Linux audio(OSS)子系统分析

Linux audio(OSS)子系统分析

简介

         在linux声卡的驱动中存在两种架构，一种是OSS（开放声音系统），一种是ALSA（先
进Linux声音架构）。OSS是一个商业声卡驱动程序，需要花钱购买。一般我们现在使用的
是ALSA的声音架构。 但是有些厂商提供了OSS架构的代码，一时让我无从下手，我就
遇到了这样的问题，故在此留下自己分析的过程，难免有疏漏，欢迎大家指正并与我交流，
http://blog.youkuaiyun.com/dyron.     

OOS(Open Sound System),官网：www.opensound.com 

         在这里主要介绍两个设备,DSP与MIXER.

         DSP：　用来采样和播放的文件，对该设备写操作就是播放，对该设备读就是录音操作。
这个设备可以有多个。对该设备操作时应注意一次写入数据块的大小，如果数据块过大会引
起设备的block操作。属于应用范畴的内容不在此介绍了。

         MIXER:  应用程序对混音器的软件接口。混音器电路通常由两个部分组成：input mixer
和ouput mixer.  该设备的大部分操作都是由ioctl实现的， mixer设备允许同时多个用
户同时访问。 主要设备的参数有Rate ,Channel, Format. Volume, Standby等

主要参数

         Oss系统的主要文件:

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1. sound/sound_core.c  
2. include/linux/sound.h  
3. sound/sound_core.h  

       Oss系统的主要结构介绍:

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1. structsound_unit  
2. {  
3.        int unit_minor;  
4.        const struct file_operations *unit_fops;  
5.        struct sound_unit *next;  
6.        char name[32];  
7. };  

     每个sound设备都会对应这样一个结构，unit_minor对应子设备号, unit_fops对应操作
函数，这个是由各厂商应现，在注册设备的时候传入。Next指向下一个同类形设备，name 
就不需多说了。

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1. sound_class              /sys/class/sound类  
2. static struct sound_unit*chains[SOUND_STEP];  
3. /*整个OSS系统的链表数组，数组的每一项代表一种声卡设备，如下表所示:*/  
4. *       0       *16            Mixers  
5.  *     1       *8              Sequencers  
6.  *     2       *16            Midi  
7.  *     3       *16            DSP  
8.  *     4       *16            SunDSP  
9.  *     5       *16            DSP16  
10.  *     6       --                sndstat (obsolete)  
11.  *     7       *16            unused  
12.  *     8       --                alternate sequencer (see above)  
13.  *     9       *16            raw synthesizer access  
14.  *     10     *16            unused  
15.  *     11     *16            unused  
16.  *     12     *16            unused  
17.  *     13     *16            unused  
18.  *     14     *16            unused  
19.  *     15     *16            unused  

 OSS系统的注册过程:

         本节描述soundclass的注册过程，与及实例说明dsp与mixer设备的注册过程，用户层
是如何通过设备节点访问到各厂商提供设备的操作函数的。

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1. static int __init init_soundcore(void)  
2. {  
3.          intrc;  
4.    
5.          rc= init_oss_soundcore();  
6.          if(rc)  
7.                    returnrc;  
8.          /*注意这里的sound_class是全局函数，用于保存sound类*/  
9.          sound_class= class_create(THIS_MODULE, "sound"); //注册/sys/class/sound类  
10.          if(IS_ERR(sound_class)) {  
11.                    cleanup_oss_soundcore();  
12.                    returnPTR_ERR(sound_class);  
13.          }  
14.    
15.          sound_class->devnode= sound_devnode;  
16.    
17.          return0;  
18. }  

      在系统启动阶段，kernel会调用到module_init,进入init_soundcore，初始化
init_oss_soundcore, 并注册sound类，这样在/sys/class/下就有了sound类了, sound_devnode()
也决定了相应的设备节点也将会出现在/dev/snd/下面。 

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1. static void __exit cleanup_soundcore(void)  
2. {  
3.          cleanup_oss_soundcore();  
4.          class_destroy(sound_class);  
5. }  
6.    
7. module_init(init_soundcore);  
8. module_exit(cleanup_soundcore);  

         cleanup_soundcore函数对应于init_soundcore,主要用于清除oss_soundcore, 并销毁

sound_class类。

         下面主要介绍一下,mixer与dsp设备的注册过程, 其它设备雷同: 

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1. int register_sound_dsp(const structfile_operations *fops, int dev)  
2. {  
3.          returnsound_insert_unit(&chains[3], fops, dev, 3, 131,  
4.                                       "dsp", S_IWUSR | S_IRUSR, NULL);  
5. }  
6.    
7. EXPORT_SYMBOL(register_sound_dsp);<span style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; white-space: normal; "> </span>  

     register_sound_dsp是注册dsp设备的函数，需要传入dsp设备的fops, 就是dsp设备的
具体操作方法实现。register_sound_dsp调用sound_insert_unit函数实现注册， 这时传入
的chains[3]就是在声卡数组链表的3上注册dsp设备，如果注册mixer设备就是chains[0]了。

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1. static intsound_insert_unit(struct sound_unit **list, const struct file_operations   
2. *fops,int index, int low, int top, const char *name, umode_t mode, struct device *dev)  
3. {  
4.          struct sound_unit *s =kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL); //分配声卡设备内存  
5.          int r;  
6.          ……………………….  
7.          r = __sound_insert_unit(s, list, fops,index, low, top); //注册声卡设备到list上  
8.          spin_unlock(&sound_loader_lock);  
9.          ………………………  
10.          device_create(sound_class, dev,MKDEV(SOUND_MAJOR, s->unit_minor),  
11.                          NULL, s->name+6);  
12.          //调用device_create广播设备信息到userspace,udev创建  
13.    

     现在就进入分析__sound_insert_unit,分析这里就有点技巧了，大家C基本功可得过关，
分得清指针数组和数组指针，指针数组就是存在一个数组，数组里全是指针变量，在32位
arm上，大于约等于max*int, 数组指针就是1个指向数组的指针，在32位arm上就是4byte.

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1. static int__sound_insert_unit(struct sound_unit * s, struct sound_unit **list,   
2. conststruct file_operations *fops, int index, int low, int top)  
3. {    //传入的参数依次为: s,&chains[3], fops, dev, 3, 131  
4.          ……………………………..  
5.          if (index < 0) {   /* first free */  //index 传入为 -1, 故进入此分支  
6.                    while (*list &&(*list)->unit_minor<n) //*list 就等于chains[3]值是否为空，为空  
7.                             list=&((*list)->next);  
8.                    while(n<top)  
9.                    {  
10.                             /* Found a hole ? */  
11.                             if(*list==NULL ||(*list)->unit_minor>n) //因为第一次注册list为空，跳出  
12.                                      break;  
13.                             list=&((*list)->next);  
14.                             n+=SOUND_STEP;  
15.                    }  
16.    
17.                    if(n>=top)  
18.                             return -ENOENT;  
19.          } else {  
20.                    ……………………………..  
21.          }         
22.           
23.          s->unit_minor=n;                        //直接赋值退出  
24.          s->unit_fops=fops;  
25.             
26.          s->next=*list;  
27.          *list=s;  
28.    

         接下来返回到sound_insert_unit， 通过__register_chrdev将s, 注册到系统上，这
里/dev/snd/下就出现dsp名字了，但奇怪的时，这里传入的fops不是s->fops，而是系统公
用的全局soundcore_fops, 在打开dsp时接着分析。

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1. r = __register_chrdev(SOUND_MAJOR,s->unit_minor, 1, s->name,  
2.                                   &soundcore_fops);  

打开设备流程

         由于注册的时候传入的是soundcore_fops， 故打开设备时会进入soundcore_fops的
open函数。Soundcore_fops结构体如下.

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1. static const struct file_operationssoundcore_fops =  
2. {  
3.          /*We must have an owner or the module locking fails */  
4.          .owner     = THIS_MODULE,  
5.          .open        = soundcore_open,  
6. };  
7.    

         在这里进入soundcore_open函数, 现在我们就跟进去分析。

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1. static int soundcore_open(struct inode*inode, struct file *file)  
2. {  
3.          …………………  
4.          if(s)  
5.                    new_fops= fops_get(s->unit_fops);         
6.          /*在这里获得__sound_insert_unit注册的fops, 就是我们在注册dsp时传入的fops. */  
7.    
8.          if(preclaim_oss && !new_fops) {   //这里的new_fops是有值的，所有不会进入此分支  
9.                    spin_unlock(&sound_loader_lock);  
10.          …………..  
11.          if(new_fops) {  
12.                    …………………..  
13.                    conststruct file_operations *old_fops = file->f_op;  
14.                    file->f_op= new_fops;              //在这里偷天换日，将系统的fops转换为s->fops  
15.                    spin_unlock(&sound_loader_lock);  
16.                    if(file->f_op->open)  
17.                             err= file->f_op->open(inode,file);  
18.                    if(err) {  
19.                             fops_put(file->f_op);  
20.                             file->f_op= fops_get(old_fops);  
21.                    }  
22.                    fops_put(old_fops);  
23.                    unlock_kernel();  
24.                    returnerr;  
25.          }  
26.    

         在这里就发现在open设置时，系统将设备的fops转换为dsp注册时的fops， 偷天换
日啊， linux kernel还是蛮神奇的。

 

         到这里，全文就结束了， 难免有疏漏，欢迎大家拍砖:http://blog.youkuaiyun.com/dyron