alsa buffer原理_ALSA声卡10_从零编写之数据传输_学习笔记

1、引言

(1)应用程序使用声卡的时候，数据流程是：应用程序把数据发送给驱动，驱动把数据发送给硬件声卡，声卡把数据转换成声音数据播放出去。

(2)可以使用两种方式发送数据

第一种：app发数据，等驱动处理完后再发下一段(处理完再发下一段就会导致声音会断断续续 )

第二种：应用程序不断地发数据，驱动程序不断地取数据，不断地发给硬件。解决了声音断续的问题，但是要创建一个非常大的缓冲区(在驱动程序里面申请的 ，称其为buffer)

一个采样点的数据包括左声道数据和右声道数据

这里hw_ptr是指针( 更新是指指针向后移)

2、怎么写驱动(s3c2440_dma.c(platform))

(1)负责数据传输的是平台部分里面的DMA文件，修改s3c2440_dma.c

3、分配/释放buffer

创建声卡时，s3c2440_dma_new函数被调用，函数里分配dma buffer.销毁声卡时，释放dma buffer

(1)分配DMA BUFFER

static int s3c2440_dma_new(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd)

{

struct snd_card *card = rtd->card->snd_card;

struct snd_pcm *pcm = rtd->pcm;

struct snd_pcm_substream *substream = pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream;

struct snd_dma_buffer *buf = &substream->dma_buffer;

int ret = 0;

/* 1. 分配DMA BUFFER */

if (!card->dev->dma_mask)

card->dev->dma_mask = &dma_mask;

if (!card->dev->coherent_dma_mask)

card->dev->coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);

if (pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream) {//播放功能

playback_dma_info.virt_addr = (unsigned int)dma_alloc_writecombine(pcm->card-   >dev, s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max,

&playback_dma_info.phy_addr, GFP_KERNEL);//分配DMA BUFFER   //virt_addr

是buffer的虚拟地址，buffer_bytes_max是分配缓冲区的大小，phy_addr是所分配缓冲区的物理地址

if (!playback_dma_info.virt_addr)//如果虚拟地址为空，返回错误

{

return -ENOMEM;//返回没有内存的错误标志

}

playback_dma_info.buf_max_size = s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max;//分配成功，记录分配buffer的大小，尽管分配128K,但用到多少是app决定的

//把buffer信息告诉alsa的核心层

buf->dev.type = SNDRV_DMA_TYPE_DEV;

buf->dev.dev = pcm->card->dev;

buf->private_data = NULL;

buf->area = playback_dma_info.virt_addr;//播放相关的dma  buffer  的信息的结构体

buf->bytes = playback_dma_info.buf_max_size;//buf的大小

}//

return ret;

}

(2)释放DMA BUFFER

static void s3c2440_dma_free(struct snd_pcm *pcm)

{

dma_free_writecombine(pcm->card->dev, playback_dma_info.buf_max_size,

(void *)playback_dma_info.virt_addr, playback_dma_info.phy_addr);//释放的是playback(播放)部分的dma buffer(buffer大小，buffer的虚拟地址，buffer的物理地址)

}

4、request_irq

(1)open函数

static int s3c2440_dma_open(struct snd_pcm_substream *substream)

{

struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

int ret;

/* 注册中断 */

ret = request_irq(IRQ_DMA2,s3c2440_dma2_irq, IRQF_DISABLED, "myalsa for playback",substream);

if (ret)   //IRQ_DMA2是中断号，s3c2440_dma2_irq是中断处理函数，IRQF_DISABLED是标志(当发生中断时，在中断处理过程中，中断是保持屏蔽的)，"myalsa

for playback"是中断名字，substream是device ID

{

printk("request_irq error!n");

return -EIO;

}

return 0;

}

(2)中断请求函数(数据传输成功后，更新hw_ptr等信息)

static irqreturn_t s3c2440_dma2_irq(int irq, void *devid)//左边参数是中断号，右边是设备ID

{

struct snd_pcm_substream *substream = devid;//在open函数调用的请求中断函数request_irq中的给中断处理函数s3c2440_dma2_irq的参数substream

/* 更新状态信息 */  当传输完一个DMA后，发生中断

playback_dma_info.dma_ofs += playback_dma_info.period_size;//偏移地址向后移一个period

if (playback_dma_info.dma_ofs >= playback_dma_info.buffer_size)//如果偏移地址超过buffer 的范围

playback_dma_info.dma_ofs = 0;//就指向buffer的开头

/* 更新hw_ptr等信息,(驱动部分)

* 并且判断:如果buffer里没有数据了,则调用trigger来停止DMA

*/

传完一个ＤＭＡ，    snd_pcm_period_elapsed(substream);

if (playback_dma_info.be_running)

{

/* 如果还有数据，be_running是1表明在运行

* 1. 加载下一个period

* 2. 再次启动DMA传输

*/

load_dma_period();

s3c2440_dma_start();

}

return IRQ_HANDLED;

}

5、 s3c2440_dma_hw_params(准备DMA传输的参设设置)

static int s3c2440_dma_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,

struct snd_pcm_hw_params *params)

{

struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

unsigned long totbytes = params_buffer_bytes(params);//所使用的buffer大小由应用程序传进来的参数params决定的

/* 根据params设置DMA */

snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, &substream->dma_buffer);

/* s3c2440_dma_new(驱动程序里面)分配了很大的DMA BUFFER，应用程序会用多大是由应用程序决定的，传进来的参数params

* params决定使用多大

*/

runtime->dma_bytes            = totbytes;//记录所使用的大小，以后会用到，应用程序写到尾部时会返回来，尾部在哪里由尾部决定的。

playback_dma_info.buffer_size = totbytes;//buffer_size

playback_dma_info.period_size = params_period_bytes(params);//period_size，buffer里面，一次DMA传输是以period传输的

return 0;

}

6、prepare函数(准备DMA传输的数据)

static int s3c2440_dma_prepare(struct snd_pcm_substream *substream)

{

/* 准备DMA传输 */

/* 复位各种状态信息(清零) */

playback_dma_info.dma_ofs = 0;//偏移值设置为0，以后DMA传输从开始处开始

playback_dma_info.be_running = 0;//表示DMA尚未启动，还没运行

/* 加载第1个period */

load_dma_period();

return 0;

}

return ret;

}

7、加载需要传输的数据

/* 数据传输: 源,目的,长度 */

static void load_dma_period(void)

{

/* 把源,目的,长度告诉DMA */

dma_regs->disrc      = playback_dma_info.phy_addr + playback_dma_info.dma_ofs;      /* 源的物理地址 */物理地址+偏移地址

dma_regs->disrcc     = (0<<1) | (0<<0);/* 源位于AHB总线, 源地址递增 */

dma_regs->didst      = 0x55000010;       /* 目的的物理地址 */IIC控制器

dma_regs->didstc     = (0<<2) | (1<<1) | (1<<0);/* 目的位于APB总线, 目的地址不变 */

/* bit22: 1-noreload *表示传完一段数据后会重新加载某些值，自己启动DMA，在我们的中断程序是自己启动DMA的，所以不让它自动下载，因而把它设置为1，自动加载的话在中断函数还没有处理前就自动传输数据/解决播放存在杂音的问题

dma_regs->dcon       = (1<<31)|(0<<30)|(1<<29)|(0<<28)|(0<<27)|(0<<24)|(1<<23)|(1<<22)|(1<<20)|(playback_dma_info.period_size/2);  /* 使能中断,单个传输,硬件触发

*/period_size长度，每次传输不是传输整个buffer,是传输里面的某个period,period_size大小。buffer_size是应用程序所使用buffer的大小，buf_max_size是驱动程序分配的buffer大小，应用程序只可能使用里面的一部分。除以2是因为(1<<20)也就是2个字节，因而以字节为单位所以要除以2。也就是传输多少次，每次传输2个字节。

}

8、dma_trigger函数(触发DMA传输，传输完成后，产生中断，进入中断处理函数s3c2440_dma2_irq)

static int s3c2440_dma_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd)

{

int ret = 0;

/* 根据cmd启动或停止DMA传输 */

switch (cmd) {

case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE:

/* 启动DMA传输 */

playback_dma_info.be_running = 1;//还有数据的状态信息

s3c2440_dma_start();

break;

case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH:

/* 停止DMA传输 */

playback_dma_info.be_running = 0;//传完数据的状态信息

s3c2440_dma_stop();

break;

default:

ret = -EINVAL;

break;

}

9、dma_pointer函数(表示下一次DMA传输的位置(每一次DMA传输一个period),hw_ptr指针是根据DMA位置来确定的)

/* 返回结果是frame(单位是frame) */

static snd_pcm_uframes_t s3c2440_dma_pointer(struct snd_pcm_substream *substream)

{

return bytes_to_frames(substream->runtime, playback_dma_info.dma_ofs);//playback_dma_info.dma_ofs是DMA传输的偏移地址

，如果偏移地址超出buffer的范围，就应该回到开始的位置，假如一个period里面有3个frame

,如果位置指向period开始处，返回值是3，指向右边是6.也就是

}

10、总结

(1)创建声卡时导致 s3c2440_dma_new函数被调用

(2)s3c2440_dma_new函数里面分配DMA  BUFFER(分配最大的，128K，但并不表示一定要用完(根据应用程序参数决定))

(3)应用程序打开设备，播放声音的时候，在open函数(s3c2440_dma_open),设置属性，注册中断；在close函数中,释放中断

(4)设置参数(在s3c2440_dma_hw_params函数中)，驱动程序分配了很大一块空间，确定buffer_size(应用程序传进来的params参数决定的)，period_size(buffer里是逐个peroid传输的)

一次DMA传输是以period传输的

(5)准备DMA传输(s3c2440_dma_prepare),加载第一个period(load_dma_period)

(6)启动DMA 传输(s3c2440_dma_trigger),一个period传输完后会产生中断)调用中断处理函数(s3c2440_dma2_irp更新偏移地址。更新alsa驱动的其他状态信息。如果还有数据，再次加载period,再次启动

转自：http://blog.csdn.net/qingkongyeyue/article/details/54633478