ASoC驱动框架简介

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我是靠谱客的博主彪壮美女，最近开发中收集的这篇文章主要介绍ASoC驱动框架简介，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

简介

ASoC框架是一种linux系统声卡驱动框架，是针对嵌入式设备在linux alsa声卡驱动框架基础上进行了一层封装，意在将声卡和cpu两部分的控制代码分离开来；
如上图是音频系统的硬件示意图，声卡通过I2S接口与cpu进行音频数据传输，通过I2C接口与cpu进行控制通讯（数据接口和控制接口也可以是其他）；
录音数据通路：麦克风---->声卡–(I2S)->DMA---->内存；
播放数据通路：内存---->DMA–(I2S)->声卡---->扬声器；
如图所示，cpu部分的代码包括DMA控制器部分的代码和I2S控制器接口部分的代码；声卡部分的代码包括声卡寄存器控制部分（I2C接口进行控制）和I2S接口数据格式控制部分；
在ASoC驱动框架中cpu部分称作platform，声卡部分被称作codec，两者通过machine进行匹配连接；machine可以理解为对开发板的抽象，开发板可能包括多个声卡，对应machine部分包含多个link；platform、codec和machine三者的关系在下面段落中会说明；
ASoC驱动框架

如上图：
codec： codec是声卡部分的控制代码，会抽象出两个结构体分别为snd_soc_dai_driver和snd_soc_codec_driver；

snd_soc_dai_driver为声卡接口部分的控制代码，如设置该声卡支持播放和录音参数，如采样率（如SNDRV_PCM_RATE_8000_48000），数据格式（如SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE）、通道数等，以及提供声卡相关的操作函数，如snd_soc_dai_ops->set_fmt设置数据格式、snd_soc_dai_ops->set_sysclk系统时钟设置等等；

snd_soc_codec_driver为声卡注册相关控件（controls）、部件（widgets）以及routes snd_soc_dapm_route；
controls 为控件抽象的结构体为snd_kcontrol_new，可以为单独的一个控件，控制声卡某一功能，如声卡的播放声音，也可以用于连接两个部件（widget）形成一条通路（route），controls的注册函数snd_soc_add_codec_controls；
widgets 为部件，抽象的结构体为snd_soc_dapm_widget，个人感觉部件就是声卡内部的节点的抽象，也是对某些controls做了一层封装，如录音输入引脚、输出引脚以及中间控制多路声音混合的混音器，widgets注册函数snd_soc_dapm_new_controls；
route 表示的是两个节点之间的通路，抽象的结构体为snd_soc_dapm_route，用于连接两个widget，两个widget中间通过controls连接形成一条route（貌似controls可以为空），routes注册函数snd_soc_dapm_add_routes；
snd_soc_dai_driver和snd_soc_codec_driver是同时注册的，注册函数为snd_soc_register_platform(struct device *dev, const struct snd_soc_platform_driver *platform_drv)；

platform： platform为cpu部分的控制代码，抽象出两个结构体snd_soc_dai_driver和snd_soc_platform_driver；

snd_soc_dai_driver 和codec的的dai是同类型结构体，功能一样，只是在platform中的dai针对的对象是cpu部分的I2S接口；
snd_soc_dai_driver的注册函数为devm_snd_soc_register_component(struct device *dev, const struct snd_soc_component_driver *cmpnt_drv,struct snd_soc_dai_driver *dai_drv, int num_dai)；参数cmpnt_drv需要自己定义（暂时不知道作用）， dai_drv可以包含多个snd_soc_dai_driver即可以为结构体指针，num_dai表示结构体数组成员格式；

snd_soc_platform_driver 是控制cpu部分音频数据传输的，一般音频数据在I2S接口与内存之间传输会使用DMA，所以snd_soc_platform_driver一般为cpu DMA的控制代码；结构体主要成员：
name：platform driver的名称，
probe：probe函数，platform和codec匹配成功后调用；
remove：remove函数，与probe函数做相反的操作；
pcm_new：DMA内存申请等操作，可使用dma_alloc_writecombine申请DMA内存；
pcm_free：DMA内存释放等操作，可使用dma_free_writecombine释放DMA内存；
ops：pcm数据流操作函数，即操作DMA来进行数据搬运；
ops.open：open函数
a 使用snd_soc_set_runtime_hwparams(struct snd_pcm_substream *substream,const struct snd_pcm_hardware *hw)函数设置snd_pcm_runtime硬件属性，其中snd_pcm_hardware需要用户自己定义，规定一些buffer大小、最大最小周期等等，貌似这些参数用户空间也需要访问，然后根据区间设定合适的period、period_size等等再进行数据传输；
b 使用snd_pcm_hw_constraint_integer(struct snd_pcm_runtime *runtime, snd_pcm_hw_param_t var)确保snd_pcm_runtime确保缓冲区（buffer）大小是周期（period）大小的倍数;
c 根据当前snd_pcm_runtime->pstr->stream是SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK还是SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE申请对应的DMA中断等相关操作；
ops.close：close函数，和open操作相反；
ops.ioctl：这个可以不用自己写，使用内核的snd_pcm_lib_ioctl函数；
ops.prepare：启动播放或录音开始前调用,初始化相关状态参数，比如播放或录音的offset
ops.trigger：音频传输触发函数，根据传入的命令进行开始停止暂停等等操作（如SNDRV_PCM_TRIGGER_START要设置DMA源、目的地址、传输长度并开始DMA传输）；音频的DMA传输是一段一段传输的（DMA每次触发传输的大小为snd_pcm_substream->snd_pcm_runtime->buffer_size），应用程序每次发起SNDRV_PCM_TRIGGER_START传输的数据为snd_pcm_substream->snd_pcm_runtime->dma_bytes大小（即申请的DMA buffer大小，在设定snd_pcm_hardware的时候就被指定），在DMA中断处理函数中需要做的事情：
a 更新dma buffer指针offset += substream->runtime->buffer_size，判断如果已经读到了DMA buffer尾部（）则offset=0（注意：offset变量需要驱动自己定义维护，在ops.pointer中被返回应用层）；
b 调用snd_pcm_period_elapsed更新pcm状态为下一个周期（period），该函数会调用ops.pointer函数，在ops.pointer函数中需要利用dma buffer当前偏移量offset调用bytes_to_frames(struct snd_pcm_runtime *runtime, ssize_t size)返回frames；
c 驱动还需要自己维护一个变量streaming保存当前的状态，如果streaming=1那么再次设置DMA源、目的地址、传输长度并开始DMA传输（注意streaming状态根据用户传进来的命令在ops.trigger中被改变，比如用户调用SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP那streaming应该被设为0）；
d return IRQ_HANDLED;
ops.pointer：要利用dma buffer当前偏移量offset调用bytes_to_frames(struct snd_pcm_runtime *runtime, ssize_t size)返回frames；
后面的成员可以不实现：
ops.get_time_info：
ops.fill_silence：
ops.copy_user：
ops.copy_kernel：
ops.fill_silence：
ops.page：
ops.mmap：
ops.ack：
snd_soc_platform_driver的注册函数为snd_soc_register_platform(struct device *dev,const struct snd_soc_platform_driver *platform_drv)；

machine： machine部分控制管理platform和codec之间的连接匹配，管理控件（controls）、部件（widgets）以及routes，其抽象的结构体为snd_soc_card，结构体成员简介：
name、long_name、driver_name、dmi_longname：snd_soc_card名字相关
snd_card：alsa声卡层抽象的结构体；
probe：probe函数
remove：remove函数
dai_link：预定义描述platform和codec连接的结构体指针，实现两者绑定配对，匹配方式可以是名字或者设备树节点，可以预定义多个；
num_links：预定义连接结构体的个数；
dai_link_list：所有的link最终会添加到这里，内核自动操作；
num_dai_links：添加进dai_link_list的link的计数器；
rtd_list：创建的snd_soc_pcm_runtime结构体会挂载这个链表，该结构体在snd_soc_register_card()->snd_soc_instantiate_card()->soc_bind_dai_link->soc_new_pcm_runtime()中被创建，每个link都会创建一个；
num_rtd：链表内snd_soc_pcm_runtime个数计数器
controls：控件；
num_controls：控件的个数；
dapm_widgets：widgets组件；
num_dapm_widgets：widgets组件个数；
dapm_routes：routes路线；
num_dapm_routes：数目
of_dapm_widgets：设备树中定义的widgets
num_of_dapm_widgets：数目；
of_dapm_routes：设备树中定义的routes;
num_of_dapm_routes：数目
component_dev_list：
widgets：
paths：
dapm_list：
dapm_dirty：
dapm：
dapm_stats：
update：

simple-card： simple-card框架主要用于设置machine部分参数，需要在设备树中添加相应的sound {
compatible = “simple-audio-card”;…}设备节点；

head_list： 这里的head_list是指在sound/soc/soc-core.c源文件中的platform_list、codec_list、和component_list结构体，在machine部分的snd_soc_card通过snd_soc_register_card()注册时会到这三个链表中找相应的设备；
如图所示：
component_list：该链表挂着snd_soc_component结构体，在platform_driver、platform_dai、codec_driver和codec_dai（其中codec 的dai 和 driver通过同一个函数一起注册的）注册的时候都会直接或间接的分配一个snd_soc_component结构体成员（其中platform_driver注册时分配了snd_soc_platform结构体里面包含snd_soc_component成员，codec部分注册时分配了snd_soc_codec结构体里面也包含snd_soc_component成员，platform_dai注册时时直接申请的snd_soc_component），然后将关键结构体（platform_driver、platform_dai、codec_driver和codec_daiplatform_dai、codec_driver和codec_dai）直接添加或以某种关系关联到snd_soc_component中，并把snd_soc_component注册到component_list中；

platform_list：链表上挂结构体是在snd_soc_register_platform()中创建的snd_soc_platform，通过该结构体可以找到platform_driver部分；
codec_list：链表挂的结构体是在snd_soc_register_codec创建的snd_soc_codec；

注：
a 由于水平有限，文章中可能有部分每完善的，后续水平够了再作说明；
b 在machine部分的snd_soc_card注册时（调用snd_soc_register_card()），会根据名字或设备树节点到component_list匹配相应的组件，通过匹配的组件再去找platform_dai、codec_dai、codec_driver和platform_driver；platform_driver的匹配过程中先到component_list找到相应的组件，找到了再到platform_list中去取到platform_driver；