前言：
大家好，我是txp，今天我继续来ALSA声卡驱动内容！
DMA 缓冲区信息
DMA 缓冲区由以下四个字段定义：dma_area、dma_addr、dma_bytes 和 dma_privat：
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dma_area 是缓冲区的指针（逻辑地址），你可以通过它进行 memcpy() 读写操作。
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dma_addr 是缓冲区的物理地址，仅当缓冲区是线性内存时才需要设置。
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dma_bytes 表示缓冲区的大小（以字节为单位）。
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dma_private 用于 ALSA 的 DMA 分配器。
如果你使用了“托管缓冲区分配模式”或者使用标准 API 函数 snd_pcm_lib_malloc_pages() 来分配缓冲区，那么这些字段会由 ALSA 的中间层自动设置，你不应该自行修改。你可以读取这些字段，但不要写入它们。
另一方面，如果你希望自行分配缓冲区，那么就需要在 hw_params 回调中进行管理。其中，dma_bytes 是必须设置的；若你的驱动支持 mmap，则还必须设置 dma_area。如果驱动不支持 mmap，这个字段可以不设置。dma_addr 是可选的字段，dma_private 也可以根据你的需求自定义使用。
运行状态
运行状态可以通过 runtime->status 获取，该字段是一个指向 struct snd_pcm_mmap_status 结构的指针。例如，你可以通过 runtime->status->hw_ptr 获取当前 DMA 的硬件指针。
DMA 的应用层指针可以通过 runtime->control 获取，它指向一个 struct snd_pcm_mmap_control 结构体。不过，不建议你直接访问这个值。
私有数据
你可以为每个子流（substream）分配一个数据结构，并将其存储在 runtime->private_data 中。通常，这一步是在 PCM 的 open 回调函数中完成的。
需要注意的是，不要将它与 pcm->private_data 混淆。pcm->private_data 通常在 PCM 设备创建时就被静态地设置为指向芯片实例；而 runtime->private_data 则是指向在 PCM open 回调中动态创建的数据结构：
static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream)
{
struct my_pcm_data *data;
....
data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
substream->runtime->private_data = data;
....
}
所分配的对象必须在 close 回调中释放。
操作函数：
那么好了，接下来我将详细介绍每个 PCM 回调函数（ops）。通常情况下，每个回调函数在成功时必须返回 0，如果失败，则返回一个负数的错误码，例如 -EINVAL。要选择合适的错误码，建议参考内核中其他模块在处理相同类型请求失败时返回的值。
每个回调函数至少会传入一个参数，该参数是一个指向 struct snd_pcm_substream 的指针。若要从该 substream 实例中获取芯片相关的数据结构，可以使用以下宏：
int xxx(...) {
struct mychip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
....
}
该宏会读取 substream->private_data，它是 pcm->private_data 的一个副本。如果你需要为每个 PCM 子流分配不同的数据结构，可以覆盖 substream->private_data。
例如，cmi8330 驱动就为播放（playback）和录音（capture）方向分配了不同的 private_data，因为它在两个方向上使用了不同的编解码器（分别兼容 SB 和 AD）。
PCM 打开回调函数
static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream);
当一个 PCM 子流被打开时，会调用该函数。
在这个回调中，至少需要初始化 runtime->hw 结构体。通常可以像下面这样进行初始化：
static int snd_xxx_open(struct snd_pcm_substream *substream)
{
struct mychip *chip = snd_pcm_substream_chip(substream);
struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
runtime->hw = snd_mychip_playback_hw;
return 0;
}
其中，snd_mychip_playback_hw 是预先定义好的硬件描述信息。
你可以在这个回调中分配私有数据，具体做法参考前文的“私有数据（Private Data）”章节。
如果硬件配置有更多限制条件，也应该在这里设置相应的硬件约束。详细内容请参见“约束（Constraints）”章节。
close callback
static int snd_xxx_close(struct snd_pcm_substream *substream);
显然，该函数会在 PCM 子流被关闭时调用。 在 open 回调中为 PCM 子流分配的任何私有实例，都应在此处进行释放。
ioctl callback
该函数用于处理对 PCM 的特殊 ioctl 调用。但通常你可以将其设为 NULL，此时 PCM 核心会调用通用的 ioctl 回调函数 snd_pcm_lib_ioctl()。
如果你需要处理一些特殊的通道信息设置或复位流程，可以在这里传入你自定义的回调函数。
hw_params callback
static int snd_xxx_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,
struct snd_pcm_hw_params *hw_params);
当应用程序设置硬件参数（hw_params）时会调用该回调函数，也就是说，当缓冲区大小、period 大小、数据格式等被定义后，此函数会被调用一次。
许多硬件相关的初始化操作都应在这个回调中完成，包括缓冲区的分配。
要初始化的参数可以通过 params_xxx() 一系列宏来获取。
如果你为子流选择了托管缓冲区分配模式，那么在这个回调被调用之前，缓冲区已经被分配好了。或者，你也可以调用下面的辅助函数来分配缓冲区：
snd_pcm_lib_malloc_pages(substream, params_buffer_bytes(hw_params));
snd_pcm_lib_malloc_pages() 仅在 DMA 缓冲区已预先分配的情况下可用。更多详细信息请参考“缓冲区类型（Buffer Types）”章节。
需要注意的是，hw_params 回调和 prepare 回调在一次初始化过程中可能会被多次调用。例如，在 OSS 仿真层中，每次通过 ioctl 修改参数时，可能都会调用这些回调。
因此，你需要特别小心，避免重复分配同一个缓冲区，否则会导致内存泄漏！不过，上述的辅助函数可以安全地多次调用：如果之前已经分配过缓冲区，它会自动释放旧的缓冲区。
另一个需要注意的点是：该回调函数默认是非原子（可以调度的），也就是说，如果没有设置 nonatomic 标志，它可以调用 sleep 或 mutex 等调度相关的函数。而 trigger 回调则是原子的（不可调度），在其中不能使用互斥锁或其他调度相关的操作。关于这一点的详细说明，请参阅“原子性（Atomicity）”小节。
hw_free callback
static int snd_xxx_hw_free(struct snd_pcm_substream *substream);
该回调函数用于释放通过 hw_params 分配的资源。
在 close 回调被调用之前，系统一定会先调用此函数。同时，该回调也可能被调用多次，因此你需要跟踪各项资源是否已经释放，避免重复释放。
如果你为 PCM 子流选择了托管缓冲区分配模式，那么在此回调执行完之后，所分配的 PCM 缓冲区会被自动释放。否则，你需要手动释放缓冲区。
通常情况下，如果缓冲区是从预分配池中分配的，你可以使用标准的 API 函数 snd_pcm_lib_malloc_pages() 来释放它，例如：
snd_pcm_lib_free_pages(substream);
prepare callback
static int snd_xxx_prepare(struct snd_pcm_substream *substream);
当 PCM 被“准备好”时，会调用该回调函数。在这里你可以设置格式类型、采样率等参数。
它与 hw_params 的区别在于：每次调用 snd_pcm_prepare()（例如在 buffer underrun 恢复之后）时，都会触发 prepare 回调。
注意：此回调是非原子的，因此你可以在其中安全地使用调度相关的函数（如 sleep、mutex 等）。
在这个回调以及后续的回调函数中，你可以通过运行时结构体 substream->runtime 来获取参数值。例如，当前的采样率、数据格式和通道数可以通过 runtime->rate、runtime->format 和 runtime->channels 获取。已分配缓冲区的物理地址存储在 runtime->dma_area 中，缓冲区大小和 period 大小则分别存储在 runtime->buffer_size 和 runtime->period_size 中。
请注意，该回调在每次设置过程中可能会被多次调用，因此也需要谨慎处理。
trigger callback
static int snd_xxx_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd);
该回调函数会在 PCM 开始、停止或暂停时被调用。
具体的操作类型通过第二个参数指定，该参数的取值为 <sound/pcm.h> 中定义的 SNDRV_PCM_TRIGGER_XXX。在这个回调中，至少需要处理 START 和 STOP 命令。
switch (cmd) {
case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:
/* do something to start the PCM engine */
break;
case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:
/* do something to stop the PCM engine */
break;
default:
return -EINVAL;
}
当 PCM 支持暂停操作（在硬件描述表的 info 字段中指定）时，必须在该回调中处理 PAUSE_PUSH 和 PAUSE_RELEASE 命令。前者用于暂停 PCM，后者用于重新开始 PCM。
当 PCM 支持挂起/恢复操作时，无论是完整支持还是部分支持，也必须处理 SUSPEND 和 RESUME 命令。这些命令会在电源管理状态发生变化时发出。显然，SUSPEND 和 RESUME 命令分别对应于挂起和恢复 PCM 子流，通常它们的行为与 STOP 和 START 命令是相同的。详细说明请参考“电源管理（Power Management）”章节。
如前所述，该回调默认是原子的（除非设置了 nonatomic 标志），因此你不能在其中调用可能引发休眠的函数。
trigger 回调应尽可能保持简洁，仅用于真正启动或停止 DMA，而其他操作应提前在 hw_params 和 prepare 回调中正确完成初始化。
sync_stop callback：
static int snd_xxx_sync_stop(struct snd_pcm_substream *substream);
这个回调函数是可选的，可以设置为 NULL。它会在 PCM 核心停止音频流之后、执行 prepare、hw_params 或 hw_free 等操作之前被调用。由于此时中断处理程序（IRQ handler）可能仍在处理中，因此在进入下一步之前，需要等待其处理完毕；否则可能会因为资源冲突或访问已释放资源而导致系统崩溃。
典型的做法是在这里调用类似 synchronize_irq() 这样的同步函数。
对于大多数只需要调用 synchronize_irq() 的驱动，还有一个更简单的做法：在不实现 sync_stop 回调（即设置为 NULL）的前提下，驱动在申请中断后将返回的中断号赋值给 card->sync_irq 字段即可。这样 PCM 核心就会在适当的时候自动调用 synchronize_irq()。
如果 IRQ 处理函数是在声卡析构函数中释放的，那就不需要手动清除 card->sync_irq，因为声卡本身已经被释放。
所以，通常你只需在驱动代码中添加一行，将中断号赋值给 card->sync_irq 即可，前提是驱动不会重新申请中断。如果驱动会在运行中动态释放并重新申请中断（例如用于挂起/恢复），那就需要在适当的时机清除并重新设置 card->sync_irq。
pointer callback
static snd_pcm_uframes_t snd_xxx_pointer(struct snd_pcm_substream *substream)
当 PCM 中间层查询当前硬件在缓冲区中的位置时，会调用此回调函数。该位置必须以帧（frame）为单位返回，取值范围为 0 到 buffer_size - 1。
这个回调通常由 PCM 中间层的缓冲区更新例程调用，而该例程是在中断处理函数调用 snd_pcm_period_elapsed() 时触发的。随后，PCM 中间层会更新当前位置、计算可用空间，并唤醒处于等待状态的 poll 线程等。
该回调默认也是原子的。
copy and fill_silence ops
这些回调函数不是必须的，在大多数情况下可以省略。它们主要用于当硬件缓冲区不能位于常规内存空间时的特殊场景。
有些芯片具有无法映射的硬件专用缓冲区，此时你需要手动将数据从内存缓冲区传输到硬件缓冲区。
或者，当缓冲区在物理内存和虚拟内存中都不是连续的情况下，也必须实现这两个回调函数。
如果定义了这两个回调函数，数据拷贝和静音填充操作将由它们完成。具体细节将在后续的“缓冲区与内存管理”章节中介绍。
ack callback
这个回调函数同样不是必须的。当在读写操作中更新 appl_ptr（应用层指针）时，会调用该回调函数。
某些驱动，例如 emu10k1-fx 和 cs46xx，需要追踪当前的 appl_ptr 以管理其内部缓冲区，这个回调函数仅在这种情况下有用。
该回调函数可以返回 0 或负数错误码。如果返回值为 -EPIPE，PCM 核心会将其视为缓冲区溢出（XRUN），并自动将状态更改为 SNDRV_PCM_STATE_XRUN。 该回调默认是原子的。
page callback
这个回调函数也是可选的。mmap 操作会调用此回调来获取页错误（page fault）对应的内存地址。
对于标准的 SG 缓冲区或 vmalloc 缓冲区，不需要实现这个回调，因此它很少被使用。
mmap callback
这是另一个用于控制 mmap 行为的可选回调函数。
如果定义了该函数，PCM 核心在执行内存映射（memory-mapped）某个页面时，会调用此回调，而不是使用默认的辅助函数。
如果由于架构或设备的特殊需求需要进行特殊处理，你可以在这里自行实现所需的全部逻辑。
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