Linux ALSA聲卡驅(qū)動之五移動設(shè)備中的ALSA(ASoC)

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ArticlesfromLinkSprite學(xué)習(xí)中心LinuxALSA聲卡驅(qū)動之五：移動設(shè)備中的ALSA(ASoC)2023-03-0817:03:52zou,baozhu

1.ASoC的由來ASoC–ALSASystemonChip,是建立在標(biāo)準(zhǔn)ALSA驅(qū)動層上，為了更好地支持嵌入式處理器和移動設(shè)備中的音頻Codec的一套軟件體系。在ASoc出現(xiàn)之前，內(nèi)核對于SoC中的音頻已經(jīng)有部分的支持，不過會有一些局限性：Codec驅(qū)動與SoCCPU的底層耦合過于緊湊，這種不理想會導(dǎo)致代碼的重復(fù)，例如，僅是wm8731的驅(qū)動，當(dāng)時Linux中有分別針對4個平臺的驅(qū)動代碼。音頻事件沒有標(biāo)準(zhǔn)的方法來通知用戶，例如耳機(jī)、麥克風(fēng)的插拔和檢測，這些事件在移動設(shè)備中是十分普通的，而且尋常都需要特定于機(jī)器的代碼進(jìn)行重新對音頻路勁進(jìn)行配置。當(dāng)進(jìn)行播放或錄音時，驅(qū)動會讓整個codec處于上電狀態(tài)，這對于PC沒問題，但對于移動設(shè)備來說，這意味著浪費(fèi)大量的電量。同時也不支持通過改變過取樣頻率和偏置電流來達(dá)到省電的目的。ASoC正是為了解決上述種種問題而提出的，目前已經(jīng)被整合至內(nèi)核的代碼樹中：sound/soc。ASoC不能單獨(dú)存在，他只是建立在標(biāo)準(zhǔn)ALSA驅(qū)動上的一個它必需和標(biāo)準(zhǔn)的ALSA驅(qū)動框架相結(jié)合才能工作。

2.硬件架構(gòu)尋常，就像軟件領(lǐng)域里的抽象和重用一樣，嵌入式設(shè)備的音頻系統(tǒng)可以被劃分為板載硬件(Machine)、Soc(Platform)、Codec三大部分，如下圖所示：

圖2.1音頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Machine是指某一款機(jī)器，可以是某款設(shè)備，某款開發(fā)板，又或者是某款智能手機(jī)，由此可以看出Machine幾乎是不可重用的，每個Machine上的硬件實(shí)現(xiàn)可能都不一樣，CPU不一樣，Codec不一樣，音頻的輸入、輸出設(shè)備也不一樣，Machine為CPU、Codec、輸入輸出設(shè)備提供了一個載體。Platform一般是指某一個SoC平臺，譬如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx等等，與音頻相關(guān)的尋常包含該SoC中的時鐘、DMA、I2S、PCM等等，只要指定了SoC,那么我們可以認(rèn)為它會有一個對應(yīng)的Platform,它只與SoC相關(guān)，與Machine無關(guān)，這樣我們就可以把Platform抽象出來，使得同一款SoC不用做任何的改動，就可以用在不同的Machine中。實(shí)際上，把Platform認(rèn)為是某個SoC更好理解。Codec字面上的意思就是編解碼器，Codec里面包含了I2S接口、D/A、A/D、Mixer、PA(功放),尋常包含多種輸入(Mic、Line-in、I2S、PCM)和多個輸出(耳機(jī)、喇叭、聽筒，Line-out),Codec和Platform一樣，是可重用的部件，同一個Codec可以被不同的Machine使用。嵌入式Codec尋常通過I2C對內(nèi)部的寄放器進(jìn)行控制。

3.軟件架構(gòu)在軟件層面，ASoC也把嵌入式設(shè)備的音頻系統(tǒng)同樣分為3大部分，Machine,Platform和Codec。

Codec驅(qū)動ASoC中的一個重要設(shè)計(jì)原則就是要求Codec驅(qū)動是平臺無關(guān)的，它包含了一些音頻的控件(Controls),音頻接口，DAMP(動態(tài)音頻電源管理)的定義和某些CodecIO功能。為了保證硬件無關(guān)性，任何特定于平臺和機(jī)器的代碼都要移到Platform和Machine驅(qū)動中。所有的Codec驅(qū)動都要提供以下特性：CodecDAI和PCM的配置信息；

Codec的IO控制方式(I2C,SPI等);Mixer和其他的音頻控件；Codec的ALSA音頻操作接口；必要時，也可以提供以下功能：DAPM描述信息；DAPM事件處理程序；DAC數(shù)字靜音控制Platform驅(qū)動它包含了該SoC平臺的音頻DMA和音頻接口的配置和控制(I2S,PCM,AC97等等);它也不能包含任何與板子或機(jī)器相關(guān)的代碼。Machine驅(qū)動Machine驅(qū)動負(fù)責(zé)處理機(jī)器特有的一些控件和音頻事件(例如，當(dāng)播放音頻時，需要先行開啟一個放大器);單獨(dú)的Platform和Codec驅(qū)動是不能工作的，它必需由Machine驅(qū)動把它們結(jié)合在一起才能完成整個設(shè)備的音頻處理工作。

4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)整個ASoC是由一些列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，要搞明白ASoC的工作機(jī)理，必需要理解這一系列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系和作用，下面的關(guān)系圖展示了ASoC中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)方式：

圖4.1Kernel-2.6.35-ASoC中各個結(jié)構(gòu)的靜態(tài)關(guān)系A(chǔ)SoC把聲卡實(shí)現(xiàn)為一個PlatformDevice,然后利用Platform_device結(jié)構(gòu)中的dev字段：dev.drvdata,它實(shí)際上指向一個snd_soc_device結(jié)構(gòu)?？梢哉J(rèn)為snd_soc_device是整個ASoC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本，由他開始，引出一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于表述音頻的各種特性和功能。snd_soc_device結(jié)構(gòu)引出了snd_soc_card和soc_codec_device兩個結(jié)構(gòu)，然后snd_soc_card又引出了snd_soc_platform、snd_soc_dai_link和snd_soc_codec結(jié)構(gòu)。如上所述，ASoC被劃分為

Machine、Platform和Codec三大部分，假使從這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看來，snd_codec_device和snd_soc_card代表著Machine驅(qū)動，snd_soc_platform則代表著Platform驅(qū)動，snd_soc_codec和soc_codec_device則代表了Codec驅(qū)動，而snd_soc_dai_link則負(fù)責(zé)連接Platform和Codec。

5.3.0版內(nèi)核對ASoC的改進(jìn)

本來寫這篇文章的時候參考的內(nèi)核版本是2.6.35，不過有CSDN的朋友提出在內(nèi)核版本3.0版本中，ASoC做了較大的變化。故特意下載了3.0

的代碼，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有所變化，下面先貼出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)關(guān)系圖：圖5.1Kernel3.0中的ASoC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由上圖我們可以看出，3.0中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更為合理和明了，取消了snd_soc_device結(jié)構(gòu)，直接用snd_soc_card取代了它，并且加強(qiáng)了snd_soc_pcm_runtime的作用，同時