轉(zhuǎn) alsa錄音放音執(zhí)行流程詳解

前言：

??? linux中，無論是oss還是alsa體系，錄音和放音的數(shù)據(jù)流必須分析清楚。先分析alsa驅(qū)動層，然后關(guān)聯(lián)到alsa庫層和應(yīng)用層。

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鏈接分析：

??? core/pcm_native.c文件中.mmap = snd_pcm_mmap調(diào)用snd_pcm_mmap_data(substream, file, area);進(jìn)一步調(diào)用substream->ops->mmap(substream, area);根據(jù)soc/pxa/pxa3xx-pcm.c文件中.mmap = pxa3xx_pcm_mmap,可知dma_mmap_writecombine(, ,runtime->dma_addr,);函數(shù)被調(diào)用。上一章分析過soc/pxa/pxa3xx-pcm.c文件中pxa3xx_pcm_hw_params()函數(shù)會創(chuàng)建鏈表，根據(jù)dma_buff_phys = runtime->dma_addr;和dma_desc->dsadr = dma_buff_phys;可知runtime->dma_addr為dma內(nèi)存端地址，且此地址由alsa庫層傳遞進(jìn)來。又根據(jù)dma_desc->dtadr = prtd->params->dev_addr和soc/pxa/pxa3xx-ac97.c文件中.dev_addr = __PREG(PCDR)，可知dma外設(shè)端地址為ac97控制器中fifo讀寫寄存器PCDR。至此，第一條鏈路建立完畢：FIFO通過DMA和內(nèi)存交互。待續(xù)1 。

??? ac97接口或者i2s或者pcm接口可以將cpu和codec(wm9714/alc5620/alc5621)連接起來，配置好格式：pcm接口必須配置采樣率、采樣位數(shù)、通道數(shù)和傳送格式；i2s接口必須配置采樣率、采樣位數(shù)、通道數(shù)和對齊方式；ac97接口比較靈活，可以認(rèn)為cpu這端不用配置,只需要在codec端配置就行了。當(dāng)然，電源、時鐘、IO任何數(shù)字芯片都得配置。最后不能混淆數(shù)據(jù)接口和控制接口的慨念，i2s和pcm只能傳輸音頻數(shù)據(jù)，訪問codec的寄存器必須通過i2c等控制接口，ac97接口分時傳輸控制和數(shù)據(jù)。codec中的adc、dac通過ac97等接口同cpu的fifo交互數(shù)據(jù)。第二條鏈路建立完畢。待續(xù)2 。

??? alsa_lib源碼中pcm.c文件中snd_pcm_readi(,buffer,size)調(diào)用pcm_local.h文件中_snd_pcm_readi(,buffer,size);進(jìn)一步調(diào)用pcm->fast_ops->readi(pcm->fast_op_arg, buffer, size);根據(jù)pcm_hw.h文件中.readi = snd_pcm_hw_readi可知，ioctl(fd, SNDRV_PCM_IOCTL_READI_FRAMES, &xferi);被調(diào)用。內(nèi)核中，根據(jù)/soc/pcm_native.c文件中.unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,可知snd_pcm_capture_ioctl1被調(diào)用，根據(jù)SNDRV_PCM_IOCTL_READI_FRAMES參數(shù)可知snd_pcm_lib_read(substream, xferi.buf, xferi.frames);被調(diào)用，最終snd_pcm_lib_read1(,,,,snd_pcm_lib_read_transfer)被調(diào)用。根據(jù)transfer被調(diào)用可知snd_pcm_lib_read_transfer被調(diào)用，然后調(diào)用copy_to_user(buf, hwbuf, frames_to_bytes(runtime, frames))，可知，將dma端內(nèi)存的數(shù)據(jù)拷貝到alsa_lib提供的一個指針?biāo)傅膬?nèi)存，alsa庫函數(shù)snd_pcm_readi、snd_pcm_writei實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存到內(nèi)存的交互，或者近似地認(rèn)為是內(nèi)存到音頻文件的交互。至此最后一條鏈路建立完畢。待續(xù)3 。

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執(zhí)行分析：

??? 錄音：mic接到codec，經(jīng)過adc變成數(shù)字信號，經(jīng)過待續(xù)2中ac97等接口存儲到cpu的fifo中，經(jīng)過待續(xù)1中的dma傳輸存儲到內(nèi)存，經(jīng)過待續(xù)3中alsa_lib中snd_pcm_readi接口傳給錄音軟件，經(jīng)過編碼，進(jìn)而形成音頻文件。

??? 放音：播放軟件將音頻文件解碼，并通過待續(xù)3中snd_pcm_writei接口逐漸傳遞到和dma相關(guān)的內(nèi)存，經(jīng)過待續(xù)2中dma傳遞給cpu的fifo，再經(jīng)過ac97等接口傳遞給dac，最后傳給連接在codec上的speaker。

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心得：

??? 1.ac97數(shù)據(jù)傳輸頗復(fù)雜，分時復(fù)用，cpu端fifo和codec端adc/dac關(guān)系要對應(yīng)好。比如，cpu端的pcm left fifo占用slot3，那么adc只有配置成slot3才能把數(shù)據(jù)傳遞給它，如果配置成slot6，那就傳給cpu的mic in fifo了。錄音單聲道通常選擇slot6，錄音雙聲道通常兩個adc分別選擇slot3和slot4。

??? 2.wav音頻文件大小計算：要測試錄音是否丟禎，就必然要計算文件大小，通常的方法是：根據(jù)錄音時間，用公式：錄音時間(單位s)x采樣率x(采樣位數(shù)/8)x通道數(shù)。比如，錄音時間5秒，采樣率8kHz，位數(shù)16位，通道數(shù)1,那么5x8000x(16/8)x1=80k，實(shí)際的wav文件大小稍大于80k就對了。還有一種計算文件大小的方法：通常音頻系統(tǒng)要用dma，也會用到dma中斷，可以在dma中斷中打印計數(shù)，次數(shù)xdma中斷周期字節(jié)就行了。

??? 3.數(shù)據(jù)交換的大小問題：待續(xù)1中DMA傳輸必須和FIFO的特性匹配：若FIFO位寬是16位，深度是16，并且半滿時向DMA發(fā)出請求(握手)，則鏈表式DMA必須配置成傳輸位寬16位，1次突發(fā)16字節(jié)，才能保證不丟失位數(shù)和數(shù)據(jù)個數(shù)。待續(xù)2中cpu端FIFO位數(shù)要和codec端adc/dac采樣位數(shù)匹配，i2s/pcm接口可以配置成一樣的值，比如16位，ac97接口復(fù)雜一點(diǎn)，cpu端不用配置，那么采樣位數(shù)是多少呢?若cpu端fifo一個聲道位寬16位，codec端adc/dac位寬18位，ac97通道20位，則傳輸?shù)絝ifo端就被截取到有效的16位，整體采樣位數(shù)16位，adc/dac的性能沒有充分發(fā)揮而已。待續(xù)3中snd_pcm_readi、snd_pcm_writei函數(shù)第三個參數(shù)表示讀寫數(shù)據(jù)的大小，單位是禎，不是字節(jié)。雙聲道16位格式一禎大小為4字節(jié)。