alsa驱动分析(2.6.21内核）之二

     

通常使用alsalib来播放声音包括以下几个步骤：

1，   open,这个和oss相同，对应于alsa就是snd_pcm_open；

2，   param设置，这个就是snd_pcm_hw_params;

3，   上层的alsa在设置param的成功以后或者出错的时候恢复都需要调用snd_pcm_prepare;

4，   write函数；

现在一个个的来看；

过程介绍

如下图所示：

         就是我先前说的分成三部分，先是cpu级别的，包括clock的enabe，中断的申请，空间的申请；

         然后就是平台级别的包括DMA所需要的空间的分配等；

         不过这里codec级别的没有提供相关的函数，由machine提供了一些函数主要是设置channel，格式，频率范围等等；

流程分析

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         流程就是这样，至于里面做的具体的事情，我觉得只需要对照spec看看就知道了，具体的寄存器设置下面有一点讲解，主要是格式的设置（采样率的设置会留到prepare的时候），至于中断上来的时候那个更新hw_ptr函数很有用，这样上层就可以知道数据到底写了多少或者说还有多少空间可以写；

 

流程分析

 

当alsa层调用snd_pcm_prepare的时候会触发驱动对应的prepare的函数执行,如下：

可以看出基本上还是分为了三段，一段是cpu级别的，主要是对于ssp port的设置，具体设置如下：

对于voice通道，littleton_micco_voice_prepare的设置：

the sscr0 0xc0163f,sscr1 0xf01dc0,sspsp 0x800085

其中对于pcm的ssp地址是：

#define SSCR0_P4        __REG(0x41A00000)  /* SSP Port 4 Control Register 0 */

#define SSCR1_P4        __REG(0x41A00004)  /* SSP Port 4 Control Register 1 */

#define SSPSP_P4        __REG(0x41A0002C)  /* SSP Port 4 Programmable Serial Protocol */

所以结果就相当于：

 SSCR0_P4 0x41A00000：0xc0163f ——》0000，0000，1100，0000，0001，0110，0011，1111

对于这个地址高8位为0，

31 （MOD）-》0：普通模式；30（ACS）-》0：时钟选择是由NCS和ECS位绝决定，看后面；

29（FPCKE）-》0：FIFO packing mode disabled；28（）-》0：reserved

27（52MM）-》0：13mbps模式；26：24（FRDC）-》0：每帧的时隙数

23（TIM）->1:表示禁止传输fifo underrun中断；22（RIM）-》1：表示禁止接收fifo overrun中断

21（NCS）->0:表示时钟选择由ECS决定；20（EDSS）-》0：表示前面填充DSS来达到8-16位

19：8（SCR）-》0x16:决定串口bit率，=sspx clock/(scr+1)？？？；7（SSE）-》0：表示disable port

6（ECS）-》0：表示片内的时钟用来计算serial clock rate；5：4（FRF）-》0b11：表示psp模式用来模拟I2S协议

3：0（DSS）-》0b1111：表示16bit数据（EDSS为0）

 

SSCR1_P4 0x41A00004:  0xf01dc0——》0000，0000，1111，0000，0001，1101，1100，0000

对于这个地址高8位也为0，

31（TTELP）-》0：表示最后一个bit传输（LSB）传完后有半个时钟处于高阻（三态）状态；

30(TTE)-》0：表示传输信号不是三态的；29（EBCEI）-》0：bit传输错误不产生中断

28（SCFR）-》0：表示SSPSCLK的时钟信号需要连续的工作，主模式ignore；27（ECRA）-》0：表示禁止其它ssp向它发起始终请求

26（ECRB）-》0：表示同27；25（SCLKDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驱动SSPSCLK；

24（SFRMDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驱动SSPSFRM信号；

23（RWOT）-》1：表示只接收不传输？？？；22（TRAIL）-》1：表示trailing bytes 由dma burst来处理；

21（TSRE）-》1：表示传输DMA sevice request 是enabled；20（RSRE）-》1：表示接收DMA service request允许

19（TINTE）-》0：表示接收超时中断disable；18（PINTE）-》0：表示外设trail byte 中断disable；

17：保留；16（IFS）->0:表示帧的极性由PSP的极性位决定；

15（STRF）-》0：表示传输FIFO（读，写）由SSDR_X来决定；14（EFWR）-》0：表示FIFO读写特别函数disable

13：10（RFT）-》0b0111：表示到达什么级别rxfifo断言中断；9：6（TFT）-》0111:表示TXFIFO断言中断级别

5：保留；4（SPH）-》0：表示在每一个帧开始之前要等一个时钟，结束后要等0.5个时钟；

3（SPO）-》0：表示SSPSCLK在inactive的时候是低电平；2（LBM）-》0：表示非循环模式

1（RIE）-》0：表示RXFIFO门槛到达的中断disable；0（RIE)->0:表示接收FIFO门槛到达中断disable

 

 

SSPSP_P4 0x41A0002C:  0x800085-》0000，0000，1000，0000，0000，0000，1000，0101

这个地址的高8位为0，

31：reverved；30：28（EDMYSTOP）-》0：extended dummy stop；

27：26（EDMYSTART）-》0：extended dummy start；25（FSRT）-》0：下一帧的开始由前面的扩展STOP决定；

24：23（DMYSTOP）-》0b01：表示最后一bit传输完毕后保持active的clock数1clock的延迟；22：保留

21：16（SFRMWDTH）-》0：表示最小位帧宽度；15：9（SFRMDLY）-》0：serial frame dealy

8：7（DMYSTRT）-》0b01：表示1clock的延迟在开始的时候；6：4（STRTDLY）-》0：start delay

3（ETDS）-》0：表示结束时的传输状态为low；2（SFRMP）-》1：serial frame的极性；

1：0（SCMODE）-》0b01：data driven 上升沿，数据采样下降沿，idle状态，低；

 

对于littleton_micco_hifi_prepare的设置：

 The sscr0 e1c0003f,sscr1 701dc0,sspsp 40200004,sstsa 3,ssrsa 3,ssacd 60,ssacdd 6590040

其中对于I2s的spp地址是：

#define SSCR0_P3  __REG(0x41900000)  /* SSP Port 3 Control Register 0 */

#define SSCR1_P3  __REG(0x41900004)  /* SSP Port 3 Control Register 1 */

#define SSPSP_P3  __REG(0x4190002C)  /* SSP Port 3 Programmable Serial Protocol */

#define SSTSA_P3  __REG(0x41900030)  /* SSP Port 3 Tx Timeslot Active */

#define SSRSA_P3  __REG(0x41900034)  /* SSP Port 3 Rx Timeslot Active */

#define SSACD_P3 __REG(0x4190003C)  /* SSP Port 3 Audio Clock Divider */

#define     SSACDD_P3   __REG(0x41900040)  /* SSP Port 3 Audio Clock Dither Divider Register */

 

SSCR0_P3==__REG(0x41900000):e1c0003f——》1110，0001，1100，0000，0000，0000，0011，1111

31 （MOD）-》1：网络模式；30（ACS）-》1：时钟选择是audio clock和audio clock divider决定，由ssacd寄存器决定；

29（FPCKE）-》1：FIFO packing mode enabled；28（）-》0：reserved

27（52MM）-》0：13mbps模式；26：24（FRDC）-》1：每帧的时隙数

23（TIM）->1:表示禁止传输fifo underrun中断；22（RIM）-》1：表示禁止接收fifo overrun中断

21（NCS）->0:这里ignore，由ACS决定了（为1）；20（EDSS）-》0：表示前面填充DSS来达到8-16位

19：8（SCR）-》0:由ACS那里决定；7（SSE）-》0：表示disable port，工作时应为1

6（ECS）-》0：表示片内的时钟用来计算serial clock rate；5：4（FRF）-》0b11：表示psp模式用来模拟I2S协议

3：0（DSS）-》0b1111：表示16bit数据（EDSS为0）

 

SSCR1_P3==__REG(0x41900004):701dc0——》0000，0000，0111，0000，0001，1101，1100，0000

31（TTELP）-》0：表示最后一个bit传输（LSB）传完后有半个时钟处于高阻（三态）状态；

30(TTE)-》0：表示传输信号不是三态的；29（EBCEI）-》0：bit传输错误不产生中断

28（SCFR）-》0：表示SSPSCLK的时钟信号需要连续的工作，主模式ignore；27（ECRA）-》0：表示禁止其它ssp向它发起始终请求

26（ECRB）-》0：表示同27；25（SCLKDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驱动SSPSCLK；

24（SFRMDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驱动SSPSFRM信号；

23（RWOT）-》0：接收和传输都可以；22（TRAIL）-》1：表示trailing bytes 由dma burst来处理；

21（TSRE）-》1：表示传输DMA sevice request 是enabled；20（RSRE）-》1：表示接收DMA service request允许

19（TINTE）-》0：表示接收超时中断disable；18（PINTE）-》0：表示外设trail byte 中断disable；

17：保留；16（IFS）->0:表示帧的极性由PSP的极性位决定；

15（STRF）-》0：表示传输FIFO（读，写）由SSDR_X来决定；14（EFWR）-》0：表示FIFO读写特别函数disable

13：10（RFT）-》0b0111：表示到达什么级别rxfifo断言中断；9：6（TFT）-》0111:表示TXFIFO断言中断级别

5：保留；4（SPH）-》0：表示在每一个帧开始之前要等一个时钟，结束后要等0.5个时钟；

3（SPO）-》0：表示SSPSCLK在inactive的时候是低电平；2（LBM）-》0：表示非循环模式

1（RIE）-》0：表示RXFIFO门槛到达的中断disable，0（RIE)->0:表示接收FIFO门槛到达中断disable

 

SSPSP_P3==__REG(0x4190002C):40200004——》0100，0000，0010，0000，0000，0000，0000，0100

31：reverved；30：28（EDMYSTOP）-》4：extended dummy stop；

27：26（EDMYSTART）-》0：extended dummy start；25（FSRT）-》0：下一帧的开始由前面的扩展STOP决定；

24：23（DMYSTOP）-》0b00：表示最后一bit传输完毕后保持active的clock数的延迟；22：保留

21：16（SFRMWDTH）-》0b20：表示最小位帧宽度；15：9（SFRMDLY）-》0：serial frame dealy

8：7（DMYSTRT）-》0b00：表示0clock的延迟在开始的时候；6：4（STRTDLY）-》0：start delay

3（ETDS）-》0：表示结束时的传输状态为low；2（SFRMP）-》1：serial frame的极性；

1：0（SCMODE）-》0b00：data driven 下降沿，数据采样上升沿，idle状态，低；

 

SSTSA_P3==__REG(0x41900030):3——》0011

31：8->0:reserved;7:0（TTSA）->0b0011:表示在那个time slot里面是传输数据的0，不传输，1传输；

SSRSA_P3==__REG(0x41900034):3——》0011

31：8 ：reserved；7：0（RTSA）-》0：表示在那个slot里面接收数据，0，不接受，1 接收；

SSACD_P3==__REG(0x4190003C):60——》0110，0000

31：8：reserved；7（SCDX8）-》0：sysclk/4产生内部audio clock，1，sysclk/8产生audio clock；

6：4（ACPS）-》0b110:PLL输出时钟由Audio clock dither Divider register value决定；

3（SCDB）-》0：如果SCDX8为0则scdx8决定，为1，则sysclk不分频；

2：0（ACDS）-》0：表示clock divider select 为/1；

SSACDD_P3==__REG(0x41900040):6590040——》0000，0110，0101，1001，0000，0000，0100，0000

31：reserved；30：16（NUM）-》1625;除数（0x659）

15：12：reserved；11：0（DEN）-》64：被除数

比如我们的板子上是这样计算这些值的：

比如，在我们的机子上的一个实例是这样的，

那么第一步取得采样率：48K，它也就是Sync clock；

第二步球的bit率：48X64=3.072M

第三步求的sysclk：这个根据scdx8决定是X4还是X8，在我们的例子中是4，所以：3.072X4=12.288

第四步求得我们要的dither divider y，公式为：

624*(y)/2=12.288，

算出y=0.039384615384615384615384615384615

所以查可能的分子和分母表，得出，分子是：

64，分母是1625

如下图所示：

当然更加详细的请参阅spec；

 

第二段是平台级别的，主要是对于DMA的初始化；

第三段是codec级别的，这里主要是对codec本身的设置，通过i2c接口对codec的寄存器操作，比如采样率等等；

最后面还有一个poweron的函数，这个函数前面有提到，但是没有详细分析，这里分析一下：

首先根据事件类型，决定是关闭门序列，还是启动门序列，我只分析启动过程；

得到启动序列，就开始遍历整个序列，对于这个序列的每一个类型，查找所有的门的序列，直到有一个门的类型和当前启动序列的类型相同，然后再根据不同的类型做不同的检查和power：

1，如果是snd_soc_dapm_vmid则继续，不做任何处理；

2，

A）如果是snd_soc_dapm_adc，并且其active为1，这个active在上一步已经分析过了，必须要包含这个流的名字的sname的门才会被激活，假设我们现在讨论的是用pcm通道播放声音，那么流的名字就是“Voice Playback”，所以，将置有dac3的active被设成1，这样就避免了power on dac1，dac2，和adc了。如果这两个条件都满足，那么必然是“Voice Capture”了，因为只有这时候，我们才会用到adc，现在看看，如果用了adc将会启动什么,于是调用函数is_connected_input_ep，这是一个通用递归函数，从名字上来说就是看是否是已经连接了输入的门，我们只考虑adc的情况，其余的情况待会再讨论，对于adc，在is_connected_input_ep函数里面，是通过遍历所有以这个门作为sink的source门（list_for_each_entry(path, &widget->sources, list_sink)，可以看到，这里的最后一个参数是list_sink，而第二个参数却是widget->sources,这个原因我在“门连接分析”页里面已经分析过了，总之sources就表示这个门的sources列表，而sinks就是这个门的sink列表），通过递归调用is_connected_input_ep来查看这些source门是否其中有一个是连通的，返回的是所有是否连通的和（联通为1，否则为0），所以返回的结果可能是大于1的数，表示不只一个源是联通的。

B）如果这个函数返回为真则表示此adc是联通的，于是调用dapm_update_bits来处理，这个函数过对mux（它的reg<0)，input，output，mic，hp，line，spk，不做任何处理就返回了；过了这一关，开始查是否men的revert为真，如果为真，则把power取反，原来为真现在变假，于是调用snd_soc_read（micco_soc_read）开始读这个寄存器的值（注意，这里读的值是可能和物理上的这个寄存器的值不一样的，这里读的值是cache里面的值），读出来后强制把1<后的位置为1，比较新旧值是否有变化，如果有，则调用snd_soc_write(codec, widget->reg, new)把值写到cache里面（实际负责写的是micco_soc_write，而且，它对于0x70+0x15以下包含0x15的值是直接写到寄存器的地址的，否则只是些到数组cache里面去）好对于adc的情况我们就分析完了。

3，

A)如果此类型是snd_soc_dapm_dac并且active为1，则调用is_connected_output_ep来取得是否要power，下面来看看函数is_connected_output_ep，这也是一个通用的判断是否有连接到输出的递归函数，我们只分析dac的情况，list_for_each_entry(path, &widget->sinks, list_source)，上面已经讲过，这里实际上查的是这个门的所有的sink列表，通过递归调用is_connected_output_ep来看是否它的sink是联通的，只要有一条路是联通的，则power为真。

B)返回后调用dapm_update_bits来处理，上面已经分析过了，这个函数就是判断是否需要设置此门的寄存器的1<位。

4，如果此类型是snd_soc_dapm_pga，则调用is_connected_input_ep来判断是否联通输入，再调用is_connected_output_ep判断是否联通输出，对于pga is_connected_input_ep函数的处理和adc是一样的，对于is_connected_output_ep和dac的处理是一样的，接着调用dapm_set_pga，根据power的值决定是mute pga还是启用pga，但是就我打印的结果来看，基本上这个函数所起的作用为0，因为对于pga的门似乎都没有设置相应的control，最后调用dapm_update_bits，设置power 位。

5，对于other widget，这里在我们的平台上多半是指mux，首先调用is_connected_input_ep判断是否连接输入，再调用is_connected_output_ep判断是否有输出，调用dapm_update_bits位设置power 位，最后调用w->event（do_post_event)来进行后期处理，这里主要就是对mux进行寄存器设置，因为mux的寄存器的地址都是大于0x70+0x15的，所以它们的地址需要转化，这个函数就是根据mux的类型，访问不同的寄存器。

 

基本上prepare后，一切就都就绪了，只等一个trigger；而trigger的执行会在上层的alsalib调用write的函数触发；

 

 

的流程

 

用户层的write到内核里面都是通过ioctl来做的，这里面会触发trigger函数的执行，等trigger执行完以后，才会真正调用函数把用户层的东西copy到dma分配的空间；

这里面基本上只是画了最简单的逻辑，其实里面非常的复杂特别是函数snd_pcm_lib_write1，这里面有同步的操作，也就是要等到有空余的空间的时候才允许写，否则就要等待，唤醒是通过函数snd_pcm_update_hw_ptr_post来做的，这个函数会在DMA传输完一帧的中断到来的时候被调用，用来更新缓冲区指针；

 

其中trigger的逻辑如下：

 

简单的说就是启动DMA，enable ssp口；

 

 

 

 

 

 

t

         简单总结一下，用户的使用流程；

         A,调用snd_pcm_open打开设备节点对应的pcm流的substream也就是录音或者play；

B,调用snd_pcm_hw_params设置硬件参数，包括格式，通道，采样率，DMA空间的分配，中断的申请等等，这里面会调用prepare函数使硬件准备好硬件，包括codec的寄存器设置，各种路径的建立，门的power on等；

C,调用write函数实现把数据写到设备里面去，这里会触发trigger函数也就是DMA的启动，SSP端口的启动等。

      

 

调用的相关逻辑

我们的audio controller所调用的驱动的接口都是amixer 的cset，cget，所以有必要分析一下它的逻辑：

调用的上层逻辑

    也就是说通过/dev下面的设备节点调用相应的ioctl，然后进入到内核的范围；

的内核流程     

这里只分析了控制函数为snd_soc_dapm_put_enum_double的处理逻辑，其它的都类似，而具体的应该是哪个处理函数来处理是在control的new的时候就已经确立了的，对于我们的平台其实在表micco_dapm_widgets建立的时候就已经确立了；

为了方便后来者的调试，我这里把各个numid的对应的控制函数都列出来了,如下：

numid=1到12：snd_soc_put_volsw；

numid=13到20：snd_soc_dapm_put_enum_double

 

 

.

Alsa驱动的架构主要是分成对上为alsalib提供接口，对下实现硬件的管理，对上的内容基本都是在sound/core目录里面的文件来完成，而设计硬件的操作分成两部分一部分相关与cpu这边的是由sound/soc/pxa目录里面的文件来完成的，另外一部分设计codec是由sound/soc/codec来完成的，这部分主要就是对codec这边的寄存器的设置；简单示意如下：

 

它复杂的地方在于用户态的alsa lib。

 

 

 

 

还有一些地方没有讨论到，比如timer，不过留到以后补充吧；

 

 

 

 

 

备注：

              内核版本：2.6.21（+marvel patch）

                硬件平台：pxa310+9034codec；

 作者：wylhistory

转载请注明出处！