深入解析 WM8960 音频驱动：Machine Driver、DAI 机制与 ASoC 框架

最新推荐文章于 2025-05-11 03:34:48 发布

嵌入式Jerry

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分类专栏： Linux+内核文章标签：音视频

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1. 音频驱动概述

什么是 ASoC（Advanced Sound on Chip）？

ASoC（高级音频子系统）是 Linux 内核中的一个 音频框架，用于管理 SoC（System on Chip）中的音频设备。其核心目标是 模块化设计，将 控制器（SAI/SSI）、音频处理（ASRC）、音频编解码器（Codec） 分离，使驱动更加灵活。
在这里插入图片描述

ASoC 主要组成部分

Machine Driver（机型驱动）
- 负责 管理 SoC DAI（SAI/SSI）和 Codec DAI（如 WM8960）的连接关系。
- 主要作用：解析 设备树，配置 DAI 格式、时钟、音频路由。
Platform Driver（平台驱动）
- 负责 底层音频控制器（如 SAI、ESAI、I2S） 的寄存器控制。
Codec Driver（编解码器驱动）
- 负责 具体音频芯片（WM8960、SGTL5000） 的寄存器控制，通常通过 I2C/SPI 进行通讯。

什么是 DAI（Digital Audio Interface）？

DAI（数字音频接口）是 SoC 端 SAI 控制器 和 Codec 端数据接口 之间的桥梁，用于音频数据的传输。

在 i.MX8MP + WM8960 方案中：

SoC 端：sai3（CPU DAI）
Codec 端：wm8960-hifi（Codec DAI）

2. WM8960 音频驱动架构

设备树节点解析

sound-wm8960 {
    compatible = "fsl,imx-audio-wm8960";
    model = "wm8960-audio";
    audio-cpu = <&sai3>;   // SoC 端 DAI
    audio-codec = <&codec>; // Codec 端 DAI
    audio-asrc = <&easrc>;
};

&i2c3 {
    codec: wm8960@1a {
        compatible = "wlf,wm8960";
        reg = <0x1a>;
        clocks = <&audio_blk_ctrl IMX8MP_CLK_AUDIO_BLK_CTRL_SAI3_MCLK1>;
        clock-names = "mclk";
    };
};

关键解析

audio-cpu = <&sai3>; 👉 绑定 SoC 侧的 SAI 控制器。
audio-codec = <&codec>; 👉 绑定 WM8960 编解码器，通过 I2C 配置。
clocks = <&audio_blk_ctrl IMX8MP_CLK_AUDIO_BLK_CTRL_SAI3_MCLK1>; 👉 配置 WM8960 的主时钟 MCLK。

3. Machine Driver 详解

Machine Driver 负责将 SoC DAI（sai3）和 Codec DAI（wm8960-hifi）正确连接，主要工作包括：

解析设备树，获取 sai3 和 wm8960 设备节点。
配置 DAI，如 时钟、数据格式、TDM。
注册 snd_soc_card，完成 SoC 和 Codec 的绑定。

核心代码解析

static int fsl_asoc_card_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device_node *cpu_np, *codec_np;
    struct fsl_asoc_card_priv *priv;
    struct platform_device *cpu_pdev;
    
    priv = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
    if (!priv)
        return -ENOMEM;

    cpu_np = of_parse_phandle(np, "audio-cpu", 0);
    codec_np = of_parse_phandle(np, "audio-codec", 0);
    
    priv->dai_link[0].cpus->of_node = cpu_np;
    priv->dai_link[0].codecs->of_node = codec_np;
    priv->dai_link[0].platforms->of_node = cpu_np;
    priv->dai_link[0].dai_fmt = priv->dai_fmt;
    priv->card.num_links = 1;
    
    return devm_snd_soc_register_card(&pdev->dev, &priv->card);
}

核心作用

解析 设备树，找到 sai3 和 wm8960。
通过 snd_soc_dai_link 绑定 SoC 端和 Codec 端。
调用 snd_soc_register_card() 完成注册。

4. DAI 机制与 `hw_params()`

Machine Driver 只负责 注册 DAI，但音频流启动时，还需要 hw_params() 来配置时钟和数据格式。

`hw_params()` 作用

snd_soc_dai_set_sysclk() 👉 设置 MCLK。
snd_soc_dai_set_fmt() 👉 设置 I2S 格式。
snd_soc_dai_set_tdm_slot() 👉 设置 时分复用（TDM）。

static int fsl_asoc_card_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,
                                   struct snd_pcm_hw_params *params)
{
    struct snd_soc_pcm_runtime *rtd = asoc_substream_to_rtd(substream);
    struct fsl_asoc_card_priv *priv = snd_soc_card_get_drvdata(rtd->card);
    
    snd_soc_dai_set_sysclk(asoc_rtd_to_cpu(rtd, 0),
                            priv->cpu_priv.sysclk_id,
                            priv->cpu_priv.sysclk_freq,
                            SND_SOC_CLOCK_IN);

    snd_soc_dai_set_fmt(asoc_rtd_to_codec(rtd, 0), priv->dai_fmt);
    
    return 0;
}