LinuxALSA聲卡驅(qū)動開發(fā)最佳實踐

1、Linux ALSA聲卡驅(qū)動開發(fā)最佳實踐本實踐是在Linux基礎培訓-驅(qū)動開發(fā)最佳實踐基礎上進彳亍的2013-7-19一、ALSA架構簡介二、最佳實踐的目標、冃的、方法三、具體步驟四、總結一、ALSA架構簡介二、最佳實踐的目標、冃的、方法三、具體步驟四、總結1.ALSA架構特點支持多種聲卡設備模塊化的內(nèi)核驅(qū)動程序支持SMP和多線程 提供應用程序開發(fā)庫兼容OSS應用程序開發(fā)一、必曲架構簡介/US濮枸簡介2013-7-19/US濮枸簡介ALSA AppALSAlibALSA App-APIPlugin (conversio n/rouiing etc)硬件訪問層I Linux KernelPCM

2、接口Midi 接口控制接口snd.seq 接 UALSA Kernel APIALSA Kernel Driver 聲卡描述對彖 $nd_cordsnd_cord.new()音頻設備組件展snd.devicesnddevice _n ew()Snd_.de vice_opsPCM snd_pcm sn d.pcmnewAC97中間從 snd_ac97_bus snd_ac97_bus() snd_ac9 7_b usopsMIDI sndjcwmidi sndowmidi_op5控制器snd kctl iocil音序器變件控制層(Ensl371)ensoniq1. ALSA是Advanced

3、Linux Sound Architecture,高 級Linux產(chǎn)音架構的簡稱，它在Linux操作系統(tǒng)上 提供 了音頻和MIDI ( Musical Instrument Digital Interface,音怎設備數(shù)字化接口)的支持。它 包含API庫和丄具、內(nèi)核驅(qū)動集合，對Linux 聲音進行支持。ALSA包含一系列內(nèi)核驅(qū)動對 不同的聲卡進行支持，還提供了 libasound的 API庫。用這些進行寫程序不需要打開設備等 操作，所以編程人員在寫程序的時候不會被底 層的東西困擾。2. ALSA自帶的應用程序是alsa-utilsL具包，包括 aplay、alsamixer等° ap

4、lay用于在ASLA上播放音 嘯。alsamixerJTl于改愛音頻信號的音量。3. alsa-lib是用戶空間的函數(shù)庫，提供了 libasound.so給應用程序使用，應用程序應包含 頭文件asoundlib.ho這個庫通過提供封裝函數(shù) (ALSA-API),使ALSA應用程序編寫起來更容易。 alsa-lib中有control, timer, dmix, pcm等,都 是以插件(plugin)的形式存在的。alsa-lib通過硬 件訪問層的系統(tǒng)調(diào)用與內(nèi)核層進行交互。4. alsa-driver是音頻設備的alsa內(nèi)核部分的驅(qū)動。 集成在內(nèi)核里而，大多是以模塊的方式存在。 可分為三層。(2)

5、最底層是硬件操控層，負責實現(xiàn)硬件操縱訪 問的功能，這也是聲卡驅(qū)動程序中用戶需實現(xiàn) 的主要部分；(2) 中間層是ASLA驅(qū)動的核心部分，它由各種功 能的音頻設備組件構成，為用戶提供了一些預 定義組件(如PCM、AC97、音序器和控制器 等)，另外用戶也可以自行定義設備組件；(3) 驅(qū)動的最上層是聲卡對象描述層，它是聲卡 硬件的抽彖描述，內(nèi)核通過這些描述可以得知 該聲卡硬件的功能、設備組件和操作方法等。2013-7-19/US濮枸簡介這是另一個ASLA架構圖。與上一個圖大同小異。 從內(nèi)核driver層.lib層到應用層勾畫出了彼此 之間的關系。圖中左下角OSS相關部分是為了兼容OSS驅(qū)動模型 而存

6、在的。不是本實踐的相關部分。2013-7-19/US濮枸簡介/US濮枸簡介Application conforming to the ALSAAPI (aptay. arecord. mpbygj/sysass/sound/"Applicati ons conforming to 1he OSS API (rawplay, rawrec.i.X./(fev/sfid/dev/snd/LUser SpaceKernel Space2C/c/ev/snd/controtCO /(fev/snd/fHner/cf&v/dsp/cfev/adsp/dev/mixer/(fev/aud

7、toOSS Emulation Layer(snd pan oss.snd mixer ass)Kernel Space HardwareAudioAudioControllerCODEC左圖是從代碼的角度體現(xiàn) alsa-libfilalsa-driver/i hardware的交互關系。用戶層的alsa-lib通過操 作alsa-driver創(chuàng)建的設備文件/dev/snd/pcmC0D0p等對內(nèi)核層進行訪問°內(nèi) 核層的alsa-drivier驅(qū)動再經(jīng)ill sound core對硬 件聲卡芯片進行訪問。從而實現(xiàn)了 applB alsa-libm alsa-driverQ hardw

8、are的操作。圖中右上角OSS相關部分是為了兼容OSS驅(qū)動模型 而存在的。不是本實踐的相關部分。一、ALSA架構簡介二、最佳實踐的目標、目的、方法三、具體步驟四、總結2013-7-19二、鍛仕實疾的hardwareensl371同標、同的、方該在alsa的整體架構中，alsa-driverl%硬件操控層， 負責實現(xiàn)硬件操縱訪問，這也是聲卡驅(qū)動程序 中用戶需實現(xiàn)的主要部分。我們要實現(xiàn)的是針對特定聲卡芯片ensl371的控制 在這里把它叫做device-driverf設備驅(qū)動）,alsa- driver的其它部分叫做alsa-driver（alsa驅(qū)動）。目標：S的.實現(xiàn)ensl371芯片的最小化

9、驅(qū)動。包括 insmod, re mod,以及 playback和stop的過程。亦 “S1371可以正常加載.卸載.播 放及停止。其他部分如錄音 （capture）等,不渚慮。L 口 J 方洱通過實現(xiàn)ensl371芯片的最小化驅(qū) 動代碼，理解ALSA架構的聲卡驅(qū) 爼軸iiiii站給 竹k心世爐拷啊理一、ALSA架構簡介二、最佳實踐的目標、冃的、方法具體步驟四、總結三、具俸步驟準備作。-使Balsa自帶的aplay工具或其它應用程序播放音頻，測試開發(fā)環(huán)境是否能夠正常播放音頻。如果不能播放,可以用alsamixer等工具查看音量是否被靜音了。總Z,如果正常環(huán)境如果都不能播放音頻，那我們后續(xù)的工作

10、也 就不能檢驗正確與否了。aplay工具shell中命令如F：# apt-get install alsa-utils 初次使用安裝alsa-utils I 具，以后直接執(zhí)彳亍下一步就可以了。# aplay /opt/test_fiIes/pcm.wav /aplay后面的文件路徑根據(jù)自己的實際情況填寫。 紅色文字表示shell中輸入的命令。alsamixer L具shell中命令如卜:# apt-get install alsa-utils 初次使用安裝alsa-utils I具，以后直接執(zhí)彳亍下一步就可以了。# alsamixeroalsamixer中，0、0方向鍵可以調(diào)整焦點，t、丨方向

11、鍵可以調(diào)整音量，esc鍵退岀。也可以用數(shù)字或+、鍵調(diào)整 音量。1! AlsaMixer ul.0.16 (Press Escape to qu it)Card: Ensoniq AudioFCIChip: Cirrus Logic CS4Z37A rev 3dB gain=60.00, E000Uieu: Flayback Capture Al 1 Item: PCMi+十_ _十+b十+ - - +!| l O jDJ；00：mmIMMISMMIsnriiIMM!IHM!I ”一=£=ii十三+十十+；100O10010BO1000<>00<>0bob0O0

12、0O0iMaster<PC44->LineCDMicMic BoosUideoPhone(2)檢查使用的PC的聲卡是否是ENS1371, shell中命令如下：# Ispci | grep "1371" ENS1371聲卡會顯示類似如下字樣2013-7-19 #02:02.0 Multimedia audio controller: Ensoniq ES1371 AudioPCI-97 (rev 02) 如果不是ENS1371,下文可作為參考根據(jù)自己的實際情況進行。1. 準備工作。(2)新建工作目錄如alsa-ensl371-dev-driver,在工作目錄中新

13、建文件ensl371-playback.Co制作makefile。新建文件Makefile。參照Linux基礎培訓驅(qū)動開發(fā)最佳實跳l.pptx第5頁編寫Makefile。 Makefile內(nèi)容如卜：ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := enS1371 -playback.。elseKBUILD := /lib/modules/'uname -r'/buildmodules:make -C $(KBUILD) M=$(shell pwd) modulesclean:rm -f *.o core depend .*.cmd *.ko *.mod.c *

14、.order *.symversrm -rf .tmp_versionsendif2. 查看內(nèi)核linux-source-2.6.26/sound/pci/ensl371.c的代碼，內(nèi)容如卜:#defineCHIP1371#include "ensl370.cz/即在定義宏CHIP1371的基礎上，使用ensl370.Co2013-7-193. 抽取ensl370.c (位 J linux-source-2.6.26/sound/pci)中Linux通用驅(qū)動程序核心,添加到ensl371-playback.c并 make,測試?？梢韵忍砑涌蚣埽傧蚩蚣苤兄鸩教砑雍瘮?shù)?？梢源蛴∵m當?shù)膌

15、og信息，不會影響ensl371的流程。 Linux通用驅(qū)動程序代碼如下：#define CHIP1371#in elude vlinu x/moduleparam.h> static int _init alsa_card_ens!37x_init(void)static void _exit alsa_card_ensl37x_exit(void) ""modulen it(alsa_card_ en sl37x_init) module_exit(alsa_card_e nsl37x_exit)4根據(jù)ensl370.c的代碼，向init和exit屮添加實現(xiàn)函數(shù)。

16、根據(jù)調(diào)用關系實現(xiàn)一個被調(diào)用函數(shù)的最小化定義(如下頁圖 屮的snd_audiopci_probe()lsnd_audiopci_remove(),以填充調(diào)用函數(shù)，并將無關部分注釋掉，減輕代碼量。注意 注釋無吳部分時需要注意，有些不能確定有沒有用，可以先留著，另外，除了函數(shù)外，其他部分的最好用注釋，不 要直接刪除，以便在后而檢查是否刪除了有用的部分。定義最小化的函數(shù)后，代碼是可以編譯，并可以加載到內(nèi)核的，再逐步添寫被調(diào)用函數(shù)，以此類推，直到所有 的調(diào)用關系全部被添加進代碼。如向init和exit屮添加實現(xiàn)函數(shù)：2013-7-19#define CHIP1371# include <linux

17、/moduleparam.h>#in elude <linux/pci.h>#define ENS1371_DEBUGffifdef ENS1371_DEBUG#define FUNC_LOG() printk(KERN_ERR HFUNC_LOG: %d:%s()rV： _LINE_, _FUNCTION_) #endif=/* ES1370 */* ES1371 */* ES1373 -CT5880 */* Ectiva EV1938 #/#ifdef CHIP1370 0x1274, 0x5000, PCI_ANY_ID, PQ_ANY_ID, 0, 0, 0z , /

18、, ffendifffifdef CHIP1371 0x1274, 0x1371, PCI_ANY_ID, PQ_ANY_ID, 0, 0, 0f , 0x1274, 0x5880, PC1_ANY_ID, PQ_ANY_ID, 0, 0, 0, , 0x1102, 0x8938, PC1_ANY_ID, PQ_ANY_ID, 0, 0, 0 J ffendif(struct pci_dev 拿pci, const struct pci_devicejd *pcijd)FUNC_LOG(); return 0;(struct pci_dev *pci)FUNC_LOG(); name = DR

19、IVER-NAME/ .idjable = sndaudiopcijds, probe = snd_audiopci_probez remove = _devexit_p(s nd_audiopci_remove),# ifdef CONFIG_PM/.suspend = snd_e nsoniq suspend, .resume = sndensoniqresume, #endif static int _init alsa_card_ensl37x_init(void) FUNC_LOG();static void _exit alsa_card_ensl37x_exit(void) FU

20、NC_LOG()；modulejnit(alsa_card_ensl37xnit) module_exit(alsa_card_ensl37x_exit)5. make insmod、rmmod 驅(qū)動模塊示例:(db55:/mnt/share/alsa-ensl371-dev-dr iuer# make |:Warning: File "Makef ile' has mod if icat ion time 1.3e+04 s in the f uture -C/1ibzmodules/'uname -r'zbuiId M=/mnt/share/alsa-en

21、sl371-dev-driver modu1make11: Enter ing directory 'zusr/src/1inux-saurce-Z.6.26*make21: Warning: File '/Mnt/xhare/alsa-ensl3?l-deu-dr iuer/Makef i Ye9 has mod if ic at ion time 1.3e+04 s in the futureCC MJ zmnt/share/alxa-ensl3?l-dev-driver/ens1371-playback mal<e2 : warning : Clock skew d

22、etected . Your build may be incomplete.Building modules, stage Z.makeCZl: Warning: File </rmit/share/alsa-ensl3?l-deu-dr iver/Makef ilef has modif ic at ion time 1.3e + 01 s in the f utureMODPOST 1 modulesCCi vet/巳 nsl3?l-p ley back mod, oLD Ml Zmnt/share/aIsa-ens1371-dev-driverZens1371-playbackk

23、oYour build may beincomplete.ClocksKeu detected/Lisr/src/ 1 inux-soLirce-Z .6 .Z6Clock skew detected-makeLZT： warning:maketl: Leaving directorymake: warning: Clock skew detected. Your build may be incomplete. db55:/mnt/share/alsa-ensl371-dev-dp iver#db55:zmnt/share/alsa-ensl371-dev-dr iver#db55 : /n

24、vnt/shQrE/alsa-EnslS'Zl.-dEv-dBivErtt lsmod ! grep uensl371,1snd ensl371cfameport snd_rawmid i snd_ac37_codec snd_pcmSlid& 0108Z8 18944 31396 64068 46648snd_ensl371snd_ensl371,snd_seq_mid isnd_ensl371snd_ensl371丿 snd_ac97_codecsnd_ensl371, snd_raLjmid i，snd_ac97_codecf snd_pcmj s三、具俸步驟Igrep

25、nensl371,13819.8935311 rUMC_LOG： 53:alsa_card_ensl37x_init()1 FUNC LOG： 30：snd au減iopci pfob匕()nd_seqf snd_t irniersnd_seq_deuice db55:zmnt/share/alxa-enx1371-deu-dr ivertt rrnmod snd_ensl371 clb55 : zmnt/share/alxa-enxl3?l-deudri ver It lsmod db55:zmnt/share/alsa-ensl3?ldeu"driverttl db55:zmnt

26、/share/alxa-enxl3?l-dev-driverft insmod ensl3?l-playback .kob55 :lsmod grep Heiisl371HTislS?!.卩 leubdck21440 b55 : /rrrnt/sha.rE/nl：SQ-Ensl3?l-dEv-di?ivEfit rmmcjd ens 1371-p layback3848.189611 FUNC_LOG: 59:alsa_card_ensl37x_exit()348.1337 FUNCLOG: 3b : snd etudiopc() db55:Zmnt/share/alsa-ensl371-de

27、v-dr iver#注意insmod ensl371-playback.ko前，要先卸載系統(tǒng)屮原有的ensl371模塊snd_ensl371o否則，在定義了DRIVER_NAME后，insmod時就會出錯。2013W 紅色是shell中輸入的命令，黃色是系統(tǒng)打印的信息，而綠色是我們的模塊打印的log。另外，驅(qū)動模塊的單步調(diào)試可以參照Linux基礎培訓驅(qū)動開發(fā)最佳實B-l.pptx。6. 仿照snd_audiopci_probe()H snd_audiopci_remove()的填充與alsa_card_ensl37x_init()和alsa_card_ensl37x_exit()類 似，如此一

28、級一級的填充下去，直室模塊可以播放出聲音。對于snd_audiopci_probe()這樣氏較氮朵的函藪，應一 行一行的添加，邊添加邊調(diào)試。如遇到變量等應該在前而函數(shù)中賦值帚述沒有實現(xiàn)的部分，可以先用if宏等方法暫 時注釋掉，如下頁代碼屮的紅色部分。添加的代碼如下：#define CHIP1371# include vlinu x/pci.h>#in elude vlinu x/moduleparam.h>#define ENS1371_DEBUG#ifdef ENS1371_DEBUGffdefine FUNC_LOG() printk(KERN_ERR HFUNC_LOG: %

29、d:%s()rV： _UNE_ _FUNCTION_) ffendif#define DRIVER_NAME "ENS1371"static struct pci_deviced snd audiopcids = X M0DULE_DEVICETABLE(pciz sndaudiopcijds);(struct ensoniq #ensoniq, int hasspdif, int hasjine)FUNC_LOG()； return(O);(struct ensoniq * ensoniq, int device, struct snd_pcm rpcm) FUNC_LO

30、G();return 0;(struct snd_card *card, struct pci_dev #pci, struct ensoniq * rensoniq)FUNC_LOG();return 0;三、具俸步驟三、具俸步驟6.代碼續(xù):static int _devinit snd_audiopci_probe(struct pci_dev *pci# const struct pci_devicejd *pcijd)FUNC_LOG();#ifdef ENS1371_RESERVEDstatic void _devexit snd_audiopci_remove(struct pci

31、_dev *pci) FUNC_LOG()；static struct pci_driver driver = .name = DRIVER_NAME/ .idtable = sndaudiopcijds, .probe = snd_audiopci_prob© .remove = _devexit_p(snd_audiopci_remove)z #ifdef CONFIG_PM/.suspend = sn d_ensoniq_suspe nd,/.resume = snden son iq_resumez ffendifstatic int _init alsa_card_ensl37xjnit(void) FUNC_LOG();return