Linux音频驱动-ALSA概述

时间：2023-11-28 19:31:20

概述

ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)是linux上主流的音频结构，在没有出现ALSA架构之前，一直使用的是OSS(Open Sound System)音频架构。关于OSS的退出以及ALSA的出现，可以看Linux音频驱动-OSS和ALSA声音系统简介及其比较。
关于OSS和ALSA音频架构之间的区别图如下：
Linux音频驱动-ALSA概述
主要的区别就是在OSS架构下，App访问底层是直接通过Sound设备节点访问的。而在ALSA音频架构下，App是通过ALSA提供的alsa-lib库访问底层硬件的操作，不再访问Sound设备节点了。这样做的好处可以简化App实现的难度。
同样ALSA为了兼容OSS，ALSA提供了内核模块来模拟OSS声音驱动，所以在OSS架构下编写的App无需修改就可以在ALSA下运行。另外libaoos库也可以模拟OSS，无需OSS相关的内核模块。
Linux音频驱动-ALSA概述

音频子系统文件目录结构

音频系统的文件位于kernel/sound下：
  1. root@test:~/k3.18/kernel/sound$ ls
  2. ac97_bus.c  atmel    firewire  Kconfig   mips    pci     sh            sound_firmware.c  synth
  3. aoa         core     i2c       last.c    oss     pcmcia  soc           sparc             usb
  4. arm         drivers  isa       Makefile  parisc  ppc     sound_core.c  spi

主要的目录的介绍信息如下：

Linux音频驱动-ALSA概述

ALSA接口信息

proc接口

关于音频的proc接口，位于/proc/asound目录下:（以我的pc机为例，ubuntu12.04）
  1. root@test:/proc/asound$ ls -l
  2. 总用量 0
  3. dr-xr-xr-x 5 root root 0 11月 22 13:41 card0
  4. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 cards
  5. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 devices
  6. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 hwdep
  7. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 modules
  8. dr-xr-xr-x 2 root root 0 11月 22 13:41 oss
  9. lrwxrwxrwx 1 root root 5 11月 22 13:41 PCH -> card0
  10. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 pcm
  11. dr-xr-xr-x 2 root root 0 11月 22 13:41 seq
  12. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 timers
  13. -r--r--r-- 1 root root 0 11月 22 13:41 version

如下是我手机的中的详细信息，会个pc机上的有差别。

  1. test:/proc/asound # ls -l
  2. total 0
  3. dr-xr-xr-x 21 root root 0 2012-01-02 03:19 card0
  4. -r--r--r--  1 root root 0 2012-01-02 03:19 cards
  5. -r--r--r--  1 root root 0 2012-01-02 03:19 devices
  6. -r--r--r--  1 root root 0 2012-01-02 03:19 pcm
  7. lrwxrwxrwx  1 root root 5 2012-01-02 03:19 xxx -> card0
  8. -r--r--r--  1 root root 0 2012-01-02 03:19 timers
  9. -r--r--r--  1 root root 0 2012-01-02 03:19 version

相比的话，差不了多少，只是手机上没有一些功能而已。接下来详细介绍每个目录的大体含义。

card0:    其中0代表的是声卡号，每个声卡系统都存在这样的目录。
cards:    列出系统中可用的，注册的声卡。
  1. root@test:/proc/asound$ cat cards
  2. 0 [PCH            ]: HDA-Intel - HDA Intel PCH
  3. HDA Intel PCH at 0xf7d00000 irq 45

devices:  列出系统card下所有注册的device，包括control，pcm，timer，seq等等。

  1. root@test:/proc/asound$ cat devices
  2. 1:        : sequencer
  3. 2: [ 0- 2]: digital audio capture
  4. 3: [ 0- 0]: digital audio playback
  5. 4: [ 0- 0]: digital audio capture
  6. 5: [ 0- 0]: hardware dependent
  7. 6: [ 0]   : control
  8. 33:        : timer

hwdep:     列出所有硬件依赖(hardward dependent)的设备。此设备不是所有系统上都存在的。

modoles:  列出所有ALSA声卡驱动模块列表。
oss:          此目录下包含了ALSA用来模拟OSS的模拟仿真模块。
pcm:         列去出系统的cpm设备，包括capture和playback。
  1. root@test:/proc/asound$ cat pcm
  2. 00-00: ALC662 rev1 Analog : ALC662 rev1 Analog : playback 1 : capture 1
  3. 00-02: ALC662 rev1 Analog : ALC662 rev1 Analog : capture 1

seq:        此目录保护一些音序相关的信息。

timers:    描述一些ALSA相关的定时器信息。
version:  描述ALSA版本信息。
  1. root@test:/proc/asound$ cat version
  2. Advanced Linux Sound Architecture Driver Version 1.0.25.

devices字段详细解释，会在后面更了解各个字段的含义。

Linux音频驱动-ALSA概述

有关proc的详细信息可以见：http://alsa.opensrc.org/Proc_asound_documentation#The_.2Fproc.2Fasound.2Foss.2F_directory

dev接口信息

关于sound的dev节点信息，位于/dev/snd下。
  1. root@test:/dev/snd$ ls -l
  2. 总用量 0
  3. drwxr-xr-x  2 root root       60 11月 16 10:47 by-path
  4. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  6 11月 16 10:47 controlC0
  5. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  5 11月 16 10:47 hwC0D0
  6. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  4 11月 16 11:00 pcmC0D0c
  7. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  3 11月 22 14:45 pcmC0D0p
  8. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  2 11月 16 10:47 pcmC0D2c
  9. crw-rw---T+ 1 root audio 116,  1 11月 16 10:47 seq
  10. crw-rw---T+ 1 root audio 116, 33 11月 16 10:47 timer

上述是sound下的常见的设备文件。首先看看各个字段的含义：

Linux音频驱动-ALSA概述
介绍写各个设备文件的功能：
control:            用于声卡的控制。
pcmC0D0c:     用于录音的pcm设备。
pcmC0D0p:     用于播音的pcm设备。
seq:                 音序器接口。
timer:              定时器接口。
linux内核定义了如下的设备类型：
  1. enum {
  2. SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL,
  3. SNDRV_DEVICE_TYPE_SEQUENCER,
  4. SNDRV_DEVICE_TYPE_TIMER,
  5. SNDRV_DEVICE_TYPE_HWDEP,
  6. SNDRV_DEVICE_TYPE_RAWMIDI,
  7. SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK,
  8. SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE,
  9. SNDRV_DEVICE_TYPE_COMPRESS,
  10. };

通常更关心control和pcm设备。

代码入口分析

ALSA的proc接口信息的代码实现在kernel/sound/core/sound.c中。
大概的逻辑图如下：
Linux音频驱动-ALSA概述
下一步就需要分析是谁调用snd_register_device_for_dev函数来注册sound设备的。
 Linux音频驱动-ALSA概述
以上只是列出了pcm和control设备的流程，并没有关心timer, seq等设备的流程。其实大致流程一致。
因为pcm，control，timer，seq等这些设备都在所谓的card下管理着。所以下面几节就从card，control，pcm三个方面入手。

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