4.2.3 azx_probe_work

回顾一下azx_create中最后部分的一行代码：

INIT_DELAYED_WORK(&hda->probe_work, azx_probe_work);

初始化了一个延时work。

再回到azx_probe的最后部分：

if (schedule_probe)schedule_delayed_work(&hda->probe_work, 0);

azx_probe_work被放到了延时处理的消息列表中去执行。

static void azx_probe_work(struct work_struct *work)
{struct hda_intel *hda = container_of(work, struct hda_intel, probe_work.work);azx_probe_continue(&hda->chip);
}

azx_probe_work是通过azx_probe_continue来完成任务的。

static int azx_probe_continue(struct azx *chip)
{struct hda_intel *hda = container_of(chip, struct hda_intel, chip);struct hdac_bus *bus = azx_bus(chip);struct pci_dev *pci = chip->pci;int dev = chip->dev_index;int err;.......err = azx_first_init(chip);if (err < 0)goto out_free;....../* create codec instances */if (bus->codec_mask) {err = azx_probe_codecs(chip, azx_max_codecs[chip->driver_type]);if (err < 0)goto out_free;}......complete_all(&hda->probe_wait);to_hda_bus(bus)->bus_probing = 0;hda->probe_retry = 0;return 0;
}

这段代码中我去除了一些针对特殊设备的特殊处理，以及在初始化失败后尝试再次启动延时work的相关代码。只是想照着主线，推进我们的理解。

这时候我们要面对的就是两个函数azx_first_init和azx_probe_codecs。

4.2.3.1 azx_first_init

static int azx_first_init(struct azx *chip)
{int dev = chip->dev_index;struct pci_dev *pci = chip->pci;struct snd_card *card = chip->card;struct hdac_bus *bus = azx_bus(chip);int err;unsigned short gcap;unsigned int dma_bits = 64;#if BITS_PER_LONG != 64/* Fix up base address on ULI M5461 */if (chip->driver_type == AZX_DRIVER_ULI) {u16 tmp3;pci_read_config_word(pci, 0x40, &tmp3);pci_write_config_word(pci, 0x40, tmp3 | 0x10);pci_write_config_dword(pci, PCI_BASE_ADDRESS_1, 0);}
#endif// 以下三个函数用来分配和获取IO空间err = pcim_iomap_regions(pci, 1 << 0, "ICH HD audio");if (err < 0)return err;bus->addr = pci_resource_start(pci, 0);bus->remap_addr = pcim_iomap_table(pci)[0];if (chip->driver_type == AZX_DRIVER_SKL)snd_hdac_bus_parse_capabilities(bus);/** Some Intel CPUs has always running timer (ART) feature and* controller may have Global time sync reporting capability, so* check both of these before declaring synchronized time reporting* capability SNDRV_PCM_INFO_HAS_LINK_SYNCHRONIZED_ATIME*/
// gts_present是针对get_time_info的特殊处理，在中断的时候同步硬件信息，后续讲到读取音频的时候会用到。chip->gts_present = false;#ifdef CONFIG_X86if (bus->ppcap && boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))chip->gts_present = true;
#endifif (chip->msi) {if (chip->driver_caps & AZX_DCAPS_NO_MSI64) {dev_dbg(card->dev, "Disabling 64bit MSI\n");pci->no_64bit_msi = true;}if (pci_enable_msi(pci) < 0)chip->msi = 0;}//设置过后，才能从pci总线发送消息到设备pci_set_master(pci);// 读取GCAP 注存器信息gcap = azx_readw(chip, GCAP);dev_dbg(card->dev, "chipset global capabilities = 0x%x\n", gcap);/* AMD devices support 40 or 48bit DMA, take the safe one */if (chip->pci->vendor == PCI_VENDOR_ID_AMD)dma_bits = 40;/* disable SB600 64bit support for safety */if (chip->pci->vendor == PCI_VENDOR_ID_ATI) {struct pci_dev *p_smbus;dma_bits = 40;p_smbus = pci_get_device(PCI_VENDOR_ID_ATI,PCI_DEVICE_ID_ATI_SBX00_SMBUS,NULL);if (p_smbus) {if (p_smbus->revision < 0x30)gcap &= ~AZX_GCAP_64OK;pci_dev_put(p_smbus);}}/* NVidia hardware normally only supports up to 40 bits of DMA */if (chip->pci->vendor == PCI_VENDOR_ID_NVIDIA)dma_bits = 40;/* disable 64bit DMA address on some devices */if (chip->driver_caps & AZX_DCAPS_NO_64BIT) {dev_dbg(card->dev, "Disabling 64bit DMA\n");gcap &= ~AZX_GCAP_64OK;}/* disable buffer size rounding to 128-byte multiples if supported */if (align_buffer_size >= 0)chip->align_buffer_size = !!align_buffer_size;else {if (chip->driver_caps & AZX_DCAPS_NO_ALIGN_BUFSIZE)chip->align_buffer_size = 0;elsechip->align_buffer_size = 1;}/* allow 64bit DMA address if supported by H/W */if (!(gcap & AZX_GCAP_64OK))dma_bits = 32;if (dma_set_mask_and_coherent(&pci->dev, DMA_BIT_MASK(dma_bits)))dma_set_mask_and_coherent(&pci->dev, DMA_BIT_MASK(32));dma_set_max_seg_size(&pci->dev, UINT_MAX);/* read number of streams from GCAP register instead of using* hardcoded value*/chip->capture_streams = (gcap >> 8) & 0x0f;chip->playback_streams = (gcap >> 12) & 0x0f;if (!chip->playback_streams && !chip->capture_streams) {/* gcap didn't give any info, switching to old method */switch (chip->driver_type) {case AZX_DRIVER_ULI:chip->playback_streams = ULI_NUM_PLAYBACK;chip->capture_streams = ULI_NUM_CAPTURE;break;case AZX_DRIVER_ATIHDMI:case AZX_DRIVER_ATIHDMI_NS:chip->playback_streams = ATIHDMI_NUM_PLAYBACK;chip->capture_streams = ATIHDMI_NUM_CAPTURE;break;case AZX_DRIVER_GENERIC:default:chip->playback_streams = ICH6_NUM_PLAYBACK;chip->capture_streams = ICH6_NUM_CAPTURE;break;}}chip->capture_index_offset = 0;chip->playback_index_offset = chip->capture_streams;chip->num_streams = chip->playback_streams + chip->capture_streams;/* sanity check for the SDxCTL.STRM field overflow */if (chip->num_streams > 15 &&(chip->driver_caps & AZX_DCAPS_SEPARATE_STREAM_TAG) == 0) {dev_warn(chip->card->dev, "number of I/O streams is %d, ""forcing separate stream tags", chip->num_streams);chip->driver_caps |= AZX_DCAPS_SEPARATE_STREAM_TAG;}/* initialize streams */err = azx_init_streams(chip);if (err < 0)return err;err = azx_alloc_stream_pages(chip);if (err < 0)return err;/* initialize chip */azx_init_pci(chip);snd_hdac_i915_set_bclk(bus);hda_intel_init_chip(chip, (probe_only[dev] & 2) == 0);/* codec detection */if (!azx_bus(chip)->codec_mask) {dev_err(card->dev, "no codecs found!\n");/* keep running the rest for the runtime PM */}//申请中断号if (azx_acquire_irq(chip, 0) < 0)return -EBUSY;strcpy(card->driver, "HDA-Intel");strscpy(card->shortname, driver_short_names[chip->driver_type],sizeof(card->shortname));snprintf(card->longname, sizeof(card->longname),"%s at 0x%lx irq %i",card->shortname, bus->addr, bus->irq);return 0;
}

这部分要解释的内容比较多，分开来介绍。

4.2.3.1.1 IO空间

一般设备都支持一定数量的指令，用来获取设备的相关信息，或者是驱动设备进行一些特定的处理。早期的计算机系统中，实现的方式是IO端口，x86 的汇编指令中通过in/out指令来完成相应的操作。后来希望通过与读取内存相似的方式来操控设备，发展出了IO空间的概念。可以理解为设备上自己也有一段内存，这段内存也可以读写。读取可以获取设备的一些信息，写入可以命令设备进行特定的操作。这段内存也需要映射到系统的虚拟地址空间上，然后只要读写这段地址空间，就可以达到操控设备的目的。一般通过ioremap函数来完成设备IO空间的配置，不过对于pci设备有专门的函数。

err = pcim_iomap_regions(pci, 1 << 0, "ICH HD audio");if (err < 0)return err;bus->addr = pci_resource_start(pci, 0);bus->remap_addr = pcim_iomap_table(pci)[0];

pcim_iomap_regions函数将通过ioremap来为设备分配虚拟内存空间。

pci_resource_start返回的是物理地址的开始位置。

pcim_iomap_table返回的虚拟地址的开始位置，其实针对设备的操作，都是通过remap_addr来完成的。而物理地址addr，并不会被用到，这里只起到一个记录的作用。

之前提到IO空间是一段空间，也就是说它可以支持众多的指令，但支持多少指令其实是硬件设备设定好的。一般设备的说明上，都会给出这些命令的固定格式，参考以下controller说明书上的指令格式：

这里的偏移开始和结束对应的是以字节为单位的，比如GCAP开始位置是00，结束是01，代表的是2个字节。而VMIN开始结束都是02，也就是说它占用一个字节。这里的偏移可以理解为相对于bus->remap_addr的位置。

这里没有给出所有的指令集，可以自行参考hda的说明书。

在设定regmap_addr后，下面的代码就开始读取GCAP的信息：

gcap = azx_readw(chip, GCAP);

我们顺着理解以下它的操作：

#define azx_readw(chip, reg) \

snd_hdac_chip_readw(azx_bus(chip), reg)

azx_readw扩展成了对snd_hdac_chip_readw的调用，而azx_bus(chip)用来将azx对象转化为hdac_bus对象。差别之前介绍过。

#define snd_hdac_chip_readw(chip, reg) \

_snd_hdac_chip_readw(chip, AZX_REG_ ## reg)

这段操作的目的是给GCAP前面加上 AZX_REG_，也就是变成AZX_REG_GCAP。这是因为这些偏移值在代码中被统一定义过，如：

#define AZX_REG_GCAP 0x00

#define AZX_REG_VMIN 0x02

#define AZX_REG_VMAJ 0x03

#define _snd_hdac_chip_readw(chip, reg) \

snd_hdac_reg_readw(chip, (chip)->remap_addr + (reg))

remap_addr + (reg) 用来确定真实要访问的地址。

static inline u16 snd_hdac_reg_readw(struct hdac_bus *bus, void __iomem *addr)
{return snd_hdac_aligned_mmio(bus) ?snd_hdac_aligned_read(addr, 0xffff) : readw(addr);
}

对于对齐的操作不考虑，只了解一下readw。在不同的平台上实现的方式并不一样，这里只讲一下简单的理解。其实这行代码等价于 return *addr，就是将addr地址中的内容返回去。

这里的azx_readw用来读取两个字节，而azx_readb读一字节，还有azx_readl和azx_readq只是读取的字节数不同。另外就是azx_writew等函数，用来写相应的字节数到设备。

再来看看读取到内容：

返回的内容其实有固定的格式，如这里的GCAP：第一bit代表是否支持64bit的地址，而后的信息用来表示它支持的SDO数量等信息。

通过读取GCAP，可以得到支持的streams的数量：

chip->capture_streams = (gcap >> 8) & 0x0f;

chip->playback_streams = (gcap >> 12) & 0x0f;

然后进行下一步的处理。

4.2.3.1.2 azx_init_streams

我们先来理解一下stream的相关概念。

在之前的介绍中，也简单提到过。当要播放音频的时候，会将内存中的数据通过DMA传送到controller的缓冲中，然后controller通过ac link再传送到codec。这样一条数据通路可以理解为一条stream。一个controller可以支持多条stream。比如上图中Stream 1的数据发送到Codec-b，解码后是发送到电话的。Stream3的数据可以发送到CodecA 和CodecC，解码后发送到耳机或者音响。需要注意的是一个Stream上可以连接多个Codec，它们得到的数是相同的。录音的过程只是方向反了过来，也属于一条Stream。

int azx_init_streams(struct azx *chip)
{int i;int stream_tags[2] = { 0, 0 };/* initialize each stream (aka device)* assign the starting bdl address to each stream (device)* and initialize*/for (i = 0; i < chip->num_streams; i++) {struct azx_dev *azx_dev = kzalloc(sizeof(*azx_dev), GFP_KERNEL);int dir, tag;if (!azx_dev)return -ENOMEM;// 就是通过处理的顺序，来确定当前生成播放还是录音的streamdir = stream_direction(chip, i);/* stream tag must be unique throughout* the stream direction group,* valid values 1...15* use separate stream tag if the flag* AZX_DCAPS_SEPARATE_STREAM_TAG is used*/if (chip->driver_caps & AZX_DCAPS_SEPARATE_STREAM_TAG)tag = ++stream_tags[dir];elsetag = i + 1;snd_hdac_stream_init(azx_bus(chip), azx_stream(azx_dev),i, dir, tag);}return 0;
}

void snd_hdac_stream_init(struct hdac_bus *bus, struct hdac_stream *azx_dev,int idx, int direction, int tag)
{azx_dev->bus = bus;/* offset: SDI0=0x80, SDI1=0xa0, ... SDO3=0x160 */azx_dev->sd_addr = bus->remap_addr + (0x20 * idx + 0x80);/* int mask: SDI0=0x01, SDI1=0x02, ... SDO3=0x80 */azx_dev->sd_int_sta_mask = 1 << idx;azx_dev->index = idx;azx_dev->direction = direction;azx_dev->stream_tag = tag;snd_hdac_dsp_lock_init(azx_dev);list_add_tail(&azx_dev->list, &bus->stream_list);
}

这两段函数其实就是根据从GCAP中得到的stream数量来初始化相应个数的azx_dev，这些对象现在还都是初始值，都还没进行相应的处理。这些对象会被保存到hdac_bus的stream_list中。可以参考snd_card结构框图，理解它们之间的关系。

4.2.3.1.3 azx_alloc_stream_pages

#define azx_alloc_stream_pages(chip) \snd_hdac_bus_alloc_stream_pages(azx_bus(chip))

其实azx_alloc_stream_pages的目的只是调用snd_hdac_bus_alloc_stream_pages。

int snd_hdac_bus_alloc_stream_pages(struct hdac_bus *bus)
{struct hdac_stream *s;int num_streams = 0;int dma_type = bus->dma_type ? bus->dma_type : SNDRV_DMA_TYPE_DEV;int err;list_for_each_entry(s, &bus->stream_list, list) {/* allocate memory for the BDL for each stream */err = snd_dma_alloc_pages(dma_type, bus->dev,BDL_SIZE, &s->bdl);num_streams++;if (err < 0)return -ENOMEM;}if (WARN_ON(!num_streams))return -EINVAL;/* allocate memory for the position buffer */err = snd_dma_alloc_pages(dma_type, bus->dev,num_streams * 8, &bus->posbuf);if (err < 0)return -ENOMEM;list_for_each_entry(s, &bus->stream_list, list)s->posbuf = (__le32 *)(bus->posbuf.area + s->index * 8);/* single page (at least 4096 bytes) must suffice for both ringbuffes */return snd_dma_alloc_pages(dma_type, bus->dev, PAGE_SIZE, &bus->rb);
}

这段代码不长，但是要想真正理解需要点时间了。

4.2.3.1.3.1 关于DMA

DMA的相关概念，应该都接触过。这里简单的描述一下我的理解，未必精确，但是足够帮助理解代码。

这里以音频播放为例子，在前面的描述中，我们也大致了解。需要做的工作是将音频数据从内存中传输到controller上，在没有DMA的情况下怎么做呢？大概如此，在controller上IO空间上分配一段空间用来接收音频数据。受限于总线的长度，32位机器每次最多传输的数据量是32bit，也就是4字节。这样的处理一个明显的缺点就是慢，另外每次穿输都需要占用cpu周期。在DMA参与的情况下，一段内存中的字节可以批次传送到controller中，而且传输过程中不需要CPU的参与，CPU可以进行其它处理。

但是由于一些系统的原因，不是所有内存空间的数据都可以通过DMA传送。这时候就需要分配一些特殊区域的内存，这里是通过snd_dma_alloc_pages来完成。后续要做的就是将要播放的内容写到这块内存，触发controller读取这部分内存。具体的指令，后面可以看到。

4.2.3.1.3.2 Controller中的DMA

代码中看，首先是帮每个stream分配了一段BDL内存：

snd_dma_alloc_pages(dma_type, bus->dev,

BDL_SIZE, &s->bdl);

BDL（Buffer Descriptor List），名字起的可能不是太贴切。读写音频的时候数据是通过DMA来传输的，实现上会将内存分成多个块，每个块叫做一个period。controller每处理好一个块，都会触发一个中断，通知软件有块空闲了，软件就可以接着处理空闲的块。这样的块每个流最少需要两块，才能保证播放录制过程中没有卡顿。BDL其实是用来记录这些块的位置的，不过它本身也是DMA实现的。这部分的内容讲播放音频的内容时，会详细展开。

第二段DMA空间是位置缓冲（posbuf）。读写数据的时候一方写数据，一方读数据，涉及到了数据同步的问题。软件需要知道controller的处理位置，这段内存就是干这个用的。也是在讲到播放音频的内容时，会详细展开。

第三段是rb，用来给codec发送和接收消息。写命令是CORB（Command Outbound Ring Buffer），读命令是RIRB（Response Inbound Ring Buffer）。下一节会详细展开这部分内容。

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