Audio Codec

在移动设备中，Codec的作用可以归结为4种，分别是：

1.对PCM等信号进行D/A转换，把数字的音频信号转换为模拟信号

2.对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号

3.对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的

4.对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等

移动设备中的ALSA（ASoC）

ASoC–ALSA System on Chip ，是为了更好地支持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。ASoC不能单独存在，它建立在标准ALSA驱动之上，必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作。

Machine

是指某一款机器,可以是某款设备,某款开发板,又或者是某款智能手机,由此可以看出Machine几乎是不可重用的,每个Machine上的硬件实现可能都不一样,CPU不一样,Codec不一样,音频的输入、输出设备也不一样,Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一个载体.

Platform (Soc)

一般是指某一个SoC平台,比如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx等等,与音频相关的通常包含该SoC中的时钟、DMA、I2S、PCM等等,只要指定了SoC,那么我们可以认为它会有一个对应的Platform,它只与SoC相关,与Machine无关,这样我们就可以把Platform抽象出来,使得同一款SoC不用做任何的改动,就可以用在不同的Machine中.实际上,把Platform认为是某个SoC更好理解.

Codec

字面上的意思就是编解码器,Codec里面包含了I2S接口、D/A、A/D、Mixer、PA(功放),通常包含多种输入(Mic、Line-in、I2S、PCM)和多个输出(耳机、喇叭、听筒,Line-out),Codec和Platform一样,是可重用的部件,同一个Codec可以被不同的Machine使用.嵌入式Codec通常通过I2C对内部的寄存器进行控制.

在软件层面， ASoC也把嵌入式设备的音频系统同样分为3大部分， Machine， Platform和Codec

Machine驱动：

跟单板相关，绑定Platform和Codec驱动，即表明使用的是哪个Platform，哪个CPU DAI、DMA、Codec和Codec DAI。

Platform驱动：

它包含了该SoC平台的音频DMA和音频接口DAI的配置和控制（ I2S， PCM等等）, (DAI: Digital Audio Interface)

Codec驱动：

它包含了一些音频的控件（ Controls），音频接口， DAMP（动态音频电源管理）的定义和某些Codec IO功能。所有的Codec驱动都要提供以下特性：
Codec DAI 和 PCM的配置信息；
Codec的IO控制方式（ I2C， SPI等）；
Mixer和其他的音频控件；
Codec的ALSA音频操作接口；

ASoC把声卡实现为一个Platform Device,然后利用Platform_device结构中的dev字段:dev.drvdata,它实际上指向一个snd_soc_device结构.可以认为snd_soc_device是整个ASoC数据结构的根本,

snd_soc_device结构引出了snd_soc_card
snd_soc_card又引出了snd_soc_platform、snd_soc_dai_link和snd_soc_codec结构
,
**snd_soc_card代表着Machine驱动,
snd_soc_platform则代表着Platform驱动,
snd_soc_codec和soc_codec_device则代表了Codec驱动,**

而snd_soc_dai_link则负责连接Platform和Codec.

ASoC架构中的Machine

Machine驱动，结构alc5623_card，里面包含dai_link。

Machine驱动在一个重要的数据结构snd_soc_dai_link中，指定了Platform、 Codec、 codec_dai、 cpu_dai的名字，稍后Machine驱动将会利用这些名字去匹配已经在系统中注册的platform， codec， dai，这些注册的部件都是在另外相应的Platform驱动和Codec驱动的代码文件中定义的，这样看来， Machine驱动的设备初始化代码无非就是选择合适Platform和Codec以及dai，用他们填充以上几个数据结构，然后注册Platform设备即可。

ASoC的platform_driver在以下文件中定义：sound/soc/soc-core.c。
ASoC定义了三个全局的链表头变量：codec_list、dai_list、platform_list，系统中所有的Codec、DAI、Platform都在注册时连接到这三个全局链表上

platform总线会匹配这两个名字相同的device和driver，同时会触发soc_probe( alc5623_probe())的调用，它正是整个ASoC驱动初始化的入口。
在soc_probe函数中会完成以下任务：
调用标准的alsa函数创建声卡实例 (定义 alc5623_card ,注册 snd_soc_register_card))
挨个调用了codec， dai和platform驱动的probe函数
调用了soc_new_pcm()函数用于创建标准alsa驱动的pcm逻辑设备
最后则是调用标准alsa驱动的声卡注册函数对声卡进行注册

static struct snd_soc_dai_link alc5623_dai_link = {.name           = "ASOC-alc5623",.stream_name    = "alc5623 HiFi",.cpu_dai_name   = DEV_NAME_I2S,         /* nxp_snd_i2s_driver name */.platform_name  = DEV_NAME_PCM,         /* nxp_snd_pcm_driver name */.codec_dai_name = "alc5621-hifi",       /* alc5623_dai's name */.codec_name     = "alc562x-codec.0-001a",       /* alc5623_i2c_driver name + '.' + bus + '-' + address(7bit) */.ops            = &alc5623_ops,.symmetric_rates = 1,.init           = alc5623_dai_init,.ops            = &alc5623_ops,
};static struct snd_soc_card alc5623_card = {.name           = "I2S-alc5623",        /* proc/asound/cards */.owner          = THIS_MODULE,.dai_link       = &alc5623_dai_link,.num_links      = 1,.suspend_pre    = &alc5623_suspend_pre,.resume_pre     = &alc5623_resume_pre,.resume_post    = &alc5623_resume_post,
};

ASoC架构中的Codec 是一个i2c_driver

描述Codec的最主要的几个数据结构分别是：
snd_soc_codec_driver，snd_soc_dai_driver

确定snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai-driver的实例，并把它们注册到系统中，注册后的codec和dai才能为Machine驱动所用

其中的snd_soc_dai和snd_soc_dai_driver在ASoC的Platform驱动中也会使用到， Platform和Codec的DAI通过snd_soc_dai_link结构，在Machine驱动中进行绑定连接。

Codec驱动的步骤：
定义snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver的实例，然后调用snd_soc_register_codec函数对Codec进行注册。

static struct snd_soc_dai_driver alc5632_dai = {.name = "alc5632-hifi",.playback = {.stream_name = "HiFi Playback",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rate_min = 8000,.rate_max = 48000,.rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000,.formats = ALC5632_FORMATS,},.capture = {.stream_name = "HiFi Capture",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rate_min = 8000,.rate_max = 48000,.rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_48000,.formats = ALC5632_FORMATS,},.ops = &alc5632_dai_ops,.symmetric_rates = 1,
};static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_device_alc5632 = {.probe = alc5632_probe,.remove = alc5632_remove,.suspend = alc5632_suspend,.resume = alc5632_resume,.set_bias_level = alc5632_set_bias_level,.controls = alc5632_snd_controls,.num_controls = ARRAY_SIZE(alc5632_snd_controls),.dapm_widgets = alc5632_dapm_widgets,.num_dapm_widgets = ARRAY_SIZE(alc5632_dapm_widgets),.dapm_routes = alc5632_dapm_routes,.num_dapm_routes = ARRAY_SIZE(alc5632_dapm_routes),
};ret = snd_soc_register_codec(&client->dev,&soc_codec_device_alc5632, &alc5632_dai, 1);

在snd_soc_register_codec函数中，
传入参数snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver，并创建snd_soc_codec和snd_soc_dai。
它申请了一个snd_soc_codec结构的实例：确定codec的名字，这个名字很重要， Machine驱动定义的snd_soc_dai_link中会指定每个link的codec和dai的名字，进行匹配绑定时就是通过和这里的名字比较（”alc5623-hifi”），从而找到该Codec的！然后初始化snd_soc_codec结构的各个字段，多数字段的值来自上面定义的snd_soc_codec_driver的实例。
通过snd_soc_register_dais函数对本Codec的dai进行注册
在snd_soc_register_dais函数中为每个snd_soc_dai实例分配内存，确定dai的名字，用snd_soc_dai_driver实例的字段对它进行必要初始化
最后，它把codec实例链接到全局链表codec_list中，把dai链接到全局链表dai_list中，并且调snd_soc_instantiate_cards函数触发Machine驱动进行一次匹配绑定操作

/* SoC Audio Codec device */
struct snd_soc_codec {  const char *name;  /* Codec的名字*/  struct device *dev; /* 指向Codec设备的指针 */  const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱动的指针 */  struct snd_soc_card *card;    /* 指向Machine驱动的card实例 */  int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数，目前越来越多的Codec带有多个I2S或者是PCM接口 */    /* runtime */  ......  /* codec IO */  void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制，通常和read，write字段联合使用 */  enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI，SND_SOC_I2C，SND_SOC_REGMAP中的一种 */  unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);  /* 读取Codec寄存器的函数 */  int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int);  /* 写入Codec寄存器的函数 */  /* dapm */  struct snd_soc_dapm_context dapm;  /* 用于DAPM控件 */
};
/* codec driver */
struct snd_soc_codec_driver {  /* driver ops */  int (*probe)(struct snd_soc_codec *);  /* codec驱动的probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */  int (*remove)(struct snd_soc_codec *);    int (*suspend)(struct snd_soc_codec *);  /* 电源管理 */  int (*resume)(struct snd_soc_codec *);  /* 电源管理 */
....
}/*  * Digital Audio Interface runtime data.  *  * Holds runtime data for a DAI.  */
struct snd_soc_dai {  const char *name;  /* dai的名字 */  struct device *dev;  /* 设备指针 */  /* driver ops */  struct snd_soc_dai_driver *driver;  /* 指向dai驱动结构的指针 */  /* DAI runtime info */  unsigned int capture_active:1;      /* stream is in use */  unsigned int playback_active:1;     /* stream is in use */  /* DAI DMA data */  void *playback_dma_data;  /* 用于管理playback dma */  void *capture_dma_data;  /* 用于管理capture dma */  /* parent platform/codec */  union {  struct snd_soc_platform *platform;  /* 如果是cpu dai，指向所绑定的平台 */  struct snd_soc_codec *codec;  /* 如果是codec dai指向所绑定的codec */  };  struct snd_soc_card *card;  /* 指向Machine驱动中的crad实例 */
};  /*  * Digital Audio Interface Driver.  *  * Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97  * operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this  * structure for every DAI they have.  *  * This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each  * interface.  */
struct snd_soc_dai_driver {  /* DAI description */  const char *name;  /* dai驱动名字 */  /* DAI driver callbacks */  int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai);  /* dai驱动的probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */  int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);    int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai);  /* 电源管理 */  int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);    /* ops */  const struct snd_soc_dai_ops *ops;  /* 指向本dai的snd_soc_dai_ops结构 */  /* DAI capabilities */  struct snd_soc_pcm_stream capture;  /* 描述capture的能力 */  struct snd_soc_pcm_stream playback;  /* 描述playback的能力 */
};

soc-core.c
int snd_soc_register_codec(struct device *dev,const struct snd_soc_codec_driver *codec_drv,struct snd_soc_dai_driver *dai_drv,int num_dai)
{size_t reg_size;struct snd_soc_codec *codec;int ret, i;dev_dbg(dev, "codec register %s\n", dev_name(dev));codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);if (codec == NULL)return -ENOMEM;/* create CODEC component name */codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);if (codec->name == NULL) {kfree(codec);return -ENOMEM;}if (codec_drv->compress_type)codec->compress_type = codec_drv->compress_type;elsecodec->compress_type = SND_SOC_FLAT_COMPRESSION;codec->write = codec_drv->write;codec->read = codec_drv->read;codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;codec->readable_register = codec_drv->readable_register;codec->writable_register = codec_drv->writable_register;codec->ignore_pmdown_time = codec_drv->ignore_pmdown_time;codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;codec->dapm.dev = dev;codec->dapm.codec = codec;codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event;codec->dev = dev;codec->driver = codec_drv;codec->num_dai = num_dai;mutex_init(&codec->mutex);/* allocate CODEC register cache */if (codec_drv->reg_cache_size && codec_drv->reg_word_size) {reg_size = codec_drv->reg_cache_size * codec_drv->reg_word_size;codec->reg_size = reg_size;/* it is necessary to make a copy of the default register cache* because in the case of using a compression type that requires* the default register cache to be marked as __devinitconst the* kernel might have freed the array by the time we initialize* the cache.*/if (codec_drv->reg_cache_default) {codec->reg_def_copy = kmemdup(codec_drv->reg_cache_default,reg_size, GFP_KERNEL);if (!codec->reg_def_copy) {ret = -ENOMEM;goto fail;}}}if (codec_drv->reg_access_size && codec_drv->reg_access_default) {if (!codec->volatile_register)codec->volatile_register = snd_soc_default_volatile_register;if (!codec->readable_register)codec->readable_register = snd_soc_default_readable_register;if (!codec->writable_register)codec->writable_register = snd_soc_default_writable_register;}for (i = 0; i < num_dai; i++) {fixup_codec_formats(&dai_drv[i].playback);fixup_codec_formats(&dai_drv[i].capture);}/* register any DAIs */if (num_dai) {ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);if (ret < 0)goto fail;}mutex_lock(&client_mutex);list_add(&codec->list, &codec_list);snd_soc_instantiate_cards();mutex_unlock(&client_mutex);

ASoC架构中的Platform

Platform驱动的主要作用是完成音频数据的管理，最终通过CPU的数字音频接口（ cpu_dai）把音频数据传送给Codec进行处理，最终由Codec输出驱动耳机或者是喇叭的音信信号。

在具体实现上， ASoC有把Platform驱动分为两个部分： snd_soc_platform_driver和snd_soc_dai_driver。其中， platform_driver负责管理音频数据，把音频数据通过dma或其他操作传送至cpu dai中， dai_driver则主要完成cpu一侧的dai的参数配置，同时也会通过一定的途径把必要的dma等参数与snd_soc_platform_driver进行交互。

snd_soc_platform_driver

platform驱动一般平台相关(nxp-pcm.c)

driver:
ASoC把snd_soc_platform_driver注册为一个系统的platform_driversnd_soc_register_platform()

device:
platform_device_register(&pcm_device);

dai_driver

主要完成cpu一侧的dai的参数配置
cpu dai 驱动也定义为platform_device
dai驱动通常对应cpu的一个或几个I2S/PCM接口

driver:
nxp-i2s.c platform_driver_register(&i2s_driver);

定义一个snd_soc_dai_driver结构的实例；
在对应的platform_driver中的probe回调中通过API：snd_soc_register_dai或者snd_soc_register_dais，注册snd_soc_dai实例；
实现snd_soc_dai_driver结构中的probe、suspend等回调；
实现snd_soc_dai_driver结构中的snd_soc_dai_ops字段中的回调函数；

device : S5p4418/Devices.c   platform_device i2s_device_ch0 ....

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