ALSA driver学习

核心文件

sound/core/sound.c：alsa driver，用于初始化，注册字符设备等

sound/core/init.c：提供一些card相关的API

sound/core/device.c：提供一些device相关的API

sound/core/pcm.c：初始化pcm相关的设备节点，提供一些pcm相关的API

card相关

数据结构

struct snd_card：alsa声卡结构

int number：声卡编号

char id[16]：声卡的标识名称

void *private_data：保存是有数据

struct list_head devices：记录该声卡下所有逻辑设备的链表（按照类型的数字从小到大排列）

struct list_head controls ：记录该声卡下所有的控制单元的链表

关键函数

snd_card_new：创建一个新的声卡结构

snd_card_free：释放一个声卡结构

snd_card_register：注册声卡设备，将其注册到静态结构：static struct snd_card *snd_cards[SNDRV_CARDS];

snd_device_initialize：将设备注册到声卡下

snd_card_file_add：将文件连接到声卡目录下

snd_register_device：将声卡挂载的设备添加到kernel，并且保存到：static struct snd_minor *snd_minors[SNDRV_OS_MINORS];

snd_unregister_device：释放已注册的device

device相关

数据结构

struct snd_device：声卡设备结构体

struct list_head list：用于向snd_card注册

struct snd_card *card：设备所属声卡

enum snd_device_type type：设备类型

void *device_data：私有数据，如snd_pcm

struct snd_device_ops *ops：回调函数，用于注册和释放

关键函数

snd_device_new：将device注册到card的链表

snd_device_register_all：将card的所有所属设备，进行注册（通过device的dev_register）

pcm相关

每个pcm类型的设备，作为一个device挂在到card的device链表；每个pcm设备的stream向内核注册一个device（一般是2个）

数据结构

struct snd_pcm：pcm设备结构

struct snd_card *card：所属声卡

int device：该pcm是声卡下的第几个pcm，第一个pcm设备从0开始

char id[64]：pcm设备的标志名称

struct snd_pcm_str streams[2]：该数组中的两个元素指向两个snd_pcm_str结构，分别代表playback stream和capture stream。snd_pcm_str中的substream字段，指向snd_pcm_substream结构snd_pcm_substream是pcm中间层的核心，绝大部分任务都是在substream中处理，尤其是他的ops（snd_pcm_ops）字段，许多user空间的应用程序通过alsa-lib对驱动程序的请求都是由该结构中的函数处理

struct snd_pcm_hardware：PCM硬件参数结构（播放录音分开），open后保存在runtime->hw

struct snd_pcm_ops：pcm的操作函数集（播放录音分开）。通过snd_pcm_set_ops进行设置

struct snd_pcm_runtime：pcm信息库。保存在substream->runtime，snd_pcm_runtime该substream的一些重要的软件和硬件运行环境和参数

struct snd_pcm_hardware hw：保存pcm硬件参数，open时设置。

unsigned char *dma_area：DMA缓冲区虚拟地址

dma_addr_t dma_addr：DMA缓冲区物理地址，仅当缓冲区是线性缓冲区时才指定此字段

size_t dma_bytes：DMA缓冲区长度，单位字节

struct snd_pcm_mmap_status *status：运行状态。可以通过runtime->status->hw_ptr获取当前的DMA硬件指针。

struct snd_pcm_mmap_control *control：控制状态。DMA 应用程序指针可以通过 runtime->control 引用

void *private_data：指向用户私有数据结构

struct snd_pcm_substream：子流结构体，保存在stream->substream

struct snd_pcm_str：流结构，保存在pcm->streams

关键函数

snd_pcm_new：将pcm注册到card的链表

snd_pcm_new_stream：向pcm设备添加一个stream

snd_pcm_set_ops：设置pcm的操作函数集

callback函数

snd_xxx_open：打开pcm设备回调函数，在打开pcm设备时被调用。函数中会设置substream->hw

snd_xxx_close：关闭pcm设备回调函数，在关闭pcm设备时被调用。

snd_xxx_hw_params：设置pcm硬件参数回调函数，在pcm ioct/prepare等多处被调用

snd_xxx_hw_free：释放pcm硬件参数回调函数，在pcm ioct/close等多处被调用

snd_xxx_prepare：正式开始数据传送之前会调用该函数，该函数通常会完成dma操作的必要准备工作

snd_xxx_trigger：数据传送的开始，暂停，恢复和停止时，该函数会被调用，该函数通常触发DMA

snd_xxx_pointer：该函数返回传送数据的当前位置

中断函数

snd_pcm_period_elapsed：PCM中间层更新指针位置和计算缓冲区可用空间

control相关

数据结构

struct snd_kcontrol_new：创建前用于声明control组件

snd_ctl_elem_iface_t iface：指出了control的类型，alsa定义了几种类型（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的类型是MIXER，当然也可以定义属于全局的CARD类型，也可以定义属于某类设备的类型，例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，这时需要在device和subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号

const unsigned char *name：是该control的名字，从ALSA 0.9.x开始，control的名字是变得比较重要，因为control的作用是按名字来归类的

unsigned int index：用于保存该control的在该卡中的编号。如果声卡中有不止一个codec，每个codec中有相同名字的control，这时我们可以通过index来区分这些controls。当index为0时，则可以忽略这种区分策略

unsigned int access：包含了该control的访问类型。每一个bit代表一种访问类型，这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。

unsigned int count：相同control组件的数量

snd_kcontrol_info_t *info：回调函数，获取control信息

snd_kcontrol_get_t *get：回调函数，获取control的值

snd_kcontrol_put_t *put：回调函数，设置control的值

union {

snd_kcontrol_tlv_rw_t *c;

const unsigned int *p;

} tlv：该control提供元数据（metadata）。用于control数值与DB值转换。tlv

unsigned long private_value：包含了一个任意的长整数类型值。该值可以通过info，get，put这几个回调函数访问。你可以自己决定如何使用该字段，例如可以把它拆分成多个位域，又或者是一个指针，指向某一个数据结构。

metadata：用于control数值与DB值转换

DECLARE_TLV_DB_SCALE：第一个参数为名称，第二个参数为最小值，第三个参数为步长，第四个参数为最小时是否mute

DECLARE_TLV_DB_LINEAR：第一个参数为名称，第二个参数为最小值，第三个参数为最大值，第四个参数为最小时是否mute

struct snd_kcontrol：创建后的control组件

关键函数

snd_ctl_new1：创建control组件

snd_ctl_add：将control注册到card

snd_ctl_notify：通知用户层control值发生变化

初始化流程

sound.c

1.注册声卡的字符设备，其他模块通过其为device注册节点文件（snd_register_device）。注册之后的设备保存到static struct snd_minor *snd_minors[SNDRV_OS_MINORS]，上层应用调用snd_open时，通过其进行索引并替换对应的ops函数。

2.调用snd_info_init，创建asound目录

pcm.c

1.调用snd_ctl_register_ioctl创建pcm扩展的ioctl 命令

2.调用snd_pcm_proc_init创建proc的pcm节点文件

参考资料

Writing an ALSA Driver

Linux ALSA声卡驱动