ALSA声卡驱动中的DAPM详解之七：dapm事件机制（dapm event）

时间：2023-03-08 23:28:15
ALSA声卡驱动中的DAPM详解之七：dapm事件机制（dapm event）

前面的六篇文章，我们已经讨论了dapm关于动态电源管理的有关知识，包括widget的创建和初始化，widget之间的连接以及widget的上下电顺序等等。本章我们准备讨论dapm框架中的另一个机制：事件机制。通过dapm事件机制，widget可以对它所关心的dapm事件做出反应，这种机制对于扩充widget的能力非常有用，例如，对于那些位于codec之外的widget，好像喇叭功放、外部的前置放大器等等，由于不是使用codec内部的寄存器进行电源控制，我们就必须利用dapm的事件机制，获得相应的上下电事件，从而可以定制widget自身的电源控制功能。

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dapm event的种类

dapm目前为我们定义了9种dapm event，他们分别是：

事件类型 说明
SND_SOC_DAPM_PRE_PMU widget要上电前发出的事件
SND_SOC_DAPM_POST_PMU widget要上电后发出的事件
SND_SOC_DAPM_PRE_PMD widget要下电前发出的事件
SND_SOC_DAPM_POST_PMD widget要下电后发出的事件
SND_SOC_DAPM_PRE_REG 音频路径设置之前发出的事件
SND_SOC_DAPM_POST_REG 音频路径设置之后发出的事件
SND_SOC_DAPM_WILL_PMU 在处理up_list链表之前发出的事件
SND_SOC_DAPM_WILL_PMD 在处理down_list链表之前发出的事件
SND_SOC_DAPM_PRE_POST_PMD SND_SOC_DAPM_PRE_PMD和
SND_SOC_DAPM_POST_PMD的合并

前8种每种占据一个位，所以，我们可以在一个整数中表达多个我们需要关心的dapm事件，只要把它们按位或进行合并即可。

widget的event回调函数

ALSA声卡驱动中的DAPM详解之二：widget-具备路径和电源管理信息的kcontrol中，我们已经介绍过代表widget的snd_soc_widget结构，在这个结构体中，有一个event字段用于保存该widget的事件回调函数，同时，event_flags字段用于保存该widget需要关心的dapm事件种类，只有event_flags字段中相应的事件位被设置了的事件才会发到event回调函数中进行处理。

我们知道，dapm为我们提供了常用widget的定义辅助宏，使用以下这几种辅助宏定义widget时，默认需要我们提供dapm event回调函数

  • SND_SOC_DAPM_MIC
  • SND_SOC_DAPM_HP
  • SND_SOC_DAPM_SPK
  • SND_SOC_DAPM_LINE
这些widget都是位于codec外部的器件，它们无法使用通用的寄存器操作来控制widget的电源状态，所以需要我们提供event回调函数。以下的例子来自dapm的内核文档，外部的喇叭功放通过CORGI_GPIO_APM_ON这个gpio来控制它的电源状态：
  1. /* turn speaker amplifier on/off depending on use */
  2. static int corgi_amp_event(struct snd_soc_dapm_widget *w, int event)
  3. {
  4. gpio_set_value(CORGI_GPIO_APM_ON, SND_SOC_DAPM_EVENT_ON(event));
  5. return 0;
  6. }
  7. /* corgi machine dapm widgets */
  8. static const struct snd_soc_dapm_widget wm8731_dapm_widgets =
  9. SND_SOC_DAPM_SPK("Ext Spk", corgi_amp_event);

另外，我们也可以通过以下这些带"_E"后缀的辅助宏版本来定义需要dapm事件的widget：

  • SND_SOC_DAPM_PGA_E
  • SND_SOC_DAPM_OUT_DRV_E
  • SND_SOC_DAPM_MIXER_E
  • SND_SOC_DAPM_MIXER_NAMED_CTL_E
  • SND_SOC_DAPM_SWITCH_E
  • SND_SOC_DAPM_MUX_E
  • SND_SOC_DAPM_VIRT_MUX_E

触发dapm event

我们已经定义好了带有event回调的widget，那么，在那里触发这些dapm event？答案是：在dapm_power_widgets函数的处理过程中，dapm_power_widgets函数我们已经在ALSA声卡驱动中的DAPM详解之六：精髓所在，牵一发而动全身中做了详细的分析，其中，在所有需要处理电源变化的widget被分别放入up_list和down_list链表后，会相应地发出各种dapm事件：

  1. static int dapm_power_widgets(struct snd_soc_card *card, int event)
  2. {
  3. ......
  4. list_for_each_entry(w, &down_list, power_list) {
  5. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_WILL_PMD);
  6. }
  7. list_for_each_entry(w, &up_list, power_list) {
  8. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_WILL_PMU);
  9. }
  10. /* Power down widgets first; try to avoid amplifying pops. */
  11. dapm_seq_run(card, &down_list, event, false);
  12. dapm_widget_update(card);
  13. /* Now power up. */
  14. dapm_seq_run(card, &up_list, event, true);
  15. ......
  16. }

可见，在真正地进行上电和下电之前，dapm向down_list链表中的每个widget发出SND_SOC_DAPM_WILL_PMD事件，而向up_list链表中的每个widget发出SND_SOC_DAPM_WILL_PMU事件。在处理上下电的函数dapm_seq_run中，会调用dapm_seq_run_coalesced函数执行真正的寄存器操作，进行widget的电源控制，dapm_seq_run_coalesced也会发出另外几种dapm事件：

  1. static void dapm_seq_run_coalesced(struct snd_soc_card *card,
  2. struct list_head *pending)
  3. {
  4. ......
  5. list_for_each_entry(w, pending, power_list) {
  6. ......
  7. /* Check for events */
  8. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_PRE_PMU);
  9. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_PRE_PMD);
  10. }
  11. if (reg >= 0) {
  12. ......
  13. pop_wait(card->pop_time);
  14. soc_widget_update_bits_locked(w, reg, mask, value);
  15. }
  16. list_for_each_entry(w, pending, power_list) {
  17. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_POST_PMU);
  18. dapm_seq_check_event(card, w, SND_SOC_DAPM_POST_PMD);
  19. }
  20. }

另外，负责更新音频路径的dapm_widget_update函数中也会发出dapm事件：

  1. static void dapm_widget_update(struct snd_soc_card *card)
  2. {
  3. struct snd_soc_dapm_update *update = card->update;
  4. struct snd_soc_dapm_widget_list *wlist;
  5. struct snd_soc_dapm_widget *w = NULL;
  6. unsigned int wi;
  7. int ret;
  8. if (!update || !dapm_kcontrol_is_powered(update->kcontrol))
  9. return;
  10. wlist = dapm_kcontrol_get_wlist(update->kcontrol);
  11. for (wi = 0; wi < wlist->num_widgets; wi++) {
  12. w = wlist->widgets[wi];
  13. if (w->event && (w->event_flags & SND_SOC_DAPM_PRE_REG)) {
  14. ret = w->event(w, update->kcontrol, SND_SOC_DAPM_PRE_REG);
  15. ......
  16. }
  17. }
  18. ......
  19. /* 更新kcontrol的值，改变音频路径 */
  20. ret = soc_widget_update_bits_locked(w, update->reg, update->mask,
  21. update->val);
  22. ......
  23. for (wi = 0; wi < wlist->num_widgets; wi++) {
  24. w = wlist->widgets[wi];
  25. if (w->event && (w->event_flags & SND_SOC_DAPM_POST_REG)) {
  26. ret = w->event(w, update->kcontrol, SND_SOC_DAPM_POST_REG);
  27. ......
  28. }
  29. }
  30. }

可见，改变路径的前后，分别发出了SND_SOC_DAPM_PRE_REG事件和SND_SOC_DAPM_POST_REG事件。

dai widget与stream widget

dai widget    在ALSA声卡驱动中的DAPM详解之四：在驱动程序中初始化并注册widget和route一文中，我们已经讨论过dai widget，dai widget又分为cpu dai widget和codec dai widget，它们在machine驱动分别匹配上相应的codec和platform后，由soc_probe_platform和soc_probe_codec这两个函数通过调用dapm的api函数:

  • snd_soc_dapm_new_dai_widgets
来创建的，通常会为playback和capture各自创建一个dai widget，他们的类型分别是：
  • snd_soc_dapm_dai_in      对应playback dai
  • snd_soc_dapm_dai_out    对应capture dai
另外，dai widget的名字是使用stream name来命名的，他通常来自snd_soc_dai_driver中的stream_name字段。dai widget的sname字段也使用同样的名字。
stream widget    stream widget通常是指那些要处理音频流数据的widget，它们包含以下这几种类型：
  • snd_soc_dapm_aif_in                 用SND_SOC_DAPM_AIF_IN辅助宏定义
  • snd_soc_dapm_aif_out               用SND_SOC_DAPM_AIF_OUT辅助宏定义
  • snd_soc_dapm_dac                    用SND_SOC_DAPM_AIF_DAC辅助宏定义
  • snd_soc_dapm_adc                    用SND_SOC_DAPM_AIF_ADC辅助宏定义
对于这几种widget，我们除了要指定widget的名字外，还要指定他对应的stream的名字，保存在widget的sname字段中。

连接dai widget和stream widget

默认情况下，驱动不会通过snd_soc_route来主动定义dai widget和stream widget之间的连接关系，实际上，他们之间的连接关系是由ASoc负责的，在声卡的初始化函数中，使用snd_soc_dapm_link_dai_widgets函数来建立他们之间的连接关系：
  1. static int snd_soc_instantiate_card(struct snd_soc_card *card)
  2. {
  3. ......
  4. /* card bind complete so register a sound card */
  5. ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,
  6. card->owner, 0, &card->snd_card);
  7. ......
  8. if (card->dapm_widgets)
  9. snd_soc_dapm_new_controls(&card->dapm, card->dapm_widgets,
  10. card->num_dapm_widgets);
  11. /*  建立dai widget和stream widget之间的连接关系  */
  12. snd_soc_dapm_link_dai_widgets(card);
  13. ......
  14. if (card->controls)
  15. snd_soc_add_card_controls(card, card->controls, card->num_controls);
  16. ......
  17. if (card->dapm_routes)
  18. snd_soc_dapm_add_routes(&card->dapm, card->dapm_routes,
  19. card->num_dapm_routes);
  20. ......
  21. if (card->fully_routed)
  22. list_for_each_entry(codec, &card->codec_dev_list, card_list)
  23. snd_soc_dapm_auto_nc_codec_pins(codec);
  24. snd_soc_dapm_new_widgets(card);
  25. ret = snd_card_register(card->snd_card);
  26. ......
  27. return 0;
  28. }

我们再来分析一下snd_soc_dapm_link_dai_widgets函数，看看它是如何连接这两种widget的，它先是遍历声卡中所有的widget，找出类型为snd_soc_dapm_dai_in和snd_soc_dapm_dai_out的widget，通过widget的priv字段，取出widget对应的snd_soc_dai结构指针：

  1. int snd_soc_dapm_link_dai_widgets(struct snd_soc_card *card)
  2. {
  3. struct snd_soc_dapm_widget *dai_w, *w;
  4. struct snd_soc_dai *dai;
  5. /* For each DAI widget... */
  6. list_for_each_entry(dai_w, &card->widgets, list) {
  7. switch (dai_w->id) {
  8. case snd_soc_dapm_dai_in:
  9. case snd_soc_dapm_dai_out:
  10. break;
  11. default:
  12. continue;
  13. }
  14. dai = dai_w->priv;

接着，再次从头遍历声卡中所有的widget，找出能与dai widget相连接的stream widget，第一个前提条件是这两个widget必须位于同一个dapm context中：

  1. /* ...find all widgets with the same stream and link them */
  2. list_for_each_entry(w, &card->widgets, list) {
  3. if (w->dapm != dai_w->dapm)
  4. continue;

dai widget不会与dai widget相连，所以跳过它们：

  1. switch (w->id) {
  2. case snd_soc_dapm_dai_in:
  3. case snd_soc_dapm_dai_out:
  4. continue;
  5. default:
  6. break;
  7. }

dai widget的名字没有出现在要连接的widget的stream name中，跳过这个widget：

  1. if (!w->sname || !strstr(w->sname, dai_w->name))
  2. continue;

如果widget的stream name包含了dai的stream name，则匹配成功，连接这两个widget：

  1. if (dai->driver->playback.stream_name &&
  2. strstr(w->sname,
  3. dai->driver->playback.stream_name)) {
  4. dev_dbg(dai->dev, "%s -> %s\n",
  5. dai->playback_widget->name, w->name);
  6. snd_soc_dapm_add_path(w->dapm,
  7. dai->playback_widget, w, NULL, NULL);
  8. }
  9. if (dai->driver->capture.stream_name &&
  10. strstr(w->sname,
  11. dai->driver->capture.stream_name)) {
  12. dev_dbg(dai->dev, "%s -> %s\n",
  13. w->name, dai->capture_widget->name);
  14. snd_soc_dapm_add_path(w->dapm, w,
  15. dai->capture_widget, NULL, NULL);
  16. }
  17. }
  18. }
  19. return 0;

由此可见，dai widget和stream widget是通过stream name进行匹配的，所以，我们在定义codec的stream widget时，它们的stream name必须要包含dai的stream name，这样才能让ASoc自动把这两种widget连接在一起，只有把它们连接在一起，ASoc中的播放、录音和停止等事件，才能通过dai widget传递到codec中，使得codec中的widget能根据目前的播放状态，动态地开启或关闭音频路径上所有widget的电源。我们看看wm8993中的例子：

  1. SND_SOC_DAPM_AIF_OUT("AIFOUTL", "Capture", 0, SND_SOC_NOPM, 0, 0),
  2. SND_SOC_DAPM_AIF_OUT("AIFOUTR", "Capture", 1, SND_SOC_NOPM, 0, 0),
  3. SND_SOC_DAPM_AIF_IN("AIFINL", "Playback", 0, SND_SOC_NOPM, 0, 0),
  4. SND_SOC_DAPM_AIF_IN("AIFINR", "Playback", 1, SND_SOC_NOPM, 0, 0),

分别定义了左右声道两个stream name为Capture和Playback的stream widget。对应的dai driver结构定义如下：

  1. static struct snd_soc_dai_driver wm8993_dai = {
  2. .name = "wm8993-hifi",
  3. .playback = {
  4. .stream_name = "Playback",
  5. .channels_min = 1,
  6. .channels_max = 2,
  7. .rates = WM8993_RATES,
  8. .formats = WM8993_FORMATS,
  9. .sig_bits = 24,
  10. },
  11. .capture = {
  12. .stream_name = "Capture",
  13. .channels_min = 1,
  14. .channels_max = 2,
  15. .rates = WM8993_RATES,
  16. .formats = WM8993_FORMATS,
  17. .sig_bits = 24,
  18. },
  19. .ops = &wm8993_ops,
  20. .symmetric_rates = 1,
  21. };

可见，它们的stream name是一样的，声卡初始化阶段会把它们连接在一起。需要注意的是，如果我们定义了snd_soc_dapm_aif_in和snd_soc_dapm_aif_out类型的stream widget，并指定了他们的stream name，在定义DAC或ADC对应的widget时，它们的stream name最好不要也使用相同的名字，否则，dai widget即会连接上AIF，也会连接上DAC/ADC，造成音频路径的混乱：

  1. SND_SOC_DAPM_ADC("ADCL", NULL, WM8993_POWER_MANAGEMENT_2, 1, 0),
  2. SND_SOC_DAPM_ADC("ADCR", NULL, WM8993_POWER_MANAGEMENT_2, 0, 0),
  3. SND_SOC_DAPM_DAC("DACL", NULL, WM8993_POWER_MANAGEMENT_3, 1, 0),
  4. SND_SOC_DAPM_DAC("DACR", NULL, WM8993_POWER_MANAGEMENT_3, 0, 0),

stream event

把dai widget和stream widget连接在一起，就是为了能把ASoc中的pcm处理部分和dapm进行关联，pcm的处理过程中，会通过发出stream event来通知dapm系统，重新扫描并调整音频路径上各个widget的电源状态，目前dapm提供了以下几种stream event:

  1. /* dapm stream operations */
  2. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_NOP                 0x0
  3. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_START               0x1
  4. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP                0x2
  5. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_SUSPEND             0x4
  6. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_RESUME              0x8
  7. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_PUSH  0x10
  8. #define SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_RELEASE       0x20

比如，在soc_pcm_prepare函数中，会发出SND_SOC_DAPM_STREAM_START事件：

  1. snd_soc_dapm_stream_event(rtd, substream->stream,
  2. SND_SOC_DAPM_STREAM_START);

而在soc_pcm_close函数中，会发出SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP事件：

  1. snd_soc_dapm_stream_event(rtd,
  2. SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK,
  3. SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP);

snd_soc_dapm_stream_event函数最终会使用soc_dapm_stream_event函数来完成具体的工作：

  1. static void soc_dapm_stream_event(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd, int stream,
  2. int event)
  3. {
  4. struct snd_soc_dapm_widget *w_cpu, *w_codec;
  5. struct snd_soc_dai *cpu_dai = rtd->cpu_dai;
  6. struct snd_soc_dai *codec_dai = rtd->codec_dai;
  7. if (stream == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK) {
  8. w_cpu = cpu_dai->playback_widget;
  9. w_codec = codec_dai->playback_widget;
  10. } else {
  11. w_cpu = cpu_dai->capture_widget;
  12. w_codec = codec_dai->capture_widget;
  13. }

该函数首先从snd_soc_pcm_runtime结构中取出cpu dai widget和codec dai widget，接下来：

  1. if (w_cpu) {
  2. dapm_mark_dirty(w_cpu, "stream event");
  3. switch (event) {
  4. case SND_SOC_DAPM_STREAM_START:
  5. w_cpu->active = 1;
  6. break;
  7. case SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP:
  8. w_cpu->active = 0;
  9. break;
  10. case SND_SOC_DAPM_STREAM_SUSPEND:
  11. case SND_SOC_DAPM_STREAM_RESUME:
  12. case SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_PUSH:
  13. case SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_RELEASE:
  14. break;
  15. }
  16. }

把cpu dai widget加入到dapm_dirty链表中，根据stream event的类型，把cpu dai widget设定为激活状态或非激活状态，接下来，对codec dai widget做出同样的处理：

  1. if (w_codec) {
  2. dapm_mark_dirty(w_codec, "stream event");
  3. switch (event) {
  4. case SND_SOC_DAPM_STREAM_START:
  5. w_codec->active = 1;
  6. break;
  7. case SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP:
  8. w_codec->active = 0;
  9. break;
  10. case SND_SOC_DAPM_STREAM_SUSPEND:
  11. case SND_SOC_DAPM_STREAM_RESUME:
  12. case SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_PUSH:
  13. case SND_SOC_DAPM_STREAM_PAUSE_RELEASE:
  14. break;
  15. }
  16. }

最后，它调用了我们熟悉的dapm_power_widgets函数：

  1. dapm_power_widgets(rtd->card, event);

因为dai widget和codec上的stream widget是相连的，所以，dai widget的激活状态改变，会沿着音频路径传递到路径上的所有widget，等dapm_power_widgets返回后，如果发出的是SND_SOC_DAPM_STREAM_START事件，路径上的所有widget会处于上电状态，保证音频数据流的顺利播放，如果发出的是SND_SOC_DAPM_STREAM_STOP事件，路径上的所有widget会处于下电状态，保证最小的功耗水平。

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