Linux ALSA 驱动模型

一、音频相关知识

声音是连续的模拟信号，音频设备是将模拟信号和数字信号进行转换的设备。转转的原理就是通过离散的时间对信号进行量化，以对模拟信号进行准确的模拟。
音频通常包括输入和输出，它们可以同时进行。有关音频的指标参数如下。

采样频率：单位时间内的采样次数。采样频率越高，采样点之间的时间间隔就越短，数字量化后的声音就越逼近模拟信号。声音的采样频率用kHz（千赫兹）来度量。

量化位数：即采样位数，就是模拟量转换成数字量后的数据位数。它有8位和16位两种。位数越多，声音越细腻。

声道数量：指单声道或者是立体声（即左右声道）

二、Linux下的音频驱动架构

Linux内核目前采用 ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）架构，目前已经成为linux的主流音频体系结构。

该架构不经包括驱动部分，而且还包括了应用部分。应用库对驱动提供的服务进行封装，避免应用对ioctl频繁的调用，容易理解和使用。

ASLALinux高级声音架构，它在Linux系统上提供了音频和MIDI（音乐设备数字化接口）的支持，它包含API库和工具，内核驱动集合，ALSA包含一系列的内核驱动集合对声音的支持，还提供了libasound的API库支持。用做这些写应用程序不需要打开设备操作，完全不用关注底层。

ALSA自带的应用程序是alsa-utils工具包,包括aplay、alsamixre等。Aplay用于在ALSA上播放音频，alsamixer用于改变音频音量。

Alsa-lib是用户空间的函数库，提供lib asound.so给应用程序使用。应用程序包含头文件asoundlib.h。这个库提供封装函数（ALSA-API）使应用程序编写更容易。

Alsa-lib中的control、 timer、 dmix 等都是以插件（plugin）存在，alsa-lib通过硬件访问层的系统调用与内核交互。

Alsa-driver是音频设备的alsa内核部分的驱动，集成到内核中，多数以模块存在。它分三层：

1、硬件控制层，访问和操作硬件
2、中间层是LASA驱动的核心部分，由各种功能的驱动设备组成，为用户提供硬件组件，如PCM、AC97、音序器和控制器等。用户也可以自行定义设备组件。
3、驱动最上层是声卡对象描述层，是声卡硬件的抽象描述，内核通过这些描述可得知声卡的功能，设备组件以及操作方法等。

以下是ALSA驱动架构图：

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