安卓声卡驱动：2.Machine驱动与声卡

一声卡简介

一个音频系统由硬件和驱动这些硬件的软件组成。

在一台设备上，如果硬件完整，且驱动硬件的软件全部初始化成功后，ALSA系统就会注册一个声卡，通过这个声卡，应用程序可以控制硬件设备的链路联通，并向声卡写入数据或读取数据来完成播放与录音的音频功能。

在这里说的声卡不是配电脑时说的硬件声卡，而是Linux内核中的一个软件概念的声卡。

二声卡目录下设备节点的作用

在注册声卡时，ALSA core会在dev/snd/下创建声卡的设备节点，在下面这张图中，可以很明显的看到有三种设备节点，分别是control设备，pcm设备，以及一个timer节点

PCM设备就是应用层直接操作的节点，应用层的tinyalsa库就是直接对这个节点进行读写来实现播放和录音的。
想知道tinyalsa怎么将数据写入PCM节点，可以看external\tinyalsa\pcm.c这个文件，在安卓的Audio HAL中，播放音乐时，就是通过调用pcm_write来将数据写下去。

int pcm_write(struct pcm *pcm, const void *data, unsigned int count)
{struct snd_xferi x;if (pcm->flags & PCM_IN)return -EINVAL;x.buf = (void*)data;x.frames = count / (pcm->config.channels *pcm_format_to_bits(pcm->config.format) / 8);for (;;) {if (!pcm->running) {int prepare_error = pcm_prepare(pcm);if (prepare_error)return prepare_error;if (ioctl(pcm->fd, SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES, &x))return oops(pcm, errno, "cannot write initial data");pcm->running = 1;return 0;}if (ioctl(pcm->fd, SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES, &x)) {    //在这里写入数据pcm->prepared = 0;pcm->running = 0;if (errno == EPIPE) {/* we failed to make our window -- try to restart if we are* allowed to do so.  Otherwise, simply allow the EPIPE error to* propagate up to the app level */pcm->underruns++;if (pcm->flags & PCM_NORESTART)return -EPIPE;continue;}return oops(pcm, errno, "cannot write stream data");}return 0;}
}

control设备用于控制声卡的内部通路开关。为了节省功耗，在移动设备上音频通路不是一直接通的，只有在需要用到时，通路才会接通，

例如下面这个例子
当需要把音频输出到Speaker时，就需要通过操作control节点，来吧I2S0的RX1接到MUX1，而当需要输出到耳机时，则可以把RX1接到MUX2。

至于timer设备，目前我暂时没有用过。

Machine驱动

Machine驱动里面描述了当前设备上的各个组件的连接关系，从platform到codec再到Speaker，Machine驱动也是一个单独的驱动，能单独的注册到ALSA中。

ALSA core会在驱动程序注册最后一步尝试去初始化声卡，这里的驱动程序是指所有的音频驱动程序，包括platform，codec，Machine。

注册声卡时，会根据Machine驱动中定义的组件连接关系，去查找所需要的组件，如果此时音频组件没有全部注册完成，则声卡会初始化失败，并返回错误码 -517，这个错误码在Linux内核的含义是需要重试，当最后的组件注册完成时，ALSA会再次尝试初始化声卡。

Machine驱动描述了platform和codec之间的连接关系，通过连接关系，来找到对应的接口。

一条简单的音频链路如图所示，CPU DAI与Codec DAI相连接，进行数据传输。

在Machine驱动中，通过 struct snd_soc_dai_link 结构体来定义连接关系，DAI全称是Digital Audio Interface，以三星的s5pv4418开发板举例，定义一个简单dai_link如下所示

static struct snd_soc_dai_link es8316_dai_link = {.name     = "ASOC-ES8316",.stream_name = "es8316 HiFi",.cpu_dai_name    = "c0055000.i2s",        /* nx_snd_i2s_driver name */.platform_name  = "nexell-pcm",      /* nx_snd_pcm_driver name */.codec_dai_name = "ES8316 HiFi", /* es8316_dai's name */.codec_name = "ES8316.0-0011",   /* es8316_i2c_driver name+ '.' + bus + '-'+ address(7bit) */.ops        = &es8316_ops,.symmetric_rates = 1,.init      = es8316_dai_init,
};

在这个定义中，可以很清楚的知道这条链路的源头DAI是c0055000.i2s，连接到codec的ES8316 HiFi这个接口上。

在dai_link描述了完整的链路信息后，就可以用这个dai_link来注册声卡，为此，需要创建一个声卡实例。

static struct snd_soc_card es8316_card = {.name         = "I2S-ES8316",  /* proc/asound/cards */.owner           = THIS_MODULE,.dai_link        = &es8316_dai_link,.num_links      = 1,.suspend_pre   = &es8316_suspend_pre,.resume_pre      = &es8316_resume_pre,.resume_post      = &es8316_resume_post,.dapm_widgets        = es8316_dapm_widgets,.num_dapm_widgets    = ARRAY_SIZE(es8316_dapm_widgets),.dapm_routes     = es8316_audio_map,.num_dapm_routes    = ARRAY_SIZE(es8316_audio_map),
};

暂时只需要知道dai_link这个成员的含义。
有了声卡实例之后，可以用snd_soc_register_card来注册声卡，这个函数只需要传入一个声卡实例，这里省略了大量对平台的gpio，memory，clock进行初始化的代码，只对ALSA注册声卡进行分析

int snd_soc_register_card(struct snd_soc_card *card)
{int i, j, ret;if (!card->name || !card->dev)return -EINVAL;for (i = 0; i < card->num_links; i++) {struct snd_soc_dai_link *link = &card->dai_link[i];ret = snd_soc_init_multicodec(card, link);if (ret) {dev_err(card->dev, "ASoC: failed to init multicodec\n");return ret;}for (j = 0; j < link->num_codecs; j++) {    //有很多种定义dai_link的形式，这个循环内是对dai_link的数据进行检查以及标准化/** Codec must be specified by 1 of name or OF node,* not both or neither.*/if (!!link->codecs[j].name ==!!link->codecs[j].of_node) {dev_err(card->dev, "ASoC: Neither/both codec name/of_node are set for %s\n",link->name);return -EINVAL;}/* Codec DAI name must be specified */if (!link->codecs[j].dai_name) {dev_err(card->dev, "ASoC: codec_dai_name not set for %s\n",link->name);return -EINVAL;}}/** Platform may be specified by either name or OF node, but* can be left unspecified, and a dummy platform will be used.*/if (link->platform_name && link->platform_of_node) {dev_err(card->dev,"ASoC: Both platform name/of_node are set for %s\n",link->name);return -EINVAL;}/** CPU device may be specified by either name or OF node, but* can be left unspecified, and will be matched based on DAI* name alone..*/if (link->cpu_name && link->cpu_of_node) {dev_err(card->dev,"ASoC: Neither/both cpu name/of_node are set for %s\n",link->name);return -EINVAL;}/** At least one of CPU DAI name or CPU device name/node must be* specified*/if (!link->cpu_dai_name &&!(link->cpu_name || link->cpu_of_node)) {dev_err(card->dev,"ASoC: Neither cpu_dai_name nor cpu_name/of_node are set for %s\n",link->name);return -EINVAL;}}dev_set_drvdata(card->dev, card);snd_soc_initialize_card_lists(card);    //对声卡结构体内的几个链表头进行初始化card->rtd = devm_kzalloc(card->dev,              //根据 dai_link 创建rtdsizeof(struct snd_soc_pcm_runtime) *(card->num_links + card->num_aux_devs),GFP_KERNEL);if (card->rtd == NULL)return -ENOMEM;card->num_rtd = 0;card->rtd_aux = &card->rtd[card->num_links];for (i = 0; i < card->num_links; i++) {     card->rtd[i].card = card;card->rtd[i].dai_link = &card->dai_link[i];card->rtd[i].codec_dais = devm_kzalloc(card->dev,sizeof(struct snd_soc_dai *) *(card->rtd[i].dai_link->num_codecs),GFP_KERNEL);if (card->rtd[i].codec_dais == NULL)return -ENOMEM;}for (i = 0; i < card->num_aux_devs; i++)card->rtd_aux[i].card = card;INIT_LIST_HEAD(&card->dapm_dirty);INIT_LIST_HEAD(&card->dobj_list);card->instantiated = 0;mutex_init(&card->mutex);mutex_init(&card->dapm_mutex);ret = snd_soc_instantiate_card(card);   //尝试去初始化声卡，这里是有可能会失败的，因为可能有其他的组件还没有初始化完成if (ret != 0)return ret;/* deactivate pins to sleep state */for (i = 0; i < card->num_rtd; i++) {struct snd_soc_pcm_runtime *rtd = &card->rtd[i];struct snd_soc_dai *cpu_dai = rtd->cpu_dai;int j;for (j = 0; j < rtd->num_codecs; j++) {struct snd_soc_dai *codec_dai = rtd->codec_dais[j];if (!codec_dai->active)pinctrl_pm_select_sleep_state(codec_dai->dev);}if (!cpu_dai->active)pinctrl_pm_select_sleep_state(cpu_dai->dev);}return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(snd_soc_register_card);

比较核心的是在snd_soc_instantiate_card，在这里才是真正的对声卡进行初始化，会依次调用dai_link上所有组建的初始化函数，来对系统中的所有组件进行初始化，这个函数非常复杂，需要在看动platform和codec驱动，以及dapm之后回来看才能看懂。