Linux_ALSA聲卡驅動開發(fā)實踐

1、Linux ALSA聲卡驅動開發(fā)最佳實踐木實踐是在Linux基礎培訓-驅動開發(fā)最佳實踐基礎上進行的一、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2020/6/32020/6/31.ALSA架構特點支持多種聲卡設備模塊化的內(nèi)核驅動程序支持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)必架枸簡介AL5A AppALSA lib11111ALSAApp-API11111111Piugin(conve<$ionzrouting etc)111111111硬件訪問層1111. ALSA是Advan

2、ced Linux Sound Architecture- 島級Linux聲音架構的簡稱，它在Li n ux操作系 統(tǒng)上提供了音頻和MIDI (Musical Instrument Digital Interface-音樂設備數(shù)字化接口的 支持。它包含API庫和丄:具、內(nèi)核驅動集合. 對Linux聲音進行支持。ALSA包含一系列內(nèi) 核驅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 婆打開設備等操作，所以編程人員在寫程序的時候不會被底層的東西困擾。lbw KernelPCM 檢口Midi 接口徑制接LIALSA Kernel Driver 走卡描述対菽 s

3、nd.cardALSA Kernel API$nd_cord.new(|音妬設備組杵尺snd.device snd device_new() Snd device opsPCM sndpcm snd-pcm.newAC97中間從 5nd_ac97_bus snd ac97 bus() snd_ac97_busopsMIDIsnd _rawmldl snd _rawmidLcp5控制器 snd_kc1IJocfl破件短劃層(EF137I)sndeqgq晉序話ensoniq2020/6/32. ALSA自帶的應用程序是alsa-utils E具包，包 括aplay、alsamixero aplay

4、用于在ASLA上播 放音頻。alsamixerHi于改變音頻信號的音雖。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通過換件訪問層的系統(tǒng)調(diào)用與內(nèi)核層 進行交互。4. alsadriver是音頻設備的alsa內(nèi)核部分的驅動。 集成在內(nèi)核里面.大女是以模塊的方式存在。 可分為三層。(1) 最底層是硬

5、件操控層，負責實現(xiàn)碩件操縱 訪問的功能，這也是聲卡驅動程序中用戶需 實現(xiàn)的主要部分：(2) 中間層是ASLA驅動的核心部分.它由各種 功能的音頻設備組件構成.為用戶提供了一 些傾定義組件(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) 驅動的最上層是聲卡對象描述層，它是聲 卡喚件的抽空描述，內(nèi)核通過這些描述可以 得知該聲卡喚件的功能,設備組件和操作方 法等。這是另一個ASLA架構圖。與上一個圖大同小界。 從內(nèi)孩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驅動模 型而存在的。不是木實踐的相關部分。圖中右上角

6、OSS相關部分是為了兼容OSS驅動模 型而存在的。不是木實踐的相關部分。左圖是從代碼的角度體現(xiàn)J alsa-libfllalsa-driver 及hardware的交互關系c用戶層的alsa-lib通 過操作alsadriver創(chuàng)建的設備文件 /dev/snd/pcmCODOp等對內(nèi)核層進行訪問。 內(nèi)核層的alsa-drivier驅動再經(jīng)由sound core 對鎖件聲卡芯片進行訪問。從而實現(xiàn)了 app alsa-lib alsa-driver hardware 的操作。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2020/6/3Ml二、最他實醫(yī)的同標、一誦的、方倣在

7、alsa的整體架構中，alsadriver的鎖件操控層, 負責實現(xiàn)碩件操縱訪問.這也是聲卡驅動程 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-driver（設備驅動）， alsa-driver 的其它部分叫做 alsa-driver（alsa% 動）。目標： H的.實現(xiàn)ensl371芯片的最小化驅動。包括insmod, remod,以及 playback和stop的過程缶 Qnsl3”可以正常加載、卸裁、 播放及停止。其他部分如錄音 （capture）,不考慮。通過實現(xiàn)ensl371芯片的最小化 驅動代碼.理解ALSA架構的聲202

8、0/6/32020/6/3一、ALSA架構簡介二、最佳實踐的目標、目的、方法三、具體步驟四、總結準備工作o/使命alsa口帶的aplayl：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，話 以用alsamixer等工具査看音量是否被靜音了?？傊?，如果正常環(huán)境如果都不能播放音頻，那我們后續(xù)的匸作也就不 J 能檢驗正確與否了。aplay工具shell中命令如下:# apt-get install alsa-utils 初次使用安裝alsa-utils工具，以后直接執(zhí)行下一步就可以了。# aplay /opt/testjiles/pcm.wav /aplay后而的文件路徑

9、根據(jù)口己的實際情況填寫。紅色文字表示shell中輸入的命令。alsamixer工具shell中命令如下：# apt-get install alsa-utils 初次使用安裝alsa-utils工具，以后直接執(zhí)行下一步就可以了。# alsamixer。alsamixe沖，、 方向鍵可以調(diào)整焦點，t . I方向鍵可以調(diào)整音量，esc鍵退出。也可以用數(shù)字或+、鍵調(diào)整音量。2020/6/3MrEnsoniq AudioPCICirrus Logic CS4297A rev 3 Playback Capture Al 1 PCM IdB gain=60 80. f>B8BJ1100：；10AO1

10、A0 100O10RIMas七ur < PCMIMMIfiOA MicIMMIBOBUidroIMMIMic BoosIMMIrf 0O00<>ALineCD(2) # Ispci |grep"13/r ENS1371聲卡會顯示類似如下字樣#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)口己的實際情況進行。:i會0<>0 Phone1 準備匸作。(2)新建匸作目錄如alsa-ensl371-dev-driver,在

11、匸作目錄中新建文件ensl371-playback.Co(3)制作makefile。新建文件Makefile。參照Linux基礎培訓驅動開發(fā)最佳實艇:l.pptx第5頁編寫Makefile。 Makefile內(nèi)容如下：ifneq ($(KERNELRELEASE)Jobj-m := ensl371 -playback.。elseKBUILD := /lib/modules/'uname -r'/buildmodules:make -C $(KBUILD) M=$(shell pwd) modulesclean:rm f *.ocore depend *.cmd *.ko *.m

12、od.c *.order *.symversrm -rf .tmp_versionsendif2.查看內(nèi)核linux-source-2.6.26/sound/pci/ensl371.c的代碼,內(nèi)容如下:/define CHIP1371 /include ,ensl370.c/3.抽取ensl370.c (位 J* linux-source-2.6.26/sound/pci)中Linux通用驅動程序核心，添加到ensl371-playback.c中并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og信息，不會影響ensl371的流程。Linux通用驅動 程序代碼如下：

13、#define CHIP1371#in elude <linux/moduleparam.h>static int _init alsa_card_e nsl37x_init(void) _ _ static void _exit alsa_card_ensl37x_exit(void) _ _ "modulej nit(alsa_card_en sl37xjnit)module_exit(alsa_card_e nsl37x_exit)4根據(jù)ensl370.c的代碼，向init和exit中添加實現(xiàn)函數(shù)。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(如下頁圖中的 snd_a

14、udiopci_probe(snd_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。注意注釋無關 部呑時需耍壓意，有些不能確定有獨有用，可以先留著，另外，除了函數(shù)外，其他部分的最好用注釋，不耍直接刪除， 以便在后面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中添加實現(xiàn)函數(shù)：define CHIP1371秤 in elude <linux/moduleparam.h>徉 in elude <linux/pci.h&

15、gt;襯define ENS1371_DEBUGffifdef ENS1371_DEBUGdefine FUNC_LOG() printk(KERN_ERR ”FUNC_LOG: (%d：(%s()n"z _LINE_, _FUNCTION_) Wencfif»dene DRIVERNAME "ENS137r=/ ES1370 / ES1371 / ES1373 CT588O / Ectiva EV1938 4/fflfdef CHIP1370 0X1274, 0X5000, PCI.ANYJD, PCI.ANYJD, 0r 0, 0 J/ffendrf#ifde

16、f CHIP1371 0X1274, 0X1371, PCI_ANYD, PCI_ANYJDr 0r 0z 0, r 0X1274, 0X5880, PCI.ANYJD, PCI.ANYJD, 0, 0, 0, , 0X1102, 0X8938, PCI-ANYD, PCLANYJD, 0r 0, 0,r ffendif0J；(struct pcidev *pciz const struct pci_deyiced *pcijd)FUNC_LOG(hreturn 0；(struct pcidev 4 pci) FUNC_LOG();.name = DRIVER_NAME,.datable =

17、snd_audiopcids,.probe = snd_audiopci_prober.remove = _devexitptsndaudiopciremove), #ifdef CONFIG_PM/.suspend = snd ensoniqsuspend,/.resume = sndensoniqresume,#endif；FUNC_LOG();static int _init alsa_card_ensl37xjnitvo»d)static void _exrt alsa card ensl37x exitvoid> FUNC.LOGO； po_unreg»st

18、er_dnver &d”vetj;r modulQ_init(aka_cad_Gns237)c_init)modulQ_exit(a1sa-Card-Qns237X-Gxit)5.make、insmod、rmmod 驅動模塊示例:lb55:/mnt/share/alsa-ensl3?l-dev-dr iuertt makenake: Warn ing: File 'Makef ile" has modif ication time 1,3e+04 s in th巳 future nake -C /Iib/modules/ uname -r'/buiId M=/

19、mnt/share/alsa-ensl371-dev-driuer modu1 ms naked: Ent ering d irectory '/usr/src/1 inux-source-2 6 26J nakeLZJ: Warning: File '/mnt/share/alsa-ensl371-dev-dr iuer/Hakef ile* has modific it ion time 1.3e+W4 s in the futureCC MJ /mnt/share/alsa-ensl371-dev-driver/ens1371-playback o nakeLZJ: wa

20、rning: Clock skew detected Your build may be incompleteBuilding modules, stage Z nakeLZ: Warning: File '/mnt/share/alsa-ensl371-dev-dr iuer/Makef i1巳'has modific it ion time 1.3e+84 s in the futureMODFOST 1 roudulesCC/nnitz/shcuD/dlsd-DiisJL3?：l-dDV-dFiuDr/tni$1.371.-pldubcii:k mud . uLD MJ

21、zmnt/sharc/a lsa-ensl371-dev-di%i verzcnsl371-p layback kunakc Z :warn ing： Cluckdetected. Yuux- build mayEcinuump 1 u t u nakc Lil： Leaving directory 1 Zusr/src/ 1 inux-suurcc-Z Ci 26J nakc: warn ing: lb55:/mntzsharczaIsalb55:/mntzsharczaIsa lb55:/mntzsharczaIsaC lock skew detcctcd ?our build may b

22、e incomplete dev dr iverttdev-dr iver#cnsl3?lensl371dev "ivertt lsmod ! grep °cnsl371u192360snd_ensl371snd_ensl371/snd_seq_mid isnd_ensl371snd_ensl371 ,snd_ac97_codec snd_ens?l371i » snd_ac97_codec ,snd_pcm, s grep21440nsl371._plaijbackb55:/mnt/share/alsa-ensl3?l-dev-driuer# rmmod ens

23、l371-playback 3848.189611 FUNC.LOG : 59 ： alsa_card 藥 sl37xxit () 3848.189839 FUNCLOG: 36：Jsnd.audiopci.remoue()b55:/mnt/share/alsa-ensl37L-deu-dr iver#注意insmod ensl371-playback.ko前，耍先卸載系統(tǒng)中原有的ensl371模塊snd_ensl371o否則，在定義了DRIVER_NAME后，insmod時就會出錯。2020/OT中，五色是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。 5&q

24、uot; 另外,驅動模塊的單步調(diào)試川以參照紅kn祕蠟訕2)驅動開發(fā)最佳實踐lpptx。6.仿照snd_audiopci_probe()和 snd_audiopci_remove()的填充與alsa_card_ensl37xjnit()和alsa_card_ensl37x_exit()類似， 如此一級乜的填竟下去，直至模玫可以播政出聲音。對TsnddiocLprobe(j這樣比較套雜石函數(shù)，窶一行一行的 添加，邊添加邊調(diào)試。如遇到變量等應該在前面函數(shù)中賦值而還後有實現(xiàn)了勺部分，可以先用if宏等方法暫時注釋掉，如 下頁代碼中的紅色部分。添加的代碼如下：define CHIP1371 include

25、 <linux/pci.h>include <linux/moduleparam.h>禪define ENS1371.DEBUG#ifdef ENS1371_DEBUGffdefme FUNC_LOG() printkjKERNERR ”FUNC_LO<3: (%d：(%s()n"z _UNE_, _FUNCTION_) ffendif襯define DRIVER_NAME *ENS1371*static struct pci_dQvice_id sndaudiopcijdsf = ；MODULE_DEVICE-TABLE(pci, snd_audiop

26、cijds);J(struct ensoniq *ensoniqf int has_spdifr int hasjine)IFUNC-LOG();return(O|；J(struct ensoniq ensoniq, int device, struct snd_pcm rpcm)FUNC.LOGU;return 0；(struct snd_card *cardr struct pci_dev 4pci, struct ensoniq rensoniq)FUNC_LOG(|; return 0；6仝碼續(xù)：static int _devinit snd_audiopci_probe(struct

27、 pci_dev pci, const struct pci_devicejdstruct sndcard 4cardr struct ensoniq *ensoniq； int err, pcm_devs(2；FUNC_LOGU;return -ENOENT；/#endrf/#ifdef CHIP1371v). line>odev»<0Hif | (err = sndensoniqUTlmixerlensoniq snd_card_free(card) return err;return err；/ if (err = sndensomqpcmatensonlq, X,

28、 NULL) <0) sndcardfreelcard);return err；if |(err = 5nd.en$omq_midl(en$oniq, 0. NULL) < 0)( snd_card_free(card)； return err；ffifdef ENS1371_RESERVEDffendif static void _devexit snd_audiopci_remove(struct pci_dev *pci) FUNC_LOG();static struct pa_driver driver = .name = DRIVER-NAM® ,id_table = snd_audiopci_idsz .probe = snd_audiopci _prober .remove = _devexitptsndaudiopcLremove), ffifdef CONFIG.PM/.suspend = snd _ensoniq_suspe nd,/.resume = snd_ensoniq_resumez ffendif static mt _init alsa card_ensl37x init(void) FUNC_LOG();retu m pci_register_driver(&d rive r)； static vo