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分类: 嵌入式
2012-12-05 11:31:05
Mini2440开发板
Kernel:linux 2.6.32.2
音频基于i2s总线接口(和l3总线接口对混音器进行设置)
Linux ASoC音频设备驱动
ASoC驱动的组成
ASoC(ALSA System on Chip)是ALSA在SoC方面的发展和演变,它在本质上仍然属于ALSA,但是在ALSA架构的基础上对CPU相关的代码和CODEC相关的代码进行了分离。其原因是,采用传统ALSA架构的情况下,同一型号的CODEC工作于不同的CPU时,需要不同的驱动,这不符合代码重用的要求。
ASoC主要由3部分组成。
(1)CODEC驱动。这一部分只关心CODEC本身,与CPU平台相关的特性不由此部分操作。
(2)平台驱动。这一部分只关心CPU本身,不关心CODEC。它主要处理两个问题:DMA引擎和SoC集成的PCM、I2S或AC’97数字接口的控制。
(3)板驱动。也称为machine驱动,这一部分将平台驱动和CODEC驱动绑定在一起,描述了板一级的硬件特征。
在以上3部分中,1和2基本上都可以仍然是通用的驱动了,也就是说,CODEC驱动认为自己可以连接任意CPU,而CPU的I2S、PCM、或AC’97接口对应的平台驱动则认为自己可以连接任意符合接口类型的CODEC,只有3是不通用的,由特性的电路板上具体的CPU和CODEC确定,因此它很像一个插座,上面插上了CODEC和平台这两个插头。
在以上三部分之上的是ASoC核心层,由内核源代码中的sound/soc/soc-core.c实现,查看其源代码发现它完全是一个传统的ALSA驱动。因此,对于基于ASoC架构的声卡驱动而言,alsa-lia以及ALSA的一系列utility仍然是可用的,如amixer、aplay均无需针对ASoC进行任何改动。而ASoC的用户编程方法也和ALSA完全一致。
内核源代码的Documentation/sound/slsa/soc目录包含了ASoC相关的文档。
1.ASoC CODEC驱动
在ASoC架构下,CODEC驱动负责如下工作:
(1)CODEC DAI(Digital Audio Interfaces)和配置PCM,由结构体snd_soc_dai来描述,形容playback、capture的属性以及DAI接口的操作。
位于内核源代码include/sound/soc-dai.h
/*
* Digital Audio Interface runtime data.
*
* Holds runtime data for a DAI.
*/
struct snd_soc_dai {
/* DAI description */ /*DAI的描述*/
char *name;
unsigned int id;
int ac97_control;
struct device *dev;
void *ac97_pdata; /* platform_data for the ac97 codec */ /*ac97平台数据*/
/* DAI callbacks */
int (*probe)(struct platform_device *pdev,
struct snd_soc_dai *dai);
void (*remove)(struct platform_device *pdev,
struct snd_soc_dai *dai);
int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai);
int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);
/* ops */
struct snd_soc_dai_ops *ops;
/* DAI capabilities */ /*DAI的能力*/
struct snd_soc_pcm_stream capture; /*录音*/
struct snd_soc_pcm_stream playback; /*放音*/
unsigned int symmetric_rates:1;
/* DAI runtime info */ /*DAI运行时的信息*/
struct snd_pcm_runtime *runtime;
struct snd_soc_codec *codec;
unsigned int active;
unsigned char pop_wait:1;
void *dma_data;
/* DAI private data */ /*DAI私有数据*/
void *private_data;
/* parent platform */ /*父平台*/
struct snd_soc_platform *platform;
struct list_head list; /*循环、双向链表*/
};
2)CODEC IO操作、动态音频电源管理以及时钟、PLL等控制
在(1)中的snd_soc_codec 结构体是对CODEC本身I/O控制以及动态音频电源管理(Dynamic Audio Power Management,DAPM)的描述。它描述I2C、SPI或AC’97如何读写CODEC寄存器并容纳DAPM链表,核心成员为read()、write()、hw_write()、hw_read()、dapm_widgets、dapm_paths等。
位于内核源代码include/sound/soc.h
/* SoC Audio Codec */
struct snd_soc_codec {
char *name;
struct module *owner;
struct mutex mutex;
struct device *dev;
struct snd_soc_device *socdev;
struct list_head list;
/* callbacks */
int (*set_bias_level)(struct snd_soc_codec *,
enum snd_soc_bias_level level);
/* runtime */
struct snd_card *card;
struct snd_ac97 *ac97; /* for ad-hoc ac97 devices */
unsigned int active;
unsigned int pcm_devs;
void *private_data;
/* codec IO */
void *control_data; /* codec control (i2c/3wire) data */
unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int);
int (*display_register)(struct snd_soc_codec *, char *,
size_t, unsigned int);
int (*volatile_register)(unsigned int);
int (*readable_register)(unsigned int);
hw_write_t hw_write;
unsigned int (*hw_read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
void *reg_cache;
short reg_cache_size;
short reg_cache_step;
/* dapm */
u32 pop_time;
struct list_head dapm_widgets;
struct list_head dapm_paths;
enum snd_soc_bias_level bias_level;
enum snd_soc_bias_level suspend_bias_level;
struct delayed_work delayed_work;
/* codec DAI's */
struct snd_soc_dai *dai;
unsigned int num_dai;
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
struct dentry *debugfs_reg;
struct dentry *debugfs_pop_time;
struct dentry *debugfs_dapm;
#endif
};
在(1)中的snd_soc_dai_ops结构体则描述CODEC的时钟、PLL以及各式设置,主要包括set_sysclk()、set_pll()、set_clkdiv()、set_fmt()等成员函数。
位于内核源代码include/sound/soc-dai.h
/*
* Digital Audio Interface.
*
* Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97
* operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this
* structure for every DAI they have.
*
* This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each
* interface.
*/
struct snd_soc_dai_ops {
/*
* DAI clocking configuration, all optional.
* Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
*/ /*DAI时钟配置*/
int (*set_sysclk)(struct snd_soc_dai *dai,
int clk_id, unsigned int freq, int dir);
int (*set_pll)(struct snd_soc_dai *dai,
int pll_id, unsigned int freq_in, unsigned int freq_out);
int (*set_clkdiv)(struct snd_soc_dai *dai, int div_id, int div);
/*
* DAI format configuration
* Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
*/ /*DAI格式设置*/
int (*set_fmt)(struct snd_soc_dai *dai, unsigned int fmt);
int (*set_tdm_slot)(struct snd_soc_dai *dai,
unsigned int tx_mask, unsigned int rx_mask,
int slots, int slot_width);
int (*set_tristate)(struct snd_soc_dai *dai, int tristate);
/*
* DAI digital mute - optional.
* Called by soc-core to minimise any pops.
*/ /*数字静音*/
int (*digital_mute)(struct snd_soc_dai *dai, int mute);
/*
* ALSA PCM audio operations - all optional.
* Called by soc-core during audio PCM operations.
*/ /*在操作PCM时由soc-core调用进行PCM操作*/
/*音频流开始采集和播放时的一些动作*/
int (*startup)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *); /*启动*/
void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *); /*关闭*/
int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_pcm_hw_params *, struct snd_soc_dai *); /*硬件参数设置*/
int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *); /*硬件参数释放*/
int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *); /*准备*/
int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int,
struct snd_soc_dai *); /*在PCM被开始、停止或暂停时被调用*/
};
(3)CODEC的mixer控制
ASoC中定义了一组宏来描述CODEC的mixer控制,这组宏可以方便地将mixer名和对应的寄存器进行绑定,主要包括:
位于内核源代码include/sound/soc.h
/* mixer control */ /*mixer控制*/
struct soc_mixer_control {
int min, max;
unsigned int reg, rreg, shift, rshift, invert;
};
/* enumerated kcontrol */ /*枚举控制*/
struct soc_enum {
unsigned short reg;
unsigned short reg2;
unsigned char shift_l;
unsigned char shift_r;
unsigned int max;
unsigned int mask;
const char **texts;
const unsigned int *values;
void *dapm;
};
SOC_SINGLE(xname, reg, shift, max, invert) /*参数xname是mixer的名字,reg是控制该mixer的寄存器,shift对应寄存器内的位,max是进行操作时的最大数,invert表明是否极性倒序或翻转*/
SOC_DOUBLE(xname, xreg, shift_left, shift_right, xmax, xinvert)
SOC_ENUM(xname, xenum)
SOC_ENUM_SINGLE(xreg, xshift, xmax, xtexts)
/*带x的,如xreg、xmax、xinvert、xenum、xshift、xtexts数据类型是unsigned long,不带x的为默认类型,见上面两个结构体。
4)CODEC音频操作
在ASoC驱动的CODEC部分也需要关心音频流开始采集和播放时的一些动作,如hw_params()、hw_free()、prepare()、trigger()这些操作,不过与原始ALSA不同的是,在CODEC驱动的这些函数中,不关心CPU端,而只关心CODEC本身,由结构体and_soc_ops描述。
位于内核源代码include/sound/soc.h
/* SoC audio ops */
struct snd_soc_ops {
int (*startup)(struct snd_pcm_substream *);
void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *);
int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *, struct snd_pcm_hw_params *);
int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *);
int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *);
int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int);
};
这个结构体在linux2.6.32.2中已经使用位于include/sound/soc-dai.h中snd_soc_dai_ops结构体来描述,见sound/soc/codecs/uda134x.c
以上是对于ASoC CODEC驱动的工作进行描述和几个重要的数据结构。
2.ASoC平台驱动
首先,在ASoC平台驱动部分,同样存在着CODEC驱动中的snd_soc_dai、snd_soc_dai_ops、snd_soc_ops(这个结构体在linux2.6.32.2中已经交给snd_soc_dai_ops结构体来描述)这3个结构体的实例用于描述DAI和DAI上操作,不过不同的是,在平台驱动中,它们只描述CPU相关的部分而不描述CODEC。除此之外,在ASoC平台驱动中,必须实现完整的DMA驱动,即传统ALSA的snd_pcm_ops结构体成员函数trigger()、pointer()等。因此ASoC平台驱动通常由DAI和DMA两部分组成:
snd_soc_dai、snd_soc_dai_ops、snd_soc_ops这3个结构体和在CODEC驱动中一样,只是在这里只描述CPU相关的部分,对CPU中设计到的寄存器进行设置;
snd_pcm_ops结构体描述DMA操作和设置;
snd_pcm_ops结构体
位于内核源代码include/sound/pcm.h
struct snd_pcm_ops {
int (*open)(struct snd_pcm_substream *substream);
int (*close)(struct snd_pcm_substream *substream);
int (*ioctl)(struct snd_pcm_substream * substream,
unsigned int cmd, void *arg); /*驱动中通常可以给ioctl()成员函数传递通用的snd_pcm_lib_ioctl()函数*/
int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *substream,
struct snd_pcm_hw_params *params); /* hw_params()成员函数将在应用程序设置硬件参数(PCM子流的周期大小、缓冲区大小和格式等)的时候被调用*/
int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *substream); /*释放由hw_params()分配的资源*/
int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *substream); /*当PCM被“准备”时,prepare()函数被调用,在其中可以设置采样率、格式等*/
int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd); /*trigger()成员函数在PCM被开始、停止或暂停时调用*/
snd_pcm_uframes_t (*pointer)(struct snd_pcm_substream *substream); /*pointer()函数用于PCM中间层查询目前缓冲区的硬件设置,该函数以帧的形式返回0~buffer_sise-1的位置(ALSA 0.5.x中为字节形式),此函数也是原子的*/
int (*copy)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel,
snd_pcm_uframes_t pos,
void __user *buf, snd_pcm_uframes_t count);
int (*silence)(struct snd_pcm_substream *substream, int channel,
snd_pcm_uframes_t pos, snd_pcm_uframes_t count);
struct page *(*page)(struct snd_pcm_substream *substream,
unsigned long offset);
int (*mmap)(struct snd_pcm_substream *substream, struct vm_area_struct *vma);
int (*ack)(struct snd_pcm_substream *substream);
};
3.ASoC板驱动
ASoC板驱动直接与板对应,对于一块确定的电路板,其SoC和CODEC都是确定的,因此板驱动将ASoC CODEC驱动和CPU端的平台驱动进行绑定,这个绑定用数据结构snd_soc_dai_link描述
位于内核源代码include/sound/soc.h
/* SoC machine DAI configuration, glues a codec and cpu DAI together */
struct snd_soc_dai_link {
char *name; /* Codec name */
char *stream_name; /* Stream name */
/* DAI */
struct snd_soc_dai *codec_dai;
struct snd_soc_dai *cpu_dai;
/* machine stream operations */ /*板流操作*/
struct snd_soc_ops *ops;
/* codec/machine specific init - e.g. add machine controls */
/*codec/machine 特定的初始化*/
int (*init)(struct snd_soc_codec *codec);
/* Symmetry requirements */
unsigned int symmetric_rates:1;
/* Symmetry data - only valid if symmetry is being enforced */
unsigned int rate;
/* DAI pcm */
struct snd_pcm *pcm;
};
在板驱动的模块初始化函数中,会通过platform_device_add()注册一个名为“soc-audio”的platform设备,这是因为soc-core.c注册了一个名为“soc-audio”的platform驱动,因此,在板驱动中注册“soc-audio”设备会引起两者的匹配,从而引发一系列的初始化操作。尤其值得一提的是,“soc-audio”设备的私有数据需要为一个snd_soc_device的结构体实体。
总结:
snd_soc_device结构体是对ASoC设备的整体封装,包括了封装板用的snd_soc_machine(machine成员)[此结构体在linux 2.6.32.2中是snd_soc_card(card成员)]、封装ASoC CODEC设备用的snd_soc_codec_device(codec_devc成员)、封装ASoC平台设备用snd_soc_platform(platform成员)。
在CODEC驱动中提供给板驱动两个结构体:一个是关于codec 的DAI和对PCM配置的结构体snd_soc_dai另一个是封装ASoC CODEC设备用的snd_soc_codec_device结构体;
在ASoC平台设备驱动中也提供两个:一个是关于CPU相关的DAI操作设置另一个是对ASoC平台设备的封装snd_soc_platform结构体;
在板驱动中,将CODEC驱动和平台驱动中的snd_soc_dai进行绑定,用snd_soc_dai_link结构体实现,同时把板的硬件的板流操作snd_soc_ops结构体的实现填充进去,
snd_soc_card结构体对板驱动的封装,把snd_soc_dai_link和snd_soc_platform填充进去,
snd_soc_device结构体对ASoC设备一个整体封装,把snd_soc_card和snd_soc_codec_device和uda134x_platform_data进行填充。
在mini2440的uda1341音频驱动中以ASoC为架构:
ASoC驱动有以下三部分组成:
(1)CODEC驱动:由内核源代码sound/soc/codecs/uda134x.c实现
(2)平台驱动:由内核源代码sound/soc/s3c24xx/s3c24xx-i2s.c实现CPU端的DAI驱动,由sound/soc/s3c24xx/s3c24xx_pcm.c实现CPU端的DMA驱动
(3)板驱动:由内核源代码sound/soc/s3c24xx/s3c24xx_uda134x.c实现,它将第一部分和第二部分进行绑定。
在以上三部分之上的是ASoC核心层,由内核源代码中的sound/soc/soc-core.c实现,查看其源代码发现它完全是一个传统的ALSA驱动。
本篇文章来源于 Linux公社网站(www.linuxidc.com) 原文链接:http://www.linuxidc.com/Linux/2012-10/73066p6.htm