技术标签: linux ALSA Linux内核设计与实现 音频
ALSA是 Advanced Linux Sound Architecture 的缩写,目前已经成为了linux的主流音频体系结构。
在 Linux 内核设备驱动层,ALSA 提供了 alsa-driver
,在应用层,ALSA 为我们提供了 alsa-lib,故在其支持下,Linux 应用程序只需要调用 alsa-lib 提供的 API,即可完成对底层音频硬件的控制。linux内核中alsa的软件结构如下:
用户空间的 alsa-lib
对应用程序提供统一的 API 接口,隐藏了驱动层的实际细节,简化了应用程序的实现难度,但是由于 alsa-lib 也由于过大,因此在 android 等下也经常使用 tiny-alsa
,详细描述此处略。
如上图所示,在 Linux 内核中,有对 alsa-driver 进一步的封装,即 alsa-soc
,其针对 alsa 的一些不足之处进行了增强,后面篇幅会详细介绍。
Linux 系统下看到的设备文件结构如下:
$ cd /dev/snd
$ ls -l
crw-rw----+ 1 root audio 116, 8 2011-02-23 21:38 controlC0
crw-rw----+ 1 root audio 116, 4 2011-02-23 21:38 midiC0D0
crw-rw----+ 1 root audio 116, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D0c
crw-rw----+ 1 root audio 116, 6 2011-02-23 21:56 pcmC0D0p
crw-rw----+ 1 root audio 116, 5 2011-02-23 21:38 pcmC0D1p
crw-rw----+ 1 root audio 116, 3 2011-02-23 21:38 seq
crw-rw----+ 1 root audio 116, 2 2011-02-23 21:38 timer
从上面能看到有如下设备文件:
controlC0 --> 用于声卡的控制,例如通道选择,混音,麦克控制,音量加减,开关等
midiC0D0 --> 用于播放midi音频
pcmC0D0c --> 用于录音的pcm设备
pcmC0D0p --> 用于播放的pcm设备
seq --> 音序器
timer --> 定时器
其中,C0D0代表的是声卡0中的设备0,pcmC0D0c最后一个c代表capture,pcmC0D0p最后一个p代表playback,这些都是alsa-driver中的命名规则,从上面的列表可以看出,我的声卡下挂了6个设备,根据声卡的实际能力,驱动实际上可以挂载更多种类的设备,在include/sound/core.h
中,定义了以下设备类型,通常更关心的是 pcm
和 control
这两种设备,Default 一个声卡对应一个 Control 设备。
#define SNDRV_DEV_TOPLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0)
#define SNDRV_DEV_CONTROL ((__force snd_device_type_t) 1)
#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_PRE ((__force snd_device_type_t) 2)
#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL_NORMAL ((__force snd_device_type_t) 0x1000)
#define SNDRV_DEV_PCM ((__force snd_device_type_t) 0x1001)
#define SNDRV_DEV_RAWMIDI ((__force snd_device_type_t) 0x1002)
#define SNDRV_DEV_TIMER ((__force snd_device_type_t) 0x1003)
#define SNDRV_DEV_SEQUENCER ((__force snd_device_type_t) 0x1004)
#define SNDRV_DEV_HWDEP ((__force snd_device_type_t) 0x1005)
#define SNDRV_DEV_INFO ((__force snd_device_type_t) 0x1006)
#define SNDRV_DEV_BUS ((__force snd_device_type_t) 0x1007)
#define SNDRV_DEV_CODEC ((__force snd_device_type_t) 0x1008)
#define SNDRV_DEV_JACK ((__force snd_device_type_t) 0x1009)
#define SNDRV_DEV_COMPRESS ((__force snd_device_type_t) 0x100A)
#define SNDRV_DEV_LOWLEVEL ((__force snd_device_type_t) 0x2000)
在 LInux 源码中 ALSA 架构的代码在 /sound
下,Linux 5.0 的目录如下:
其中各主要子目录的作用如下:
core 该目录包含了ALSA 驱动的中间层,它是整个 ALSA 驱动的核心部分
core/oss 包含模拟旧的 OSS 架构的 PCM 和 Mixer 模块
core/seq 有关音序器相关的代码
drivers 放置一些与CPU、BUS架构无关的公用代码
i2c ALSA自己的I2C控制代码
pci pci声卡的顶层目录,子目录包含各种pci声卡的代码
isa isa声卡的顶层目录,子目录包含各种isa声卡的代码
soc 针对 system-on-chip 体系的中间层代码
soc/codecs 针对soc 体系的各种 codec 的代码,与平台无关
include ALSA驱动的公共头文件目录,其路径为 /include/sound,该目录的头文件需要导出给用户空间的应用程序使用,通常,驱动模块私有的头文件不应放置在这里
参考博文:
Linux ALSA声卡驱动之一:ALSA架构简介
linux-alsa详解1 基本知识
加油打气:Linux ALSA 架构是一个难啃的大骨头,继续加油!!!
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