Waveform Audio  驱动(Wavedev2)之：WAV API模拟

Waveform 驱动对Windows Mobile来说是一个非常重要的驱动，控制着所有有关声音的操作，包括喇叭、耳机、麦克、听筒等。
    要 想对驱动的整个架构和流程都非常的了解，我们必须从上层来入手，需要知道上层的API是如何调用到驱动的，其数据结构是如何封装的。由于微软不提供中间层 的代码，只能只是自己去猜测。这篇文章就是去模仿WAV API的实现方法的。顺便提及下，之前几个开发人员还讨论过微软的半开放模式和Android的 完全开源模式哪个更好。先做个总结。

完全开源优点:

1.  添 加新功能容易：比如做Android双卡双待就比Windows Mobile容易的多，之前做Windows Mobile双卡的项目时，那真是非常的 痛苦，微软没有接口，只能自己想尽一起方法往微软原有的程序中去插入新的功能，想COM接口，Dll注入，窗口Hook等等，能用的变态方法都用上了。花 的时间的很大部分都是在寻找插入功能的方法上，而不是实现另一张卡的功能上。而Android就十分简单了，直接在原有的代码上增加代码就行。

2.  开发人员很容易了解整个架构和流程

微软的半开放模式优点：

1.  易 维护: 由于微软的中间层都是以dll形式封装好的，开发人员不能去修改，只能按照微软的接口去做，当微软从Windows Mobile 5.0升级到 Windows Mobile 6.0的时候，BSP不需要做任何修改就可以在新的系统上用，软件也是如此。而Android的完全开源模式，开发人员会 去修改中间层，Android的版本号从1.5,1.6,2.0再到2.1，不断的进行升级，其中间层也在改变中，添加了某些功能，优化了某些部分。像我 们公司做Android的从1.5升级到1.6就花了很长的时间。不仅驱动要修改，应用也都需要做修改。

先不谈这个，回到正题。

微软上层的WAV API分为waveOut和waveIn两套，表一中，我只列了部分的wave out API。由于wave In相对于wave Out比较简单，wave In就不做讲解了。

waveOutGetNumDevs

Retrieves the number of waveform output devices present in the system.

waveOutGetPitch

Queries the current pitch setting of a waveform output device.

waveOutGetPlaybackRate

Queries the current playback rate setting of a waveform output device.

waveOutGetPosition

Retrieves the current playback position of the specified waveform output device.

waveOutGetProperty

Queries the value of a specific property in a property set for waveform audio output.

waveOutGetVolume

Queries the current volume setting of a waveform output device.

waveOutMessage

Sends messages to the waveform output device drivers.

waveOutOpen

Opens a specified waveform output device for playback.

表一：WaveOut部分函数

W ave Out API是如何调用的驱动部分的呢？现在就来一步步的模拟来实现wave Out API。先看下waveOutOpen的函数参数

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  1. MMRESULT waveOutOpen(
  2. LPHWAVEOUT phwo,
  3. UINT  uDeviceID,
  4. LPWAVEFORMATEX pwfx,
  5. DWORD  dwCallback,
  6. DWORD  dwInstance,
  7. DWORD  fdwOpen
  8. );

MMRESULT waveOutOpen( LPHWAVEOUT phwo, UINT uDeviceID, LPWAVEFORMATEX pwfx, DWORD dwCallback, DWORD dwInstance, DWORD fdwOpen );

其中phwo是我们要返回的WAVEOUT对象的句柄， uDeviceID 指设置的ID号，一般情况下设置为0就可以，pwfx是声音格式的描述，dwCallback的通知，可以是回调函数，也可以是事件或者窗体消息，主要通过fdwOpen来指定其类型。具体看waveOutOpen的SDK帮助文档。

在WaveApi中的工作就是把waveOutOpen中的参数封装起来，然后发到Wave驱动中想要的结构，下面是waveOutOpen的调用流程。

1.  W ave Api中封装结构

2.  调用Wavedev2的  WAV_IOControl 函数，调用 IOCTL_WAV_MESSAGE 分支。

3.  调用 HandleWaveMessage 的 WODM_OPEN 分支

HandleWaveMessage 需要传入两个参数，其中一个是 PMMDRV_MESSAGE_PARAMS ，另一个是函数执行的结果pdwResult,见 HandleWaveMessage 原型和 MMDRV_MESSAGE_PARAMS 结构体定义。

BOOL HandleWaveMessage(PMMDRV_MESSAGE_PARAMS pParams, DWORD *pdwResult)

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  1. BOOL  HandleWaveMessage(PMMDRV_MESSAGE_PARAMS pParams,  DWORD  *pdwResult)
  2. typedef   struct  {
  3. UINT  uDeviceId;
  4. UINT  uMsg;
  5. DWORD  dwUser;
  6. DWORD  dwParam1;
  7. DWORD  dwParam2;
  8. } MMDRV_MESSAGE_PARAMS, *PMMDRV_MESSAGE_PARAMS;
  9. MMRESULT waveOutMessage(
  10. HWAVEOUT hwo,
  11. UINT  uMsg,
  12. DWORD  dw1,
  13. DWORD  dw2
  14. );

BOOL HandleWaveMessage(PMMDRV_MESSAGE_PARAMS pParams, DWORD *pdwResult) typedef struct { UINT uDeviceId; UINT uMsg; DWORD dwUser; DWORD dwParam1; DWORD dwParam2; } MMDRV_MESSAGE_PARAMS, *PMMDRV_MESSAGE_PARAMS; MMRESULT waveOutMessage( HWAVEOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dw1, DWORD dw2 );

其 中参数dwUser指向Wavedev2驱动的StreamContext对象指针，如果调用的是waveOutOpen，则dwUser做出传出参数， 来保存StreamContext对象，否则就是作为传入参数。waveOutMessage的uMsg会传入驱动变成 MDRV_MESSAGE_PARAMS 中的uMsg, 同样的dw1变dwParam1，dw2变dwParam2，所以的上层调用都是调用 waveOutMessage 这个函数实现的。

好了，现在我们来开始显示吧。 HWAVEOUT 要么直接指向对象，要么是对象的在数组中的索引。我们只是模拟，所以把 HWAVEOUT 直接指向对象。

先定义一个 CWAVEOut 对象，来保存必要的数据，其他几个参数就不做解释了，我们看m_hWave和m_pStream，m_hWave是来保存打开Wave驱动CreateFile返回的句柄，而m_pStream是保存创建的StreamContext对象的。

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  1. class  CWAVEOut
  2. {
  3. public :
  4. MMRESULT open();
  5. private :
  6. DWORD  m_dwCallback;
  7. DWORD  m_dwInstance;
  8. UINT  m_uDeviceID;
  9. DWORD  m_fdwOpen;
  10. WAVEFORMATEX m_wfx;
  11. HANDLE  m_hWave;
  12. LPVOID   m_pStream;
  13. };

class CWAVEOut { public: MMRESULT open(); private: DWORD m_dwCallback; DWORD m_dwInstance; UINT m_uDeviceID; DWORD m_fdwOpen; WAVEFORMATEX m_wfx; HANDLE m_hWave; LPVOID m_pStream; };

好，现在我们来模拟 waveOutOpen 的实现。在waveOutOpen中，只是新建一个CWAVEOut对象，然后把外部传入的数据保存到这个对象中，最后调用open来打开音频设备。代码如下：

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  1. MMRESULT waveOutOpen(
  2. LPHWAVEOUT phwo,
  3. UINT  uDeviceID,
  4. LPWAVEFORMATEX pwfx,
  5. DWORD  dwCallback,
  6. DWORD  dwInstance,
  7. DWORD  fdwOpen
  8. )
  9. {
  10. CWAVEOut pWaveOut = new  CWAVEOut;
  11. pWaveOut->m_dwCallback = dwCallback;
  12. pWaveOut->m_fdwOpen = fdwOpen;
  13. pWaveOut->m_wfx = *pwfx;
  14. *pwfx = pWaveOut;
  15. phwo = (LPHWAVEOUT)pWaveOut;
  16. return  pWaveOut->open();
  17. }

MMRESULT waveOutOpen( LPHWAVEOUT phwo, UINT uDeviceID, LPWAVEFORMATEX pwfx, DWORD dwCallback, DWORD dwInstance, DWORD fdwOpen ) { CWAVEOut pWaveOut = new CWAVEOut; pWaveOut->m_dwCallback = dwCallback; pWaveOut->m_fdwOpen = fdwOpen; pWaveOut->m_wfx = *pwfx; *pwfx = pWaveOut; phwo = (LPHWAVEOUT)pWaveOut; return pWaveOut->open(); }

O pen函数封装 WAVEOPENDESC 作为waveOutMessage的第一个传入参数，第二个参数是m_fdwOpen。

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  1. MMRESULT CWAVEOut::open()
  2. {
  3. MMRESULT mmResult;
  4. m_hWave = CreateFile(L"WAV1:" , GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,
  5. NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
  6. WAVEOPENDESC waveOpenDesc;
  7. waveOpenDesc.hWave = HWAVE(this );
  8. waveOpenDesc.lpFormat = &m_wfx;
  9. waveOpenDesc.dwInstance = m_dwInstance;
  10. waveOpenDesc.uMappedDeviceID = 0;
  11. waveOpenDesc.dwCallback = m_dwCallback;
  12. return  waveOutMessage((HWAVEOUT) this , WODM_OPEN, &waveOpenDesc, m_fdwOpen);
  13. }

MMRESULT CWAVEOut::open() { MMRESULT mmResult; m_hWave = CreateFile(L"WAV1:", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); WAVEOPENDESC waveOpenDesc; waveOpenDesc.hWave = HWAVE(this); waveOpenDesc.lpFormat = &m_wfx; waveOpenDesc.dwInstance = m_dwInstance; waveOpenDesc.uMappedDeviceID = 0; waveOpenDesc.dwCallback = m_dwCallback; return waveOutMessage((HWAVEOUT)this, WODM_OPEN, &waveOpenDesc, m_fdwOpen); }

waveOutMessage的工作就是只要把uMsg,dw1,dw2封装到 MMDRV_MESSAGE_PARAMS 结构体，然后调用 DeviceIoControl 调用驱动的IO Control。这里有一点需要注意，如果uMsg是WODM_OPEN，也就是打开音频流的操作的时候，把 & pWaveOut -> m_pStream 作为参数传入，因为在底层通过调用 OpenStream ，传入指针的指针，来保存对象的。

pDeviceContext->OpenStream((LPWAVEOPENDESC)dwParam1, dwParam2, (StreamContext **)dwUser);

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  1. MMRESULT waveOutMessage(
  2. HWAVEOUT hwo,
  3. UINT  uMsg,
  4. DWORD  dw1,
  5. DWORD  dw2
  6. )
  7. {
  8. CWAVEOut * pWaveOut = (CWAVEOut *)hwo;
  9. MMDRV_MESSAGE_PARAMS paramInput;
  10. paramInput.dwParam1 = dw1;
  11. paramInput.dwParam2 = dw2;
  12. if (WODM_OPEN == uMsg)
  13. paramInput.dwUser = (DWORD )&pWaveOut->m_pStream;
  14. else
  15. paramInput.dwUser = (DWORD )pWaveOut->m_pStream;
  16. paramInput.uMsg = uMsg;
  17. MMRESULT    dwOutput = 0;
  18. if (!DeviceIoControl(pWaveOut->m_hWave, IOCTL_WAV_MESSAGE, ¶mInput,  sizeof (paramInput), &dwOutput,  sizeof (dwOutput), NULL, NULL))
  19. {
  20. return  MMSYSERR_ERROR;
  21. }
  22. return  dwOutput;
  23. }

MMRESULT waveOutMessage( HWAVEOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dw1, DWORD dw2 ) { CWAVEOut * pWaveOut = (CWAVEOut *)hwo; MMDRV_MESSAGE_PARAMS paramInput; paramInput.dwParam1 = dw1; paramInput.dwParam2 = dw2; if(WODM_OPEN == uMsg) paramInput.dwUser = (DWORD)&pWaveOut->m_pStream; else paramInput.dwUser = (DWORD)pWaveOut->m_pStream; paramInput.uMsg = uMsg; MMRESULT dwOutput = 0; if(!DeviceIoControl(pWaveOut->m_hWave, IOCTL_WAV_MESSAGE, ¶mInput, sizeof(paramInput), &dwOutput, sizeof(dwOutput), NULL, NULL)) { return MMSYSERR_ERROR; } return dwOutput; }

我们现在模拟实现了waveOutMessage,那么其他一些函数的实现要比waveOutOpen更加的简单。如WaveOutReset和 waveOutSetVolume ，只要调用下 waveOutMessage 就可以了。

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  1. MMRESULT waveOutReset(
  2. HWAVEOUT hwo
  3. )
  4. {
  5. return  waveOutMessage(hwo, WODM_RESET, 0, 0);
  6. }
  7. MMRESULT waveOutSetVolume(
  8. HWAVEOUT hwo,
  9. DWORD  dwVolume
  10. )
  11. {
  12. return  waveOutMessage(hwo, WODM_SETVOLUME, dwVolume, 0);
  13. }

MMRESULT waveOutReset( HWAVEOUT hwo ) { return waveOutMessage(hwo, WODM_RESET, 0, 0); } MMRESULT waveOutSetVolume( HWAVEOUT hwo, DWORD dwVolume ) { return waveOutMessage(hwo, WODM_SETVOLUME, dwVolume, 0); }

对于上层来说，只是简单的进行了下封装。当然我的封装里面还没有考虑到具体的一些东西，如callback函数是怎么返回的，如函数调用是hwo为空，是怎么样的，也没有对错误进行处理。

下面是播放一个wave声音的函数，从代码中去解析

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  1. MMRESULT
  2. PlayFile(LPCTSTR  pszFilename)
  3. { MMRESULT mr;
  4. DWORD  dwBufferSize;
  5. PBYTE  pBufferBits = NULL;
  6. PWAVEFORMATEX pwfx = NULL;
  7. DWORD  dwSlop;
  8. DWORD  dwWait;
  9. DWORD  dwDuration;
  10. HANDLE  hevDone = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
  11. if  (hevDone == NULL) {
  12. return  MMSYSERR_NOMEM;
  13. }
  14. mr = ReadWaveFile(pszFilename,&pwfx,&dwBufferSize,&pBufferBits);
  15. MRCHECK(mr, ReadWaveFile, ERROR_READ);
  16. // Note: Cast to UINT64 below is to avoid potential DWORD overflow for large (>~4MB) files.
  17. dwDuration = (DWORD )((( UINT64 )dwBufferSize) * 1000 / pwfx->nAvgBytesPerSec);
  18. HWAVEOUT hwo;
  19. mr = waveOutOpen(&hwo, WAVE_MAPPER, pwfx, (DWORD ) hevDone, NULL, CALLBACK_EVENT);
  20. MRCHECK(mr, waveOutOpen, ERROR_OPEN);
  21. WAVEHDR hdr;
  22. memset(&hdr, 0, sizeof (hdr));
  23. hdr.dwBufferLength = dwBufferSize;
  24. hdr.lpData = (char  *) pBufferBits;
  25. mr = waveOutPrepareHeader(hwo, &hdr, sizeof (hdr));
  26. MRCHECK(mr, waveOutPrepareHeader, ERROR_PLAY);
  27. mr = waveOutWrite(hwo, &hdr, sizeof (hdr));
  28. MRCHECK(mr, waveOutWrite, ERROR_PLAY);
  29. // wait for play + 1 second slop
  30. dwSlop = 1000;
  31. dwWait = WaitForSingleObject(hevDone, dwDuration + dwSlop);
  32. if  (dwWait != WAIT_OBJECT_0) {
  33. // not much to here, other than issue a warning
  34. RETAILMSG(1, (TEXT("Timeout waiting for playback to complete/r/n" )));
  35. }
  36. mr = waveOutUnprepareHeader(hwo, &hdr, sizeof (hdr));
  37. MRCHECK(mr, waveOutUnprepareHeader, ERROR_PLAY);
  38. ERROR_PLAY:
  39. mr = waveOutClose(hwo);
  40. MRCHECK(mr, waveOutClose, ERROR_OPEN);
  41. ERROR_OPEN:
  42. delete  [] pBufferBits;
  43. delete  [] pwfx;
  44. ERROR_READ:
  45. CloseHandle(hevDone);
  46. return  mr;
  47. }

MMRESULT PlayFile(LPCTSTR pszFilename) { MMRESULT mr; DWORD dwBufferSize; PBYTE pBufferBits = NULL; PWAVEFORMATEX pwfx = NULL; DWORD dwSlop; DWORD dwWait; DWORD dwDuration; HANDLE hevDone = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); if (hevDone == NULL) { return MMSYSERR_NOMEM; } mr = ReadWaveFile(pszFilename,&pwfx,&dwBufferSize,&pBufferBits); MRCHECK(mr, ReadWaveFile, ERROR_READ); // Note: Cast to UINT64 below is to avoid potential DWORD overflow for large (>~4MB) files. dwDuration = (DWORD)(((UINT64)dwBufferSize) * 1000 / pwfx->nAvgBytesPerSec); HWAVEOUT hwo; mr = waveOutOpen(&hwo, WAVE_MAPPER, pwfx, (DWORD) hevDone, NULL, CALLBACK_EVENT); MRCHECK(mr, waveOutOpen, ERROR_OPEN); WAVEHDR hdr; memset(&hdr, 0, sizeof(hdr)); hdr.dwBufferLength = dwBufferSize; hdr.lpData = (char *) pBufferBits; mr = waveOutPrepareHeader(hwo, &hdr, sizeof(hdr)); MRCHECK(mr, waveOutPrepareHeader, ERROR_PLAY); mr = waveOutWrite(hwo, &hdr, sizeof(hdr)); MRCHECK(mr, waveOutWrite, ERROR_PLAY); // wait for play + 1 second slop dwSlop = 1000; dwWait = WaitForSingleObject(hevDone, dwDuration + dwSlop); if (dwWait != WAIT_OBJECT_0) { // not much to here, other than issue a warning RETAILMSG(1, (TEXT("Timeout waiting for playback to complete/r/n"))); } mr = waveOutUnprepareHeader(hwo, &hdr, sizeof(hdr)); MRCHECK(mr, waveOutUnprepareHeader, ERROR_PLAY); ERROR_PLAY: mr = waveOutClose(hwo); MRCHECK(mr, waveOutClose, ERROR_OPEN); ERROR_OPEN: delete [] pBufferBits; delete [] pwfx; ERROR_READ: CloseHandle(hevDone); return mr; }

先调用waveOutOpen初始化音频流。在调用waveOutPrepareHeader准备好数据头，告诉驱动要播放多大的数据，在驱动中 waveOutPrepareHeader   调用 WODM_PREPARE 分支，一般情况下驱动没有去实现 WODM_PREPARE ，直接返回 MMSYSERR_NOTSUPPORTED 。准备好Header后，调用waveOutWrite写出buffer。

好了，就写到这里，如有错误之处，请更正。

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