学习目标：1. WM9876接口和工作原理；2. WM9876驱动移植；3. WM9876应用测试；4. 问题总结
1. WM9876接口和工作原理
本节使用了JZ2440开发板移植WM9876驱动，其结构如下图所示，最后利用madplay工具测试音频文件。
IIS和控制接口；
WM9876声卡是负责录音、播音、调节音量和声音合成等的一种多媒体板卡。包括两种接口：IIS接口（提供音频接收和发送）、控制接口（控制音量大小，使能各个输出通道等）
1)当我们播放声音时，将数字信号传入I2SDO脚，声卡便通过解码，产生模拟信号到喇叭/耳机；
2)当我们录音时，声卡便获取麦克风的模拟信号，编码出数字信号到I2SDI引脚上。
-----------接口说明----------------
--> IIS接口相关的引脚如下：
MCLK：主机为解码芯片提供的系统同步时钟（Master/system clock input）。
BCLK（LRC）：编解码芯片提供的串行时钟信号（Audio bit clock output）。
ISLRCK：采样频率信号，当为低电平时采样的是左声道信号，高电平时采样的是右声道信号。
I2SDI(ADCDAT)：ADC数据输入。
I2SDO(DACDAT)：DAC数据输出。
-->控制接口相关的引脚如下：
MODE: 3线/2线控制选择,当MODE为高,表示为3线控制,MODE位低,表示2线控制，2线模式变为IIC模式（2440接的高电平为3线模式）；
CSB/GPIO1: 控制数据使能引脚；
SCLK: 时钟引脚；
SDIN: 数据输入输出引脚。2. WM9876驱动移植
2.1 驱动分析
先以uda1341.c源码为例，分析驱动程序框架。源码目录位于：sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c ，分析：
1. s3c2410_uda1341_init
static int __init s3c2410_uda1341_init(void) {
memzero(&input_stream, sizeof(audio_stream_t));
memzero(&output_stream, sizeof(audio_stream_t));
return driver_register(&s3c2410iis_driver); //注册
}
-->
static struct device_driver s3c2410iis_driver = {
.name = "s3c2410-iis",
.bus = &platform_bus_type, //platform_bus_type类型
.probe = s3c2410iis_probe,
.remove = s3c2410iis_remove,
};
2. s3c2410iis_probe
由于同名驱动和设备，调用s3c2410iis_probe:
static int s3c2410iis_probe(struct device *dev)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct resource *res;
unsigned long flags; res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, );
iis_base = (void *)S3C24XX_VA_IIS ;
iis_clock = clk_get(dev, "iis"); clk_enable(iis_clock);
local_irq_save(flags);
/* 配置GPIO */
/* GPB 4: L3CLOCK, OUTPUT */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB4, S3C2410_GPB4_OUTP);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPB4,);
/* GPB 3: L3DATA, OUTPUT */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB3,S3C2410_GPB3_OUTP);
/* GPB 2: L3MODE, OUTPUT */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB2,S3C2410_GPB2_OUTP);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPB2,);
/* GPE 3: I2SSDI */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE3,S3C2410_GPE3_I2SSDI);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPE3,);
/* GPE 0: I2SLRCK */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE0,S3C2410_GPE0_I2SLRCK);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPE0,);
/* GPE 1: I2SSCLK */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE1,S3C2410_GPE1_I2SSCLK);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPE1,);
/* GPE 2: CDCLK */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE2,S3C2410_GPE2_CDCLK);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPE2,);
/* GPE 4: I2SSDO */
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE4,S3C2410_GPE4_I2SSDO);
s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPE4,); local_irq_restore(flags);
init_s3c2410_iis_bus();///* 设置S3C2440的IIS控制器 */ init_uda1341();// /* 使用L3接口初始化uda1341芯片 */ /* 设置两个DMA通道:一个用于播放,另一个用于录音 */
output_stream.dma_ch = DMACH_I2S_OUT;
if (audio_init_dma(&output_stream, "UDA1341 out")) {
audio_clear_dma(&output_stream,&s3c2410iis_dma_out);
}
input_stream.dma_ch = DMACH_I2S_IN;
if (audio_init_dma(&input_stream, "UDA1341 in")) {
audio_clear_dma(&input_stream,&s3c2410iis_dma_in);
}
audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops, -); //
-->sound_insert_unit(&chains[], fops, dev, , ,
"dsp", S_IWUSR | S_IRUSR, NULL); audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops, -); //
-->sound_insert_unit(&chains[], fops, dev, , ,
"mixer", S_IRUSR | S_IWUSR, NULL);
......
}
其中， /dev/dsp设备节点，实现音频的输入输出IIS接口（由chains[3]数组获得）/dev/mixer设备节点，实现音量调节、高音等控制（由chains[0]数组获得）
audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops, -1);
audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops, -1);注册了这两个设备节点和file_operation供上层驱动函数调用；
static struct sound_unit *chains[SOUND_STEP];
/*
* Allocations
* 0 *16 Mixers
* 1 *8 Sequencers
* 2 *16 Midi
* 3 *16 DSP
* 4 *16 SunDSP
* 5 *16 DSP16
* 6 -- sndstat (obsolete)
* 7 *16 unused
* 8 -- alternate sequencer (see above)
* 9 *16 raw synthesizer access
* 10 *16 unused
* 11 *16 unused
* 12 *16 unused
* 13 *16 unused
* 14 *16 unused
* 15 *16 unused
*/
接下来，看一次操作函数，源码程序：linux-2.6.22.6\sound\Sound_core.c，（也可从该源码看起，再看sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c程序），仅有一个open往后程序可得其他的操作函数：
static const struct file_operations soundcore_fops=
{
/* We must have an owner or the module locking fails */
.owner = THIS_MODULE,
.open = soundcore_open,
};
int soundcore_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int chain;
int unit = iminor(inode);
struct sound_unit *s;
const struct file_operations *new_fops = NULL; chain=unit&0x0F;
if(chain== || chain==) /* dsp/audio/dsp16 */
{
unit&=0xF0;
unit|=;
chain=;
} spin_lock(&sound_loader_lock);
s = __look_for_unit(chain, unit);
if (s)
new_fops = fops_get(s->unit_fops);
if (!new_fops) {
spin_unlock(&sound_loader_lock);
request_module("sound-slot-%i", unit>>);
request_module("sound-service-%i-%i", unit>>, chain);
spin_lock(&sound_loader_lock);
s = __look_for_unit(chain, unit);
if (s)
new_fops = fops_get(s->unit_fops);
}
if (new_fops) {
int err = ;
const struct file_operations *old_fops = file->f_op;
file->f_op = new_fops;
spin_unlock(&sound_loader_lock);
if(file->f_op->open)
err = file->f_op->open(inode,file);
if (err) {
fops_put(file->f_op);
file->f_op = fops_get(old_fops);
}
fops_put(old_fops);
return err;
}
spin_unlock(&sound_loader_lock);
return -ENODEV;
}
函数框架：app: open () // 假设主设备号为14
soundcore_open函数
--> int unit = iminor(inode);
s = __look_for_unit(chain, unit);
// 从chains数组里得到, 谁来设置这个数组?
new_fops = fops_get(s->unit_fops);
file->f_op = new_fops;
err = file->f_op->open(inode,file);
从源码框架可以看出： 次设备号找到声卡驱动，由chains[chain]数组里找到sound_unit结构体，其中，一个sound_unit对应一个声卡驱动，从而获取该声卡驱动的file_operations，替换声卡的file->f_op，同理，录音和播放的read和write函数也是这种原理。
录音: app: read file->f_op->read
播放: app: write file->f_op->write
具体分析参考博客：https://www.cnblogs.com/lifexy/p/7867782.html
2.2 驱动移植
uda1341声卡和WM8976声卡音频都是I2S接口,只有控制接口不同。通过s3c2410-uda1341.c驱动程序进行移植。接下来主要对控制接口进行配置、操作。
WM8976的3线接口的时序图为：
SOIN：16bit数据 7位寄存器地址+9位寄存器数据。需要写以下函数：
static void wm8976_write_reg(unsigned char reg, unsigned int data)
static void init_wm8976(void)
1）初始化函数之前，需要根据时序图写操作寄存器函数
static void wm8976_write_reg(unsigned char reg, unsigned int data)
{
int i;
unsigned long flags;
unsigned short val = (reg << ) | (data & 0x1ff);//16bit, 寄存器地址7位，数据9位 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,);//CSB
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,);//SDIN
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,);//SCLK local_irq_save(flags); for (i = ; i < ; i++){ //先传高位
if (val & (<<)) //
{
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,);//时钟低电平
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,);//数据线输出1
udelay();
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,);//时钟高电平
}
else //
{
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,);
udelay();
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,);
} val = val << ;
} s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,);//传输完成后让CSB信号产生低脉冲，写入WM8976
udelay();
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,);//恢复高电平
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,); local_irq_restore(flags); //结束开中断
}
2）根据wm8976G芯片数据手册（page 87），写初始化函数，初始化寄存器（使能输出声道1,2,混响器等）
芯片手册：
初始化函数：
static void init_wm8976(void)
{
uda1341_volume = ;
uda1341_boost = ; /* software reset */
wm8976_write_reg(, ); /* 地址3 bit[6-5]: OUT2的左/右声道打开
* 地址2 bit[3-2]: 左/右通道输出混音打开
* 地址1 bit[1-0]: 左/右DAC打开
*/
wm8976_write_reg(0x3, 0x6f); wm8976_write_reg(0x1, 0x1f);//biasen,BUFIOEN.VMIDSEL=11b
wm8976_write_reg(0x2, 0x185);//ROUT1EN LOUT1EN, inpu PGA enable ,ADC enable wm8976_write_reg(0x6, 0x0);//SYSCLK=MCLK
wm8976_write_reg(0x4, 0x10);//16bit
wm8976_write_reg(0x2B,0x10);//BTL OUTPUT
wm8976_write_reg(0x9, 0x50);//Jack detect enable
wm8976_write_reg(0xD, 0x21);//Jack detect
wm8976_write_reg(0x7, 0x01);//Jack detect
}
3）由于wm8976的控制接口和时序图与uda1341不一样,所以需要根据芯片手册修改mixer的file_operations->ioctl函数
static int smdk2410_mixer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,
unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int ret;
long val = ; switch (cmd) {
case SOUND_MIXER_INFO:
{
mixer_info info;
strncpy(info.id, "UDA1341", sizeof(info.id));
strncpy(info.name,"Philips UDA1341", sizeof(info.name));
info.modify_counter = audio_mix_modcnt;
return copy_to_user((void *)arg, &info, sizeof(info));
} case SOUND_OLD_MIXER_INFO:
{
_old_mixer_info info;
strncpy(info.id, "UDA1341", sizeof(info.id));
strncpy(info.name,"Philips UDA1341", sizeof(info.name));
return copy_to_user((void *)arg, &info, sizeof(info));
} case SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS:
return put_user(, (long *) arg); case SOUND_MIXER_READ_CAPS:
val = SOUND_CAP_EXCL_INPUT;
return put_user(val, (long *) arg); case SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME:
ret = get_user(val, (long *) arg);
if (ret)
return ret; /* ioctl: val越大表示音量越大, 0-最小, 100-最大
* UDA1341: 寄存器的值越小音量越大
* WM8976: 52,53号寄存器bit[5:0]表示音量, 值越大音量越大, 0-63
*/ uda1341_volume = (((val & 0xff) + ) * ) / ;
wm8976_write_reg(, (<<)|uda1341_volume);
wm8976_write_reg(, (<<)|uda1341_volume);
//uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);
//uda1341_l3_data(uda1341_volume);
break; case SOUND_MIXER_READ_VOLUME:
val = (uda1341_volume * ) / ;
return put_user(val, (long *) arg); case SOUND_MIXER_READ_IGAIN:
val = ((- mixer_igain) * ) / ;
return put_user(val, (int *) arg); case SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN:
ret = get_user(val, (int *) arg);
if (ret)
return ret;
mixer_igain = - (val * / );
/* use mixer gain channel 1*/
//uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);
//uda1341_l3_data(EXTADDR(EXT0));
//uda1341_l3_data(EXTDATA(EXT0_CH1_GAIN(mixer_igain)));
break; default:
DPRINTK("mixer ioctl %u unknown\n", cmd);
return -ENOSYS;
} audio_mix_modcnt++;
return ;
}
2.3 配置和编译内核
1) 确定内核里已经配置了sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c
-> Device Drivers
-> Sound
-> Advanced Linux Sound Architecture
-> Advanced Linux Sound Architecture // 兼容OSS
-> System on Chip audio support
<*> I2S of the Samsung S3C24XX chips
2) 将修改好的s3c-wm8976.c放入linux-2.6.22.6/sound/soc/s3c24xx目录下;
3) 修改目录linux-2.6.22.6/sound/soc/s3c24xx下的makefile:
obj-y += s3c2410-uda1341.o
改为:
obj-y += s3c-wm8976.o
4) make uImage生成内核镜像文件,在上面目录下会生成对应的s3c-wm8976.o文件；
烧写uImage到开发板，启动可看到/dev/dsp /dev/mixer两个设备节点。
3. WM9876应用测试
3.1 简单测试
1）将.wav音频文件拷贝到开发板：
# tftp -g -r Windows.wav 10.70.12.166 （注意修改网口的IP地址）
2）播放音频:
# cat Windows.wav > /dev/dsp
录音:
# cat /dev/dsp > sound.bin 对着麦克风说话，存到sound.bin文件中
按下 ctrl+c退出
# cat sound.bin > /dev/dsp 读取sound.bin文件
3.2 安装madplay测试
Madplay是一个根据MAD算法写的MP3播放器，而MP3属于高压缩比（11:1）的文件，所以需要madplay解码后才能给我们声卡播放，使用之前，需要先来移植madplay。
步骤如下：
1）首先下载并解压3个文件
- libid3tag-0.15.1b.tar.gz mp3的解码库
- libmad-0.15.1b.tar.gz madplay的文件库
- madplay-0.15.2b.tar.gz madplay播放器的源码
分别解压：
# tar xzf libid3tag-0.15.1b.tar.gz
# tar xzf libmad-0.15.1b.tar.gz
# tar xzf madplay-0.15.2b.tar.gz
2）创建安装目录：# mkdir tmp
编译安装libid3tag-0.15.1b
# mkdir tmp
# cd libid3tag-0.15.1b
# ./configure --host=arm-linux --prefix=/work/drivers_and_test/ 21th_sound/ app/ tmp
# make
# make install
编译安装 libmad-0.15.1b
# cd libmad-0.15.1b
# ./configure --host=arm-linux --prefix=/work/drivers_and_test/21th_sound/app/ tmp
# make
# make install
编译安装madplay
# cd madplay-0.15.2b/
# ./configure --host=arm-linux --prefix=/work/drivers_and_test/21th_sound/app/tmp LDFLAGS="-L/work/drivers_and_test/21th_sound/app/tmp/lib" CFLAGS="-I /work/drivers_and_test/21th_sound/app/tmp/include"
# make
# make install
//CFLAGS：指定头文件，LDFLASG：指定库文件
3）把/tmp/bin目录下的所有文件，复制开发板的bin目录下：
# cp bin/* /work/nfs_root/
4）把/ tmp/lib目录下的带so文件，复制到开发板最小根文件nfs的lib目录下
# cd app/tmp/lib
# cp *so* /work/nfs_root/lib -d //带链接复制
5）将mp3音频文件拷贝至开发板，并使用madplay播放mp3音频
# madplay --tty-control 1.mp3 //播放1.mp3
6）使用madplay控制播放mp3
# madplay --tty-control 1.mp3 //用按键控制声音
# madplay 1.mp3 2.mp3 3.mp3 //循环播放3首歌
控制按键--可以使用热键来控制，常用的有以下几种：
· f 上一首
· b 下一首
· i 获取播放时间和播放歌曲名
· p 播放暂停
· s 停止
· + 音量加
· - 音量减
4. 问题总结
· 注意：安装2个库和madplay可能会遇到错误：
· 1. https://blog.****.net/xiaodingqq/article/details/82153464
· 2. arm-linux-gcc和linux内核源码版本问题，以及U-boot版本；