Android如何找到正确的ALSA底层kcontrol接口?

本文深入探讨了Android音频系统的实现原理,重点关注与内核层snd_kcontrol的连接点,通过修改内核驱动验证了音量控制的机制。同时,揭示了Android可能采用自身实现的swmixer而非依赖于硬件mixer进行音量调节,进一步分析了AudioFlinger在设置音量时的内部逻辑,以及与硬件混音器的交互方式。

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昨天分析了一把snd_kcontrol,可以认为上层应用的确是通过名称标识name来遍历底层的snd_kcontrol链表,从而找到相匹配的kcontrol。见snd_ctl_find_id函数

  1. /** 
  2.  * snd_ctl_find_id - find the control instance with the given id 
  3.  * @card: the card instance 
  4.  * @id: the id to search 
  5.  * 
  6.  * Finds the control instance with the given id from the card. 
  7.  * 
  8.  * Returns the pointer of the instance if found, or NULL if not. 
  9.  * 
  10.  * The caller must down card->controls_rwsem before calling this function 
  11.  * (if the race condition can happen). 
  12.  */  
  13. struct snd_kcontrol *snd_ctl_find_id(struct snd_card *card,  
  14.                      struct snd_ctl_elem_id *id)  
  15. {  
  16.     struct snd_kcontrol *kctl;  
  17.   
  18.     if (snd_BUG_ON(!card || !id))  
  19.         return NULL;  
  20.     if (id->numid != 0)  
  21.         return snd_ctl_find_numid(card, id->numid);  
  22.     list_for_each_entry(kctl, &card->controls, list) {  
  23.         if (kctl->id.iface != id->iface)  
  24.             continue;  
  25.         if (kctl->id.device != id->device)  
  26.             continue;  
  27.         if (kctl->id.subdevice != id->subdevice)  
  28.             continue;  
  29.         if (strncmp(kctl->id.name, id->name, sizeof(kctl->id.name)))  
  30.             continue;  
  31.         if (kctl->id.index > id->index)  
  32.             continue;  
  33.         if (kctl->id.index + kctl->count <= id->index)  
  34.             continue;  
  35.         return kctl;  
  36.     }  
  37.     return NULL;  
  38. }  


今天继续跟踪Android音频系统时,发现无论如何都找不到Android与snd_kcontrol的联结点,无论是name还是numid(alsa_amixer controls打印出来的那个numid,即是内核层snd_kcontrol链表元素的numid)都找不到相关关键字。但是它确实可以进行调节音量等控制。后来我修改内核的Codec驱动,将音量控制的kcontrol.name换成其他字符串,重新编译,Android还是可以进行音量控制。

看起来有点像是通过numid来控制的,《Android音频HAL移植》一文有提到:“设备的切换就需要和驱动联调。例如,目前earpiece的id为10,那么就可以通过ALSA的amixer设置earpiece的开和关,以及大小。而id的值就需要做驱动的同事提供。”但是还不能就此肯定。目前也没有找到保存这些值的脚本文件。


继续以上问题,我在调节音量时,打印Codec寄存器的值,发现volume寄存器的值根本不会发生变化,但是音量确确实实是变化的。那时就在怀疑我们Android的音量调节不是通过硬件来实现的,而是有自身的sw mixer机制。晚上和Vic一起吃饭时,聊起这个,肯定了我的猜测。

  1. status_t AudioFlinger::setMasterVolume(float value)  
  2. {  
  3.     // check calling permissions  
  4.     if (!settingsAllowed()) {  
  5.         return PERMISSION_DENIED;  
  6.     }  
  7.   
  8.     // when hw supports master volume, don't scale in sw mixer  
  9.     AutoMutex lock(mHardwareLock);  
  10.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MASTER_VOLUME;  
  11.     if (mAudioHardware->setMasterVolume(value) == NO_ERROR) {  
  12.         value = 1.0f;  
  13.     }  
  14.     mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;  
  15.   
  16.     mMasterVolume = value;  
  17.     for (uint32_t i = 0; i < mPlaybackThreads.size(); i++)  
  18.        mPlaybackThreads.valueAt(i)->setMasterVolume(value);  
  19.   
  20.     return NO_ERROR;  
  21. }  
应该是Android允许开发者在HAL层实现hw mixer,当AudioFlinger探测到存在hw mixer时,则调用mAudioHardware->setMasterVolume()对volume寄存器进行设置,也不会对volume值进行scale。至于sw mixer如何使用scale值的,我没有深入探究。

以后实现hw mixer看看(反正到时也要实现EQ)效果,现在这个音量设置不是线性的,用硬件控制应该更好一点。


PS:标题就不用管它了,默认下Android根本不去找底层的kcontrol接口,而是使用自身的sw mixer。

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8楼 doom661512011-06-25 00:17发表 [回复]
好的,我都看看,你对dapm 和 snd_contorl 的分析对我帮助很大。
我这段时间在搞alsa这个东西。打算把它吃透,并整理出笔记。
7楼 sepnic2011-06-24 20:37发表 [回复]
还有http://blog.youkuaiyun.com/sepnic/archive/2011/01/18/6150723.aspx。
6楼 sepnic2011-06-24 20:37发表 [回复]
这篇文章是调android音量写的,后来发现android是软件调节的。关于硬件mixer方面的:http://blog.youkuaiyun.com/sepnic/archive/2011/04/20/6334922.aspx。请看看还有什么地方遗漏的或错误的
5楼 doom661512011-06-24 18:49发表 [回复]
驱动初始化的时候做的:
int snd_ctl_add(struct snd_card *card, struct snd_kcontrol *kcontrol)
{
....
kcontrol-&gt;id.numid = card-&gt;last_numid + 1;
.....
}
4楼 doom661512011-06-24 18:43发表 [回复]
“而id的值就需要做驱动的同事提供“
我理解是:numid是runtime的时候动态分配的。
3楼 doom661512011-06-24 18:42发表 [回复]
“而id的值就需要做驱动的同事提供”
我理解是:numid是在runtime的时候动态分配的。
alsa确实是把简单问题复杂化,我还是喜欢oss的简单。
Re: sepnic2011-06-24 20:31发表 [回复]
回复 doom66151:numid不是动态分配的,原则是按照kcontrols的注册顺序来分配的。就是说,你驱动不变的话,numid也不会动态改变,不过我不知道alsa-lib是否可以有接口来配置numid?
2楼 doom661512011-06-24 18:39发表 [回复]
我理解的是:
input/output路径也是根据我们提供的两个数组 snd_soc_dapm_widget和snd_soc_dapm_route动态匹配好。alsa_lib里面的接口根据snd_soc_dapm_type来处理input/output切换这样的事件。
Re: sepnic2011-06-24 20:29发表 [回复]
回复 doom66151:是的。这个我在另外一篇:http://blog.youkuaiyun.com/sepnic/archive/2011/04/20/6334922.aspx 有比较详细的分析。
1楼 doom661512011-06-24 18:39发表 [回复]
“上层应用的确是通过名称标识name来遍历底层的snd_kcontrol链表”
上层又是如何知道驱动注册的controls的名字呢?
Re: sepnic2011-06-24 20:28发表 [回复]
回复 doom66151:多谢兄弟的支持。上层可以用alsa_amixer controls这个命令来显示所有的controls名字。

<think>我们正在为自定义音频设备添加ALSA混音器支持。ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)是Linux中处理声音的核心框架。混音器(mixer)用于控制音频设备的音量、通道开关等参数。以下是配置步骤: 1. **确保内核支持**: 首先,确保内核支持你的音频设备。如果是USB音频设备,通常内核已经包含通用驱动(如`snd-usb-audio`)。如果是自定义硬件,可能需要编写或修改内核驱动。 2. **编写或修改ALSA驱动**: 如果设备需要自定义混音器控制,通常需要在内核驱动中实现。ALSA驱动框架提供了混音器接口。以下是一个简单的混音器控件添加示例(在内核驱动代码中): ```c #include <sound/soc.h> static const struct snd_kcontrol_new my_controls[] = { SOC_SINGLE("My Volume Control", SND_SOC_NOPM, 0, 100, 0), SOC_SINGLE_BOOL("My Switch Control"), }; int my_probe(struct snd_soc_card *card) { // ... 其他初始化 snd_soc_add_card_controls(card, my_controls, ARRAY_SIZE(my_controls)); return 0; } ``` 这里我们添加了一个音量控制(范围0-100)和一个开关控制。 3. **加载驱动模块**: 将驱动编译为模块(如`snd-mydriver.ko`),然后加载: ```bash sudo insmod snd-mydriver.ko ``` 4. **验证设备文件**: 加载成功后,系统会创建设备文件(如`/dev/snd/controlC0`)。使用`aplay -l`和`arecord -l`查看设备是否被识别。 5. **使用混音器工具**: 安装alsa-utils工具包: ```bash sudo apt install alsa-utils ``` 使用`amixer`或`alsamixer`来调整混音器设置: ```bash amixer controls # 列出所有控件 amixer sset 'My Volume Control' 50% # 设置音量 amixer sset 'My Switch Control' on # 打开开关 ``` 6. **配置持久化**: 使用`alsactl`保存设置,以便重启后恢复: ```bash sudo alsactl store ``` 7. **调试问题**: - 如果控件未出现,检查驱动代码是否正确注册。 - 使用`dmesg`查看内核日志,排查驱动加载错误。 - 确保用户有权限访问设备文件(通常需要加入audio组)。 注意:对于USB音频设备,通常无需自定义驱动,但可以通过修改已有的驱动(如`snd-usb-audio`)来添加特殊控件。 引用说明: [^1]: 安装alsa-utils包是必要的,它提供了amixer等工具。 [^2]: ALSA混音器通过ioctl系统调用操作,驱动需要实现这些控制命令。 [^3]: 内核模块的加载是设备识别的关键步骤。 下面将详细介绍关键步骤。</think>### 为自定义音频设备添加 ALSA 混音器支持指南 #### 1. **内核驱动开发(核心步骤)** 在内核驱动中实现混音器控制接口,需创建`snd_kcontrol_new`结构体: ```c #include <sound/soc.h> static const struct snd_kcontrol_new my_controls[] = { SOC_SINGLE("Main Volume", MY_REG_VOLUME, 0, 100, 0), SOC_SINGLE_BOOL_EXT("Mute Switch", 0, my_get_mute, my_set_mute), }; static int my_probe(struct platform_device *pdev) { // 注册混音器控件 snd_soc_add_component_controls(component, my_controls, ARRAY_SIZE(my_controls)); } ``` 关键要素: - **SOC_SINGLE**:连续值控件(如音量) - **SOC_SINGLE_BOOL_EXT**:布尔值控件(如静音开关) - 需实现`my_get_mute`/`my_set_mute`回调函数[^2] #### 2. **设备树配置** 在设备树中声明音频节点和寄存器映射: ```dts sound { compatible = "my-custom-audio"; reg = <0x48300000 0x1000>; my-controls = <&audio_ctrl>; }; audio_ctrl: control@4800 { compatible = "my,audio-control"; reg = <0x4800 0x10>; }; ``` 验证设备树正确性: ```bash dtc -I dts -O dtb -o my-audio.dtb my-audio.dts ``` #### 3. **编译与加载驱动** 1. 将驱动添加到内核编译系统: ```makefile obj-$(CONFIG_SND_MY_AUDIO) += snd-my-audio.o ``` 2. 编译并加载模块: ```bash make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules sudo insmod snd-my-audio.ko ``` #### 4. **验证混音器控件** 使用 ALSA 工具检查控件是否注册成功: ```bash # 列出所有控件 amixer controls # 输出示例:numid=3,iface=MIXER,name='Main Volume' # 获取控件值 amixer cget numid=3 ``` #### 5. **用户空间交互** 通过 ALSA API 访问混音器: ```c #include <alsa/asoundlib.h> snd_mixer_open(&mixer, 0); snd_mixer_attach(mixer, "hw:0"); snd_mixer_selem_register(mixer, NULL, NULL); snd_mixer_load(mixer); // 设置音量到50% snd_mixer_selem_set_playback_volume_all(elem, 50 * 655 / 100); ``` #### 6. **常见问题排查** | 问题现象 | 解决方案 | |------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | **控件未显示** | 1. 检查`probe`函数是否调用<br>2. 验证`CONFIG_SND_MY_AUDIO`已启用 | | **值设置无效** | 1. 检查寄存器映射<br>2. 验证回调函数实现[^1] | | **权限问题** | 1. 确保用户属于`audio`组<br>2. 检查`/dev/snd/`设备权限 | | **内核崩溃** | 1. 使用`dmesg`查看OOPS信息<br>2. 检查寄存器访问越界 | #### 7. **持久化配置** 创建 udev 规则保存混音器状态: ```bash # /etc/udev/rules.d/90-my-audio.rules ACTION=="change", KERNEL=="controlC0", RUN+="/usr/bin/alsactl store" ``` > **关键提示**: > 1. 使用`alsactl monitor`实时监控控件变化 > 2. 对于USB设备,确保`snd-usb-audio`模块已加载[^3] > 3. 复杂控件可使用`SOC_ENUM`实现多选项选择
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