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Linux 音频架构
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openWRT 音频应用
调试技术
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- 链路上kernel 截取文件
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Linux 音频架构

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音频架构图

openWRT 采用 ALSA 层次图，如下

Application: 上层应用 主要调用alsa-lib 中的接口实现业务逻辑。使用alsa-util中aplay,arecord,amixer,speaker-test进行相关测试。
HAL层：移植alsa-lib 和 alsa-utils. 在openwrt中 feeds 自带了alsa-lib 1.1.0¹
kernel: 按照ALSA 驱动层进行适配。²

Application层

openwrt中应用启动需要自定义启动脚本，放在目录/etc/init.d 目录下。

启动脚本顺序定义

05 defconfig //加载默认参数
10 boot //启动
39 usb // 加载usbfs
40 network // 设置网卡参数
45 firewall // 防火墙
50 dropbear // sshd server
50 cron // …
50 telnet // 如果没有修改root密码，则启动telnet server
60 dnsmasq // DHCP 和 DNS 服务端
95 done // …
96 led // 指示灯
97 watchdog // …
99 sysctl // 最后，进行必要的内核参数调整

启动脚本书写

按照官方Wiki脚本³,进行自定制。

HAL层

这一层不需要做太多改动，需要配置feeds选择自己需要的版本即可，
具体的接口查询，可以到alsa-project⁴ 查询。

kernel

根据ALSA驱动进行相关分析。

machine

/* SoC machine */
struct snd_soc_card {char *name;...int (*probe)(struct platform_device *pdev);int (*remove)(struct platform_device *pdev);/* the pre and post PM functions are used to do any PM work before and* after the codec and DAIs do any PM work. */int (*suspend_pre)(struct platform_device *pdev, pm_message_t state);int (*suspend_post)(struct platform_device *pdev, pm_message_t state);int (*resume_pre)(struct platform_device *pdev);int (*resume_post)(struct platform_device *pdev);.../* CPU <--> Codec DAI links  */struct snd_soc_dai_link *dai_link;int num_links;...
};

probe/remove 可选，主要侦测machine。
suspend/resume 在codec，DAIs和DMA suspend resume 会相应的触发，也是可选的
machine DAI口配置，配置对应的结构体

/*  digital audio interface glue - connects codec <--> CPU */
static struct snd_soc_dai_link corgi_dai = {.name = "WM8731",.stream_name = "WM8731",.cpu_dai_name = "pxa-is2-dai",.codec_dai_name = "wm8731-hifi",.platform_name = "pxa-pcm-audio",.codec_name = "wm8713-codec.0-001a",.init = corgi_wm8731_init,.ops = &corgi_ops,
};/* audio machine driver */
static struct snd_soc_card snd_soc_corgi = {.name = "Corgi",.dai_link = &corgi_dai,.num_links = 1,
};

plarform

DMA 驱动，Soc DAI 驱动⁵

/* SoC audio ops */ struct snd_soc_ops { int (*startup)(struct snd_pcm_substream *);void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *);int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *, struct snd_pcm_hw_params *); int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *);int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *);int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int); };
//平台驱动通过DMA接口关联起来
struct snd_soc_platform_driver { char *name;int (*probe)(struct platform_device *pdev);int (*remove)(struct platform_device *pdev);int (*suspend)(struct platform_device *pdev, struct snd_soc_cpu_dai *cpu_dai); int (*resume)(struct platform_device *pdev, struct snd_soc_cpu_dai *cpu_dai);/* pcm creation and destruction */int (*pcm_new)(struct snd_card *, struct snd_soc_codec_dai *, struct snd_pcm *); void (*pcm_free)(struct snd_pcm *);/** For platform caused delay reporting.* Optional.*/ snd_pcm_sframes_t (*delay)(struct snd_pcm_substream *, struct snd_soc_dai *);/* platform stream ops */struct snd_pcm_ops *pcm_ops;};

codec

每个codec codec 驱动必须具备以下功能⁵：

codec DAI 与 PCM 配置
使用I2C 或者SPI控制IO
mixer audio 控制
codec 音频操作
DAPM 描述
DAPM 事件处理
可选
DAC mute处理

// DAI PCM配置
static struct snd_soc_dai_ops wm8731_dai_ops = {.prepare   = wm8731_pcm_prepare,.hw_params    = wm8731_hw_params,.shutdown   = wm8731_shutdown,.digital_mute    = wm8731_mute,.set_sysclk  = wm8731_set_dai_sysclk,.set_fmt   = wm8731_set_dai_fmt, };
struct snd_soc_dai_driver wm8731_dai = { .name = "wm8731-hifi",.playback = { .stream_name = "Playback",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rates = WM8731_RATES,.formats = WM8731_FORMATS,},.capture = { .stream_name = "Capture",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rates = WM8731_RATES,.formats = WM8731_FORMATS,}, .ops = &wm8731_dai_ops,.symmetric_rates = 1, };

// i2c 控制读写

i2c_write
i2c_read

// mixer audio control
codec 说有mixer与control都定义在soc.h中

 #define SOC_SINGLE(xname, reg, shift, mask, invert)
定义单一控制器:-xname  控制名称e.g. "Playback Volume"reg = codec registershift = control bit(s) offset in registermask = control bit size(s) e.g. mask of 7 = 3 bitsinvert = the control is inverted 是否反转其他宏包括： -#define SOC_DOUBLE （xname ，reg ，shift_left ，shift_right ，mask ，invert ）
立体声控制#define SOC_DOUBLE_R （xname ，reg_left ，reg_right ，shift ，mask ，invert ）
一个跨越2个寄存器的立体声控制#define SOC_ENUM_SINGLE （xreg ，xshift ，xmask ，xtexts ）xreg = 寄存器XSHIFT = 控制位（小号）偏移在寄存器 xmask = 控制位（小号）大小xtexts = 指向描述每个设置的字符串数组的指针

//audio 控制操作

/* SoC audio ops */
struct snd_soc_ops { int (*startup)(struct snd_pcm_substream *);void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *);int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *, struct snd_pcm_hw_params *); int (*hw_free (struct snd_pcm_substream *);int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *); };

//DAPM
//DAPM handler 参考⁵

openWRT 音频应用

上面一节介绍了音频框架。在openWRT音频业务主要VOIP通过，上/下行通过模块如下：

调试技术

链路上应用层UDP截取文件

知道UDP 下的G711A 对应的buffer

           // 应用层将buffer写到文件 代码块static struct file *file_g711a= NULL;int writelen = 0；if (NULL == fp){file_g711a= file_open("/test1", O_RDWR | O_CREAT, 0777);if(file_g711a == NULL){printf("g711a file  = NULL");}else{printf("g711a file open ok");}   }if(file_g711a != NULL){writelen = fwrite(g711a_buffer, 1, sizeof(g711a_buffer), file_g711a);}printk("writelen:%d\n",writelen);

链路上 alsa 截取文件

转换成PCM后，将对应的buffer 写道文件

           // 应用层将buffer写到文件 代码块static struct file *file_pcm= NULL;int writelen = 0；if (NULL == fp){file_pcm= file_open("/test.pcm", O_RDWR | O_CREAT, 0777);if(file_pcm == NULL){printf("pcm file  = NULL");}else{printf("pcm file open ok");}   }if(file_pcm != NULL){writelen = fwrite(pcm_buffer, 1, sizeof(pcm_buffer), file_pcm);}printk("writelen:%d\n",writelen);

链路上kernel 截取文件

在PCM与DMA通信的函数中将buffer 写到文件中，

           // kernel 将buffer写到文件 代码块static struct file *fp = NULL;mm_segment_t fs;static loff_t pos = 0;printk("hello enter\n");if (NULL == fp){fp = filp_open("/test.pcm", O_RDWR | O_CREAT, 0777);if (IS_ERR(fp)){printk("create file error\n");return -1;}}fs = get_fs();set_fs(KERNEL_DS);int writelen = vfs_write(fp, buf, size*4, &pos);pos += size*4;printk("writelen:%d pos:%d\n",writelen, pos);

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