则代表着Platform驱动，snd_soc_codec和soc_codec_device则代表了Codec

驱动，而snd_soc_dai_link则负责连接Platform和Codec。

5. 3.0版内核对ASoC的改进

本来写这篇文章的时候参考的内核版本是2.6.35，不过有CSDN的朋友提出在

内核版本3.0版本中，ASoC做了较大的变化。故特意下载了3.0的代码，发现

确实有所变化，下面先贴出数据结构的静态关系图：

图5.1 Kernel 3.0中的ASoC数据结构

由上图我们可以看出，3.0中的数据结构更为合理和清晰，取消了

snd_soc_device结构，直接用snd_soc_card取代了它，并且强化了

snd_soc_pcm_runtime的作用，同时还增加了另外两个数据结构

snd_soc_codec_driver和snd_soc_platform_driver，用于明确代表Codec驱动

和Platform驱动。

后续的章节中将会逐一介绍Machine和Platform以及Codec驱动的工作细节和

关联。

1. Linux ALSA声卡驱动之六：ASoC架构中的Machine

前面一节的内容我们提到，ASoC被分为Machine、Platform和Codec三大部

分，其中的Machine驱动负责Platform和Codec之间的耦合以及部分和设备或

板子特定的代码，再次引用上一节的内容：Machine驱动负责处理机器特有的一

些控件和音频事件（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的

Platform和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一

起才能完成整个设备的音频处理工作。

ASoC的一切都从Machine驱动开始，包括声卡的注册，绑定Platform和Codec

驱动等等，下面就让我们从Machine驱动开始讨论吧。

1. 注册Platform Device

ASoC把声卡注册为Platform Device，我们以装配有WM8994的一款Samsung

的开发板SMDK为例子做说明，WM8994是一颗Wolfson生产的多功能Codec

芯片。

代码的位于：/sound/soc/samsung/smdk_wm8994.c，我们关注模块的初始化函

数：

[cpp] view plain copy

1. static int __init smdk_audio_init(void)

2. {

3. int ret;

5. smdk_snd_device = platform_device_alloc("soc-audio",

-1);

6. if (!smdk_snd_device)

7. return -ENOMEM;

9. platform_set_drvdata(smdk_snd_device, &smdk);

10.

11. ret = platform_device_add(smdk_snd_device);

12. if (ret)

13. platform_device_put(smdk_snd_device);

14.

15. return ret;

16. }

由此可见，模块初始化时，注册了一个名为soc-audio的Platform设备，同时把

smdk设到platform_device结构的a字段中，这里引出了第一个数据

结构snd_soc_card的实例smdk，他的定义如下：

[cpp] view plain copy

1. static struct snd_soc_dai_link smdk_dai[] = {

2. { /* Primary DAI i/f */

3. .name = "WM8994 AIF1",

4. .stream_name = "Pri_Dai",

5. .cpu_dai_name = "samsung-i2s.0",

6. .codec_dai_name = "wm8994-aif1",

7. .platform_name = "samsung-audio",

8. .codec_name = "wm8994-codec",

9. .init = smdk_wm8994_init_paiftx,

10. .ops = &smdk_ops,

11. }, { /* Sec_Fifo Playback i/f */

12. .name = "Sec_FIFO TX",

13. .stream_name = "Sec_Dai",

14. .cpu_dai_name = "samsung-i2s.4",

15. .codec_dai_name = "wm8994-aif1",

16. .platform_name = "samsung-audio",

17. .codec_name = "wm8994-codec",

18. .ops = &smdk_ops,

19. },

20. };

21.

22. static struct snd_soc_card smdk = {

23. .name = "SMDK-I2S",

24. .owner = THIS_MODULE,

25. .dai_link = smdk_dai,

26. .num_links = ARRAY_SIZE(smdk_dai),

27. };

通过snd_soc_card结构，又引出了Machine驱动的另外两个个数据结构：

snd_soc_dai_link（实例：smdk_dai[] ）



snd_soc_ops（实例：smdk_ops ）



其中，snd_soc_dai_link中，指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai

的名字，稍后Machine驱动将会利用这些名字去匹配已经在系统中注册的

platform，codec，dai，这些注册的部件都是在另外相应的Platform驱动和Codec

驱动的代码文件中定义的，这样看来，Machine驱动的设备初始化代码无非就是

选择合适Platform和Codec以及dai，用他们填充以上几个数据结构，然后注

册Platform设备即可。当然还要实现连接Platform和Codec的dai_link对应的

ops实现，本例就是smdk_ops，它只实现了hw_params函数：

smdk_hw_params。

2. 注册Platform Driver

按照Linux的设备模型，有platform_device，就一定会有platform_driver。ASoC

的platform_driver在以下文件中定义：sound/soc/soc-core.c。

还是先从模块的入口看起：

[cpp] view plain copy

1. static int __init snd_soc_init(void)

2. {

3. ......

4. return platform_driver_register(&soc_driver);

5. }

soc_driver的定义如下：

[cpp] view plain copy

1. /* ASoC platform driver */

2. static struct platform_driver soc_driver = {

3. .driver = {

4. .name = "soc-audio",

5. .owner = THIS_MODULE,

6. .pm = &soc_pm_ops,

7. },

8. .probe = soc_probe,

9. .remove = soc_remove,

10. };

我们看到platform_driver的name字段为soc-audio，正好与platform_device

中的名字相同，按照Linux的设备模型，platform总线会匹配这两个名字相同的

device和driver，同时会触发soc_probe的调用，它正是整个ASoC驱动初始

化的入口。

3. 初始化入口soc_probe()

soc_probe函数本身很简单，它先从platform_device参数中取出snd_soc_card，

然后调用snd_soc_register_card，通过snd_soc_register_card，为

snd_soc_pcm_runtime数组申请内存，每一个dai_link对应

snd_soc_pcm_runtime数组的一个单元，然后把snd_soc_card中的dai_link配

置复制到相应的snd_soc_pcm_runtime中，最后，大部分的工作都在

snd_soc_instantiate_card中实现，下面就看看snd_soc_instantiate_card做了

些什么：

该函数首先利用card->instantiated来判断该卡是否已经实例化，如果已经实例

化则直接返回，否则遍历每一对dai_link，进行codec、platform、dai的绑定工

作，下只是代码的部分选节，详细的代码请直接参考完整的代码树。

[cpp] view plain copy

1. /* bind DAIs */

2. for (i = 0; i < card->num_links; i++)

3. soc_bind_dai_link(card, i);

ASoC定义了三个全局的链表头变量：codec_list、dai_list、platform_list，系统

中所有的Codec、DAI、Platform都在注册时连接到这三个全局链表上。

soc_bind_dai_link函数逐个扫描这三个链表，根据card->dai_link[]中的名称进

行匹配，匹配后把相应的codec，dai和platform实例赋值到card->rtd[]中

（snd_soc_pcm_runtime）。经过这个过程后，snd_soc_pcm_runtime：

（card->rtd）中保存了本Machine中使用的Codec，DAI和Platform驱动的信

息。

snd_soc_instantiate_card接着初始化Codec的寄存器缓存，然后调用标准的

alsa函数创建声卡实例：

[cpp] view plain copy

1. /* card bind complete so register a sound card */

2. ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_S

TR1,

3. card->owner, 0, &card->snd_card);

4. card->snd_card->dev = card->dev;

6. card->_level = SND_SOC_BIAS_OFF;

7. card-> = card->dev;

8. card-> = card;

9. list_add(&card->, &card->dapm_list);

然后，依次调用各个子结构的probe函数：

[cpp] view plain copy

/* initialise the sound card only once */

if (card->probe) {

ret = card->probe(card);

if (ret < 0)

goto card_probe_error;

}

/* early DAI link probe */

for (order = SND_SOC_COMP_ORDER_FIRST; order <= SND_SOC_COMP_ORDE

R_LAST;

10. order++) {

11. for (i = 0; i < card->num_links; i++) {

12. ret = soc_probe_dai_link(card, i, order);

13. if (ret < 0) {

14. pr_err("asoc: failed to instantiate card %s: %dn",

15. card->name, ret);

16. goto probe_dai_err;

17. }

18. }

19. }

20.

21. for (i = 0; i < card->num_aux_devs; i++) {

22. ret = soc_probe_aux_dev(card, i);

23. if (ret < 0) {

24. pr_err("asoc: failed to add auxiliary devices %s: %dn",

25. card->name, ret);

26. goto probe_aux_dev_err;

27. }

28. }

在上面的soc_probe_dai_link()函数中做了比较多的事情，把他展开继续讨论：

1. static int soc_probe_dai_link(struct snd_soc_card *card, int num,

int order)

2. {

3. ......

4. /* set default power off timeout */

5. rtd->pmdown_time = pmdown_time;

7. /* probe the cpu_dai */

8. if (!cpu_dai->probed &&

9. cpu_dai->driver->probe_order == order) {

10.

11. if (cpu_dai->driver->probe) {

12. ret = cpu_dai->driver->probe(cpu_dai);

13. }

14. cpu_dai->probed = 1;

15. /* mark cpu_dai as probed and add to card dai list */

16. list_add(&cpu_dai->card_list, &card->dai_dev_list);

17. }

18.

19. /* probe the CODEC */

20. if (!codec->probed &&

21. codec->driver->probe_order == order) {

22. ret = soc_probe_codec(card, codec);

23. }

24.

25. /* probe the platform */

26. if (!platform->probed &&

27. platform->driver->probe_order == order) {

28. ret = soc_probe_platform(card, platform);

29. }

30.

31. /* probe the CODEC DAI */

32. if (!codec_dai->probed && codec_dai->driver->probe_order == o

rder) {

33. if (codec_dai->driver->probe) {

34. ret = codec_dai->driver->probe(codec_dai);

35. }

36.

37. /* mark codec_dai as probed and add to card dai list */

38. codec_dai->probed = 1;

39. list_add(&codec_dai->card_list, &card->dai_dev_list);

40. }

41.

42. /* complete DAI probe during last probe */

43. if (order != SND_SOC_COMP_ORDER_LAST)

44. return 0;

45.

46. ret = soc_post_component_init(card, codec, num, 0);

47. if (ret)

48. return ret;

49. ......

50. /* create the pcm */

51. ret = soc_new_pcm(rtd, num);

52. ........

53. return 0;

54. }

该函数出了挨个调用了codec，dai和platform驱动的probe函数外，在最后还

调用了soc_new_pcm()函数用于创建标准alsa驱动的pcm逻辑设备。现在把该

函数的部分代码也贴出来：

1. /* create a new pcm */

2. int soc_new_pcm(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd, int num)

3. {

4. ......

5. struct snd_pcm_ops *soc_pcm_ops = &rtd->ops;

7. soc_pcm_ops->open = soc_pcm_open;

8. soc_pcm_ops->close = soc_pcm_close;

9. soc_pcm_ops->hw_params = soc_pcm_hw_params;

10. soc_pcm_ops->hw_free = soc_pcm_hw_free;

11. soc_pcm_ops->prepare = soc_pcm_prepare;

12. soc_pcm_ops->trigger = soc_pcm_trigger;

13. soc_pcm_ops->pointer = soc_pcm_pointer;

14.

15. ret = snd_pcm_new(rtd->card->snd_card, new_name,

16. num, playback, capture, &pcm);

17.

18. /* DAPM dai link stream work */

19. INIT_DELAYED_WORK(&rtd->delayed_work, close_delayed_

work);

20.

21. rtd->pcm = pcm;

22. pcm->private_data = rtd;

23. if (platform->driver->ops) {

24. soc_pcm_ops->mmap = platform->driver->ops->mmap;

25. soc_pcm_ops->pointer = platform->driver->ops->po

inter;

26. soc_pcm_ops->ioctl = platform->driver->ops->ioct

27. soc_pcm_ops->copy = platform->driver->ops->copy;

28. soc_pcm_ops->silence = platform->driver->ops->si

lence;

29. soc_pcm_ops->ack = platform->driver->ops->ack;

30. soc_pcm_ops->page = platform->driver->ops->page;

31. }

32.

33. if (playback)

34. snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK,

soc_pcm_ops);

35.

36. if (capture)

37. snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, s

oc_pcm_ops);

38.

39. if (platform->driver->pcm_new) {

40. ret = platform->driver->pcm_new(rtd);

41. if (ret < 0) {

42. pr_err("asoc: platform pcm constructor faile

dn");

43. return ret;

44. }

45. }

46.

47. pcm->private_free = platform->driver->pcm_free;

48. return ret;

49. }

该函数首先初始化snd_soc_runtime中的snd_pcm_ops字段，也就是rtd->ops

中的部分成员，例如open，close，hw_params等，紧接着调用标准alsa驱动

中的创建pcm的函数snd_pcm_new()创建声卡的pcm实例，pcm的

private_data字段设置为该runtime变量rtd，然后用platform驱动中的

snd_pcm_ops替换部分pcm中的snd_pcm_ops字段，最后，调用platform驱

动的pcm_new回调，该回调实现该platform下的dma内存申请和dma初始化

等相关工作。到这里，声卡和他的pcm实例创建完成。

回到snd_soc_instantiate_card函数，完成snd_card和snd_pcm的创建后，接

着对dapm和dai支持的格式做出一些初始化合设置工作后，调用

了 card->late_probe(card)进行一些最后的初始化合设置工作，最后则是调用标

准alsa驱动的声卡注册函数对声卡进行注册：

1. if (card->late_probe) {

2. ret = card->late_probe(card);

3. if (ret < 0) {

4. dev_err(card->dev, "%s late_probe() failed: %dn"

5. card->name, ret);

6. goto probe_aux_dev_err;

7. }

8. }

10. snd_soc_dapm_new_widgets(&card->dapm);

11.

12. if (card->fully_routed)

13. list_for_each_entry(codec, &card->codec_dev_list, ca

rd_list)

14. snd_soc_dapm_auto_nc_codec_pins(codec);

15.

16. ret = snd_card_register(card->snd_card);

17. if (ret < 0) {

18. printk(KERN_ERR "asoc: failed to register soundcard

for %sn", card->name);

19. goto probe_aux_dev_err;

20. }

至此，整个Machine驱动的初始化已经完成，通过各个子结构的probe调用，

实际上，也完成了部分Platfrom驱动和Codec驱动的初始化工作，整个过程可

以用一下的序列图表示：

图3.1 基于3.0内核 soc_probe序列图

下面的序列图是本文章第一个版本，基于内核2.6.35，大家也可以参考一下两个

版本的差异：

图3.2 基于2.6.35 soc_probe序

列图

7. Linux ALSA声卡驱动之七：ASoC架构中的Codec

1. Codec简介

在移动设备中，Codec的作用可以归结为4种，分别是：

对PCM等信号进行D/A转换，把数字的音频信号转换为模拟信号



对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音

信号转变CPU能够处理的数字信号



对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话

时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的



对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等



ASoC对Codec的这些功能都定义好了一些列相应的接口，以方便地对Codec

进行控制。ASoC对Codec驱动的一个基本要求是：驱动程序的代码必须要做

到平台无关性，以方便同一个Codec的代码不经修改即可用在不同的平台上。

以下的讨论基于wolfson的Codec芯片WM8994，kernel的版本3.3.x。

2. ASoC中对Codec的数据抽象

描述Codec的最主要的几个数据结构分别是：snd_soc_codec，

snd_soc_codec_driver，snd_soc_dai，snd_soc_dai_driver，其中的snd_soc_dai

和snd_soc_dai_driver在ASoC的Platform驱动中也会使用到，Platform和

Codec的DAI通过snd_soc_dai_link结构，在Machine驱动中进行绑定连接。

下面我们先看看这几个结构的定义，这里我只贴出我要关注的字段，详细的定义

请参照：/include/sound/soc.h。

snd_soc_codec：

1. /* SoC Audio Codec device */

2. struct snd_soc_codec {

3. const char *name; /* Codec的名字*/

4. struct device *dev; /* 指向Codec设备的指针 */

5. const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱

动的指针 */

6. struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动的card实

例 */

7. int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数，目前越来越多的Codec带有多

个I2S或者是PCM接口 */

8. int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是

volatile */

9. int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

读 */

10. int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

写 */

11.

12. /* runtime */

13. ......

14. /* codec IO */

15. void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制，通常和

read，write字段联合使用 */

16. enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI，

SND_SOC_I2C，SND_SOC_REGMAP中的一种 */

17. unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);

/* 读取Codec寄存器的函数 */

18. int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned i

nt); /* 写入Codec寄存器的函数 */

19. /* dapm */

20. struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用于DAPM控件 */

21. };

snd_soc_codec_driver:

1. /* codec driver */

2. struct snd_soc_codec_driver {

3. /* driver ops */

4. int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驱动的probe函

数，由snd_soc_instantiate_card回调 */

5. int (*remove)(struct snd_soc_codec *);

int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */

int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */

/* Default control and setup, added after probe() is run */

10. const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音频控件指针 */

11. const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指

针 */

12. const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指

针 */

13.

14. /* codec wide operations */

15. int (*set_sysclk)(...); /* 时钟配置函数 */

16. int (*set_pll)(...); /* 锁相环配置函数 */

17.

18. /* codec IO */

19. unsigned int (*read)(...); /* 读取codec寄存器函数 */

20. int (*write)(...); /* 写入codec寄存器函数 */

21. int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是

volatile */

22. int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

读 */

23. int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可

写 */

24.

25. /* codec bias level */

26. int (*set_bias_level)(...); /* 偏置电压配置函数 */

27.

28. };

snd_soc_dai:

* Digital Audio Interface runtime data.

* Holds runtime data for a DAI.

struct snd_soc_dai {

7. const char *name; /* dai的名字 */

8. struct device *dev; /* 设备指针 */

10. /* driver ops */

11. struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驱动结构的指

针 */

12.

13. /* DAI runtime info */

14. unsigned int capture_active:1; /* stream is in use */

15. unsigned int playback_active:1; /* stream is in use */

16.

17. /* DAI DMA data */

18. void *playback_dma_data; /* 用于管理playback dma */

19. void *capture_dma_data; /* 用于管理capture dma */

20.

21. /* parent platform/codec */

22. union {

23. struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai，指向

所绑定的平台 */

24. struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所绑定

的codec */

25. };

26. struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动中的crad实

例 */

27. };

snd_soc_dai_driver:

1. /*

2. * Digital Audio Interface Driver.

3. *

4. * Describes the Digital Audio Interface in terms of its

ALSA, DAI and AC97

5. * operations and capabilities. Codec and platform driver

s will register this

6. * structure for every DAI they have.

7. *

8. * This structure covers the clocking, formating and ALSA

operations for each

9. * interface.

10. */

11. struct snd_soc_dai_driver {

12. /* DAI description */

13. const char *name; /* dai驱动名字 */

14.

15. /* DAI driver callbacks */

16. int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驱动的

probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */

17. int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);

18. int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 电源管

理 */

19. int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);

20.

21. /* ops */

22. const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的

snd_soc_dai_ops结构 */

23.

24. /* DAI capabilities */

25. struct snd_soc_pcm_stream capture; /* 描述capture的

能力 */

26. struct snd_soc_pcm_stream playback; /* 描述playback

的能力 */

27. };

snd_soc_dai_ops用于实现该dai的控制盒参数配置：

1. struct snd_soc_dai_ops {

2. /*

3. * DAI clocking configuration, all optional.

4. * Called by soc_card drivers, normally in their hw_p

arams.

5. */

6. int (*set_sysclk)(...);

7. int (*set_pll)(...);

8. int (*set_clkdiv)(...);

9. /*

10. * DAI format configuration

11. * Called by soc_card drivers, normally in their hw_

params.

12. */

13. int (*set_fmt)(...);

14. int (*set_tdm_slot)(...);

15. int (*set_channel_map)(...);

16. int (*set_tristate)(...);

17. /*

18. * DAI digital mute - optional.

19. * Called by soc-core to minimise any pops.

20. */

21. int (*digital_mute)(...);

22. /*

23. * ALSA PCM audio operations - all optional.

24. * Called by soc-core during audio PCM operations.

25. */

26. int (*startup)(...);

27. void (*shutdown)(...);

28. int (*hw_params)(...);

29. int (*hw_free)(...);

30. int (*prepare)(...);

31. int (*trigger)(...);

32. /*

33. * For hardware based FIFO caused delay reporting.

34. * Optional.

35. */

36. snd_pcm_sframes_t (*delay)(...);

37. };

3. Codec的注册

因为Codec驱动的代码要做到平台无关性，要使得Machine驱动能够使用该

Codec，Codec驱动的首要任务就是确定snd_soc_codec和snd_soc_dai的实

例，并把它们注册到系统中，注册后的codec和dai才能为Machine驱动所用。

以WM8994为例，对应的代码位置：/sound/soc/codecs/wm8994.c，模块的入

口函数注册了一个platform driver：

1. static struct platform_driver wm8994_codec_driver = {

2. .driver = {

3. .name = "wm8994-codec",

4. .owner = THIS_MODULE,

5. },

6. .probe = wm8994_probe,

7. .remove = __devexit_p(wm8994_remove),

8. };

10. module_platform_driver(wm8994_codec_driver);

有platform driver，必定会有相应的platform device，这个platform device

的来源后面再说，显然，platform driver注册后，probe回调将会被调用，这

里是wm8994_probe函数：

1. static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device

*pdev)

2. {

3. return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_

dev_wm8994,

4. wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));

5. }

其中，soc_codec_dev_wm8994和wm8994_dai的定义如下（代码中定义了3

个dai，这里只列出第一个）：

[html] view plain copy

1. static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_wm8994 =

{

2. .probe = wm8994_codec_probe,

3. .remove = wm8994_codec_remove,

4. .suspend = wm8994_suspend,

5. .resume = wm8994_resume,

6. .set_bias_level = wm8994_set_bias_level,

7. .reg_cache_size = WM8994_MAX_REGISTER,

8. .volatile_register = wm8994_soc_volatile,

9. };

[html] view plain copy

1. static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = {

2. {

3. .name = "wm8994-aif1",

4. .id = 1,

5. .playback = {

6. .stream_name = "AIF1 Playback",

7. .channels_min = 1,

8. .channels_max = 2,

9. .rates = WM8994_RATES,

10. .formats = WM8994_FORMATS,

11. },

12. .capture = {

13. .stream_name = "AIF1 Capture",

14. .channels_min = 1,

15. .channels_max = 2,

16. .rates = WM8994_RATES,

17. .formats = WM8994_FORMATS,

18. },

19. .ops = &wm8994_aif1_dai_ops,

20. },

21. ......

22. }

可见，Codec驱动的第一个步骤就是定义snd_soc_codec_driver和

snd_soc_dai_driver的实例，然后调用snd_soc_register_codec函数对Codec

进行注册。进入snd_soc_register_codec函数看看：

首先，它申请了一个snd_soc_codec结构的实例：

1. codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL)

;

确定codec的名字，这个名字很重要，Machine驱动定义的snd_soc_dai_link

中会指定每个link的codec和dai的名字，进行匹配绑定时就是通过和这里的

名字比较，从而找到该Codec的！

1. /* create CODEC component name */

2. codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);

然后初始化它的各个字段，多数字段的值来自上面定义的

snd_soc_codec_driver的实例soc_codec_dev_wm8994：

1. codec->write = codec_drv->write;

2. codec->read = codec_drv->read;

3. codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;

4. codec->readable_register = codec_drv->readable_register;

5. codec->writable_register = codec_drv->writable_register;

6. codec->_level = SND_SOC_BIAS_OFF;

7. codec-> = dev;

8. codec-> = codec;

9. codec->_notifier = codec_drv->seq_notifier;

10. codec->_event = codec_drv->stream_event;

11. codec->dev = dev;

12. codec->driver = codec_drv;

13. codec->num_dai = num_dai;

在做了一些寄存器缓存的初始化和配置工作后，通过snd_soc_register_dais函

数对本Codec的dai进行注册：

1. /* register any DAIs */

2. if (num_dai) {

3. ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);

4. if (ret < 0)

5. goto fail;

6. }

最后，它把codec实例链接到全局链表codec_list中，并且调用

snd_soc_instantiate_cards是函数触发Machine驱动进行一次匹配绑定操作：

1. list_add(&codec->list, &codec_list);

2. snd_soc_instantiate_cards();

上面的snd_soc_register_dais函数其实也是和snd_soc_register_codec类似，

显示为每个snd_soc_dai实例分配内存，确定dai的名字，用snd_soc_dai_driver

实例的字段对它进行必要初始化，最后把该dai链接到全局链表dai_list中，和

Codec一样，最后也会调用snd_soc_instantiate_cards函数触发一次匹配绑定

的操作。

图3.1 dai的注册

关于snd_soc_instantiate_cards函数，请参阅另一篇博文：Linux音频驱动之六：

ASoC架构中的Machine。

4. mfd设备

前面已经提到，codec驱动把自己注册为一个platform driver，那对应的platform

device在哪里定义？答案是在以下代码文件中：/drivers/mfd/wm8994-core.c。

WM8994本身具备多种功能，除了codec外，它还有作为LDO和GPIO使用，

这几种功能共享一些IO和中断资源，linux为这种设备提供了一套标准的实现方

法：mfd设备。其基本思想是为这些功能的公共部分实现一个父设备，以便共享

某些系统资源和功能，然后每个子功能实现为它的子设备，这样既共享了资源和

代码，又能实现合理的设备层次结构，主要利用到的API就是：

mfd_add_devices()，mfd_remove_devices()，mfd_cell_enable()，

mfd_cell_disable()，mfd_clone_cell()。

回到wm8994-core.c中，因为WM8994使用I2C进行内部寄存器的存取，它首

先注册了一个I2C驱动：

[html] view plain copy

1. static struct i2c_driver wm8994_i2c_driver = {

2. .driver = {

3. .name = "wm8994",

4. .owner = THIS_MODULE,

5. .pm = &wm8994_pm_ops,

6. .of_match_table = wm8994_of_match,

7. },

8. .probe = wm8994_i2c_probe,

9. .remove = wm8994_i2c_remove,

10. .id_table = wm8994_i2c_id,

11. };

12.

13. static int __init wm8994_i2c_init(void)

14. {

15. int ret;

16.

17. ret = i2c_add_driver(&wm8994_i2c_driver);

18. if (ret != 0)

19. pr_err("Failed to register wm8994 I2C driver: %d

n", ret);

20.

21. return ret;

22. }

23. module_init(wm8994_i2c_init);

进入wm8994_i2c_probe()函数，它先申请了一个wm8994结构的变量，该变量

被作为这个I2C设备的driver_data使用，上面已经讲过，codec作为它的子设

备，将会取出并使用这个driver_data。接下来，本函数利用regmap_init_i2c()

初始化并获得一个regmap结构，该结构主要用于后续基于regmap机制的寄存

器I/O，关于regmap我们留在后面再讲。最后，通过wm8994_device_init()来

添加mfd子设备：

1. static int wm8994_i2c_probe(struct i2c_client *i2c,

2. const struct i2c_device_id *id)

3. {

4. struct wm8994 *wm8994;

5. int ret;

6. wm8994 = devm_kzalloc(&i2c->dev, sizeof(struct wm8994

), GFP_KERNEL);

7. i2c_set_clientdata(i2c, wm8994);

8. wm8994->dev = &i2c->dev;

9. wm8994->irq = i2c->irq;

10. wm8994->type = id->driver_data;

11. wm8994->regmap = regmap_init_i2c(i2c, &wm8994_base_r

egmap_config);

12.

13. return wm8994_device_init(wm8994, i2c->irq);

14. }

继续进入wm8994_device_init()函数，它首先为两个LDO添加mfd子设备：

1. /* Add the on-chip regulators first for bootstrapping */

2. ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,

3. wm8994_regulator_devs,

4. ARRAY_SIZE(wm8994_regulator_devs),

5. NULL, 0);

因为WM1811，WM8994，WM8958三个芯片功能类似，因此这三个芯片都使用了

WM8994的代码，所以wm8994_device_init()接下来根据不同的芯片型号做了一

些初始化动作，这部分的代码就不贴了。接着，从platform_data中获得部分配

置信息：

1. if (pdata) {

2. wm8994->irq_base = pdata->irq_base;

3. wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base;

5. /* GPIO configuration is only applied if it's non-zer

o */

6. ......

7. }

最后，初始化irq，然后添加codec子设备和gpio子设备：

1. wm8994_irq_init(wm8994);

3. ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,

4. wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs),

5. NULL, 0);

经过以上这些处理后，作为父设备的I2C设备已经准备就绪，它的下面挂着4

个子设备：ldo-0，ldo-1，codec，gpio。其中，codec子设备的加入，它将会和

前面所讲codec的platform driver匹配，触发probe回调完成下面所说的codec

驱动的初始化工作。

5. Codec初始化

Machine驱动的初始化，codec和dai的注册，都会调用

snd_soc_instantiate_cards()进行一次声卡和codec，dai，platform的匹配绑定

过程，这里所说的绑定，正如Machine驱动一文中所描述，就是通过3个全局

链表，按名字进行匹配，把匹配的codec，dai和platform实例赋值给声卡每对

dai的snd_soc_pcm_runtime变量中。一旦绑定成功，将会使得codec和dai

驱动的probe回调被调用，codec的初始化工作就在该回调中完成。对于

WM8994，该回调就是wm8994_codec_probe函数：

图

5.1 wm8994_codec_probe



取出父设备的driver_data，其实就是上一节的wm8994结构变量，取出

其中的regmap字段，复制到codec的control_data字段中；

申请一个wm8994_priv私有数据结构，并把它设为codec设备的

driver_data；

通过snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io，完成这一步后，

就可以使用API：snd_soc_read()，snd_soc_write()对codec的寄存器进

行读写了；

把父设备的driver_data（struct wm8994）和platform_data保存到私有

结构wm8994_priv中；

因为要同时支持3个芯片型号，这里要根据芯片的型号做一些特定的初始

化工作；

申请必要的几个中断；

设置合适的偏置电平；

通过snd_soc_update_bits修改某些寄存器；

根据父设备的platform_data，完成特定于平台的初始化配置；

添加必要的control，dapm部件进而dapm路由信息；

至此，codec驱动的初始化完成。

5. regmap-io

我们知道，要想对codec进行控制，通常都是通过读写它的内部寄存器完成的，

读写的接口通常是I2C或者是SPI接口，不过每个codec芯片寄存器的比特位

组成都有所不同，寄存器地址的比特位也有所不同。例如WM8753的寄存器地

址是7bits，数据是9bits，WM8993的寄存器地址是8bits，数据也是16bits，

而WM8994的寄存器地址是16bits，数据也是16bits。在kernel3.1版本，内核

引入了一套regmap机制和相关的API，这样就可以用统一的操作来实现对这些

多样的寄存器的控制。regmap使用起来也相对简单：

为codec定义一个regmap_config结构实例，指定codec寄存器的地址

和数据位等信息；



根据codec的控制总线类型，调用以下其中一个函数，得到一个指向

regmap结构的指针：

struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct

regmap_config *config);

struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *dev, const

struct regmap_config *config);



把获得的regmap结构指针赋值给codec->control_data；



调用soc-io的api：snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap

进行关联；



完成以上步骤后，codec驱动就可以使用诸如snd_soc_read、snd_soc_write、

snd_soc_update_bits等API对codec的寄存器进行读写了。

8. Linux ALSA声卡驱动之八：ASoC架构中的Platform

1. Platform驱动在ASoC中的作用

前面几章内容已经说过，ASoC被分为Machine，Platform和Codec三大部件，

Platform驱动的主要作用是完成音频数据的管理，最终通过CPU的数字音频接

口（DAI）把音频数据传送给Codec进行处理，最终由Codec输出驱动耳机或

者是喇叭的音信信号。在具体实现上，ASoC有把Platform驱动分为两个部分：

snd_soc_platform_driver和snd_soc_dai_driver。其中，platform_driver负责管

理音频数据，把音频数据通过dma或其他操作传送至cpu dai中，dai_driver则

主要完成cpu一侧的dai的参数配置，同时也会通过一定的途径把必要的dma

等参数与snd_soc_platform_driver进行交互。

2. snd_soc_platform_driver的注册

通常，ASoC把snd_soc_platform_driver注册为一个系统的platform_driver，

不要被这两个相像的术语所迷惑，前者只是针对ASoC子系统的，后者是来自

Linux的设备驱动模型。我们要做的就是：

定义一个snd_soc_platform_driver结构的实例；



在platform_driver的probe回调中利用ASoC的API：

snd_soc_register_platform()注册上面定义的实例；



实现snd_soc_platform_driver中的各个回调函数；



以kernel3.3中的/sound/soc/samsung/dma.c为例：

[cpp] view plain copy

1. static struct snd_soc_platform_driver samsung_asoc_platfo

rm = {

2. .ops = &dma_ops,

3. .pcm_new = dma_new,

4. .pcm_free = dma_free_dma_buffers,

5. };

7. static int __devinit samsung_asoc_platform_probe(struct p

latform_device *pdev)

8. {

9. return snd_soc_register_platform(&pdev->dev, &samsung

_asoc_platform);

10. }

11.

12. static int __devexit samsung_asoc_platform_remove(struct

platform_device *pdev)

13. {

14. snd_soc_unregister_platform(&pdev->dev);

15. return 0;

16. }

17.

18. static struct platform_driver asoc_dma_driver = {

19. .driver = {

20. .name = "samsung-audio",

21. .owner = THIS_MODULE,

22. },

23.

24. .probe = samsung_asoc_platform_probe,

25. .remove = __devexit_p(samsung_asoc_platform_remove),

26. };

27.

28. module_platform_driver(asoc_dma_driver);

snd_soc_register_platform() 该函数用于注册一个snd_soc_platform，只有注

册以后，它才可以被Machine驱动使用。它的代码已经清晰地表达了它的实现

过程：



为snd_soc_platform实例申请内存；

从platform_device中获得它的名字，用于Machine驱动的匹配工作；

初始化snd_soc_platform的字段；

把snd_soc_platform实例连接到全局链表platform_list中；

调用snd_soc_instantiate_cards，触发声卡的machine、platform、codec、

dai等的匹配工作；

3. cpu的snd_soc_dai driver驱动的注册

dai驱动通常对应cpu的一个或几个I2S/PCM接口，与snd_soc_platform一样，

dai驱动也是实现为一个platform driver，实现一个dai驱动大致可以分为以下几

个步骤：

定义一个snd_soc_dai_driver结构的实例；



在对应的platform_driver中的probe回调中通过API：

snd_soc_register_dai或者snd_soc_register_dais，注册snd_soc_dai

实例；



实现snd_soc_dai_driver结构中的probe、suspend等回调；



实现snd_soc_dai_driver结构中的snd_soc_dai_ops字段中的回调函数；



snd_soc_register_dai 这个函数在上一篇介绍codec驱动的博文中已有介绍，

请参考：Linux ALSA声卡驱动之七：ASoC架构中的Codec。

snd_soc_dai 该结构在snd_soc_register_dai函数中通过动态内存申请获得，

简要介绍一下几个重要字段：

driver 指向关联的snd_soc_dai_driver结构，由注册时通过参数传入；



playback_dma_data 用于保存该dai播放stream的dma信息，例如dma

的目标地址，dma传送单元大小和通道号等；



capture_dma_data 同上，用于录音stream；



platform 指向关联的snd_soc_platform结构；



snd_soc_dai_driver 该结构需要自己根据不同的soc芯片进行定义，关键字

段介绍如下：



probe、remove 回调函数，分别在声卡加载和卸载时被调用；

suspend、resume 电源管理回调函数；

ops 指向snd_soc_dai_ops结构，用于配置和控制该dai；

playback snd_soc_pcm_stream结构，用于指出该dai支持的声道数，

码率，数据格式等能力；

capture snd_soc_pcm_stream结构，用于指出该dai支持的声道数，码

率，数据格式等能力；

4. snd_soc_dai_driver中的ops字段

ops字段指向一个snd_soc_dai_ops结构，该结构实际上是一组回调函数的集

合，dai的配置和控制几乎都是通过这些回调函数来实现的，这些回调函数基本

可以分为3大类，驱动程序可以根据实际情况实现其中的一部分：

工作时钟配置函数通常由machine驱动调用：



set_sysclk 设置dai的主时钟；

set_pll 设置PLL参数；

set_clkdiv 设置分频系数；

dai的格式配置函数通常由machine驱动调用：

set_fmt 设置dai的格式；

set_tdm_slot 如果dai支持时分复用，用于设置时分复用的slot；

set_channel_map 声道的时分复用映射设置；

set_tristate 设置dai引脚的状态，当与其他dai并联使用同一引脚时需

要使用该回调；

标准的snd_soc_ops回调通常由soc-core在进行PCM操作时调用：



startup

shutdown

hw_params

hw_free

prepare

trigger

抗pop，pop声由soc-core调用：



digital_mute

以下这些api通常被machine驱动使用，machine驱动在他的snd_pcm_ops字

段中的hw_params回调中使用这些api：



snd_soc_dai_set_fmt() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_fmt回调；

snd_soc_dai_set_pll() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_pll回调；



snd_soc_dai_set_sysclk() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_sysclk回调；



snd_soc_dai_set_clkdiv() 实际上会调用snd_soc_dai_ops或者codec

driver中的set_clkdiv回调；



snd_soc_dai_set_fmt(struct snd_soc_dai *dai, unsigned int fmt)的第二个参数

fmt在这里特别说一下，ASoC目前只是用了它的低16位，并且为它专门定义

了一些宏来方便我们使用：

bit 0-3 用于设置接口的格式：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_I2S 1 /* I2S mode */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_RIGHT_J 2 /* Right Justified

mode */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_LEFT_J 3 /* Left Justified m

ode */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_DSP_A 4 /* L data MSB after

FRM LRC */

5. #define SND_SOC_DAIFMT_DSP_B 5 /* L data MSB durin

g FRM LRC */

6. #define SND_SOC_DAIFMT_AC97 6 /* AC97 */

7. #define SND_SOC_DAIFMT_PDM 7 /* Pulse density modula

tion */

bit 4-7 用于设置接口时钟的开关特性：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_CONT (1 << 4) /* continuous cl

ock */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_GATED (2 << 4) /* clock is

gated */

bit 8-11 用于设置接口时钟的相位：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_NB_NF (1 << 8) /* normal bi

t clock + frame */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_NB_IF (2 << 8) /* normal BC

LK + inv FRM */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_IB_NF (3 << 8) /* invert BC

LK + nor FRM */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_IB_IF (4 << 8) /* invert BC

LK + FRM */

bit 12-15 用于设置接口主从格式：

1. #define SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM (1 << 12) /* codec cl

k & FRM master */

2. #define SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFM (2 << 12) /* codec cl

k slave & FRM master */

3. #define SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFS (3 << 12) /* codec cl

k master & frame slave */

4. #define SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFS (4 << 12) /* codec cl

k & FRM slave */

5. snd_soc_platform_driver中的ops字段

该ops字段是一个snd_pcm_ops结构，实现该结构中的各个回调函数是soc

platform驱动的主要工作，他们基本都涉及dma操作以及dma buffer的管理等

工作。下面介绍几个重要的回调函数：

当应用程序打开一个pcm设备时，该函数会被调用，通常，该函数会使用

snd_soc_set_runtime_hwparams()设置substream中的snd_pcm_runtime结构

里面的hw_params相关字段，然后为snd_pcm_runtime的private_data字段

申请一个私有结构，用于保存该平台的dma参数。

_params

驱动的hw_params阶段，该函数会被调用。通常，该函数会通过

snd_soc_dai_get_dma_data函数获得对应的dai的dma参数，获得的参数一般

都会保存在snd_pcm_runtime结构的private_data字段。然后通过

snd_pcm_set_runtime_buffer函数设置snd_pcm_runtime结构中的dma buffer

的地址和大小等参数。要注意的是，该回调可能会被多次调用，具体实现时要小

心处理多次申请资源的问题。

正式开始数据传送之前会调用该函数，该函数通常会完成dma操作的必要准备

工作。

数据传送的开始，暂停，恢复和停止时，该函数会被调用。

该函数返回传送数据的当前位置。

6. 音频数据的dma操作

soc-platform驱动的最主要功能就是要完成音频数据的传送，大多数情况下，音

频数据都是通过dma来完成的。

6.1. 申请dma buffer

因为dma的特殊性，dma buffer是一块特殊的内存，比如有的平台规定只有某

段地址范围的内存才可以进行dma操作，而多数嵌入式平台还要求dma内存的

物理地址是连续的，以方便dma控制器对内存的访问。在ASoC架构中，dma

buffer的信息保存在snd_pcm_substream结构的snd_dma_buffer *buf字段中，

它的定义如下

1. struct snd_dma_buffer {

2. struct snd_dma_device dev; /* device type */

3. unsigned char *area; /* virtual pointer */

4. dma_addr_t addr; /* physical address */

5. size_t bytes; /* buffer size in bytes */

6. void *private_data; /* private for allocator; don't t

ouch */

7. };

那么，在哪里完成了snd_dam_buffer结构的初始化赋值操作呢？答案就在

snd_soc_platform_driver的pcm_new回调函数中，还是以

/sound/soc/samsung/dma.c为例：

1. static struct snd_soc_platform_driver samsung_asoc_platfo

rm = {

2. .ops = &dma_ops,

3. .pcm_new = dma_new,

4. .pcm_free = dma_free_dma_buffers,

5. };

7. static int __devinit samsung_asoc_platform_probe(struct p

latform_device *pdev)

8. {

9. return snd_soc_register_platform(&pdev->dev, &samsung

_asoc_platform);

10. }

pcm_new字段指向了dma_new函数，dma_new函数进一步为playback和

capture分别调用preallocate_dma_buffer函数，我们看看

preallocate_dma_buffer函数的实现：

1. static int preallocate_dma_buffer(struct snd_pcm *pcm, in

t stream)

2. {

3. struct snd_pcm_substream *substream = pcm->streams[st

ream].substream;

4. struct snd_dma_buffer *buf = &substream->dma_buffer;

5. size_t size = dma__bytes_max;

7. pr_debug("Entered %sn", __func__);

9. buf-> = SNDRV_DMA_TYPE_DEV;

10. buf-> = pcm->card->dev;

11. buf->private_data = NULL;

12. buf->area = dma_alloc_writecombine(pcm->card->dev, s

ize,

13. &buf->addr, GFP_KERNEL);

14. if (!buf->area)

15. return -ENOMEM;

16. buf->bytes = size;

17. return 0;

18. }

该函数先是获得事先定义好的buffer大小，然后通过dma_alloc_weitecombine

函数分配dma内存，然后完成substream->dma_buffer的初始化赋值工作。上

述的pcm_new回调会在声卡的建立阶段被调用，调用的详细的过程请参考Linux

ALSAs声卡驱动之六：ASoC架构中的Machine中的图3.1。

在声卡的hw_params阶段，snd_soc_platform_driver结构的ops->hw_params

会被调用，在该回调用，通常会使用api：snd_pcm_set_runtime_buffer()把

substream->dma_buffer的数值拷贝到substream->runtime的相关字段中

（.dma_area, .dma_addr, .dma_bytes），这样以后就可以通过

substream->runtime获得这些地址和大小信息了。

dma buffer获得后，即是获得了dma操作的源地址，那么目的地址在哪里？其

实目的地址当然是在dai中，也就是前面介绍的snd_soc_dai结构的

playback_dma_data和capture_dma_data字段中，而这两个字段的值也是在

hw_params阶段，由snd_soc_dai_driver结构的ops->hw_params回调，利用

api：snd_soc_dai_set_dma_data进行设置的。紧随其后，

snd_soc_platform_driver结构的ops->hw_params回调利用api：

snd_soc_dai_get_dma_data获得这些dai的dma信息，其中就包括了dma的

目的地址信息。这些dma信息通常还会被保存在

substream->runtime->private_data中，以便在substream的整个生命周期中可

以随时获得这些信息，从而完成对dma的配置和操作。

6.2 dma buffer管理

播放时，应用程序把音频数据源源不断地写入dma buffer中，然后相应platform

的dma操作则不停地从该buffer中取出数据，经dai送往codec中。录音时则

正好相反，codec源源不断地把A/D转换好的音频数据经过dai送入dma buffer

中，而应用程序则不断地从该buffer中读走音频数据。

图

6.2.1 环形缓冲区

环形缓冲区正好适合用于这种情景的buffer管理，理想情况下，大小为Count

的缓冲区具备一个读指针和写指针，我们期望他们都可以闭合地做环形移动，但

是实际的情况确实：缓冲区通常都是一段连续的地址，他是有开始和结束两个边

界，每次移动之前都必须进行一次判断，当指针移动到末尾时就必须人为地让他

回到起始位置。在实际应用中，我们通常都会把这个大小为Count的缓冲区虚

拟成一个大小为n*Count的逻辑缓冲区，相当于理想状态下的圆形绕了n圈之

后，然后把这段总的距离拉平为一段直线，每一圈对应直线中的一段，因为n

比较大，所以大多数情况下不会出现读写指针的换位的情况（如果不对buffer

进行扩展，指针到达末端后，回到起始端时，两个指针的前后相对位置会发生互

换）。扩展后的逻辑缓冲区在计算剩余空间可条件判断是相对方便。alsa driver

也使用了该方法对dma buffer进行管理：

图6.2.2 alsa

driver缓冲区管理

snd_pcm_runtime结构中，使用了四个相关的字段来完成这个逻辑缓冲区的管

理：

snd_pcm__ptr_base 环形缓冲区每一圈的基地址，当读写指

针越过一圈后，它按buffer size进行移动；



snd_pcm_->hw_ptr 硬件逻辑位置，播放时相当于读指针，

录音时相当于写指针；



snd_pcm_l->appl_ptr 应用逻辑位置，播放时相当于写指

针，录音时相当于读指针；



snd_pcm_ry 扩展后的逻辑缓冲区大小，通常是

(2^n)*size；



通过这几个字段，我们可以很容易地获得缓冲区的有效数据，剩余空间等信息，

也可以很容易地把当前逻辑位置映射回真实的dma buffer中。例如，获得播放

缓冲区的空闲空间：

1. static inline snd_pcm_uframes_t snd_pcm_playback_avail(st

ruct snd_pcm_runtime *runtime)

2. {

3. snd_pcm_sframes_t avail = runtime->status->hw_ptr + r

untime->buffer_size - runtime->control->appl_ptr;

4. if (avail < 0)

5. avail += runtime->boundary;

6. else if ((snd_pcm_uframes_t) avail >= runtime->bounda

ry)

7. avail -= runtime->boundary;

8. return avail;

9. }

要想映射到真正的缓冲区位置，只要减去runtime->hw_ptr_base即可。下面的

api用于更新这几个指针的当前位置：

1. int snd_pcm_update_hw_ptr(struct snd_pcm_substream *subst

ream)

所以要想通过snd_pcm_playback_avail等函数获得正确的信息前，应该先要调

用这个api更新指针位置。

以播放(playback)为例，我现在知道至少有3个途径可以完成对dma buffer的

写入：

应用程序调用alsa-lib的snd_pcm_writei、snd_pcm_writen函数；



应用程序使用ioctl：SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES或

SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEN_FRAMES；



应用程序使用alsa-lib的snd_pcm_mmap_begin/snd_pcm_mmap_commit;



以上几种方式最终把数据写入dma buffer中，然后修改

runtime->control->appl_ptr的值。

播放过程中，通常会配置成每一个period size生成一个dma中断，中断处理函

数最重要的任务就是：

更新dma的硬件的当前位置，该数值通常保存在runtime->private_data

中；



调用snd_pcm_period_elapsed函数，该函数会进一步调用

snd_pcm_update_hw_ptr0函数更新上述所说的4个缓冲区管理字段，然

后唤醒相应的等待进程；



void snd_pcm_period_elapsed(struct snd_pcm_substream *sub

stream)

{

struct snd_pcm_runtime *runtime;

unsigned long flags;

if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))

return;

runtime = substream->runtime;

if (runtime->transfer_ack_begin)

runtime->transfer_ack_begin(substream);

snd_pcm_stream_lock_irqsave(substream, flags);

if (!snd_pcm_running(substream) ||

snd_pcm_update_hw_ptr0(substream, 1) < 0)

goto _end;

if (substream->timer_running)

snd_timer_interrupt(substream->timer, 1);

_end:

snd_pcm_stream_unlock_irqrestore(substream, flags);

if (runtime->transfer_ack_end)

runtime->transfer_ack_end(substream);

kill_fasync(&runtime->fasync, SIGIO, POLL_IN);

}

如果设置了transfer_ack_begin和transfer_ack_end回调，

snd_pcm_period_elapsed还会调用这两个回调函数。

7. 图说代码

最后，反正图也画了，好与不好都传上来供参考一下，以下这张图表达了 ASoC

中Platform驱动的几个重要数据结构之间的关系:

图

7.1 ASoC Platform驱动

一堆的private_data，很重要但也很容易搞混，下面的图不知对大家有没有帮助：

图7.2 private_data

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Linux ALSA声卡驱动详细分析

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