Linux ALSA声卡驱动之一：ALSA架构简介
一. 概述
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，想了解更多的关于alsa的这一开源项目的信息和知识。
在内核设备驱动层，alsa提供了alsa-driver，同时在应用层，alsa为我们提供了alsa-lib，应用程序只要调用alsa-lib提供的api，即可以完成对底层音频硬件的控制。
图 1.1 alsa的软件体系结构
由图1.1可以看出，用户空间的alsa-lib对应用程序提供统一的api接口，这样可以隐藏了驱动层的实现细节，简化了应用程序的实现难度。内核空间中，alsa-soc其实是对alsa-driver的进一步封装，他针对嵌入式设备提供了一些列增强的功能。本系列博文仅对嵌入式系统中的alsa-driver和alsa-soc进行讨论。
二. alsa设备文件结构
我们从alsa在linux中的设备文件结构开始我们的alsa之旅. 看看我的电脑中的alsa驱动的设备文件结构:
$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
$
我们可以看到以下设备文件:
controlc0 --> 用于声卡的控制，例如通道选择，混音，麦克风的控制等
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，驱动实际上可以挂上更多种类的设备，在include/sound/core.h中，定义了以下设备类型：
[c-sharp]view plaincopy
#definesndrv_dev_toplevel((__forcesnd_device_type_t)0)
#definesndrv_dev_control((__forcesnd_device_type_t)1)
#definesndrv_dev_lowlevel_pre((__forcesnd_device_type_t)2)
#definesndrv_dev_lowlevel_normal((__forcesnd_device_type_t)0x1000)
#definesndrv_dev_pcm((__forcesnd_device_type_t)0x1001)
#definesndrv_dev_rawmidi((__forcesnd_device_type_t)0x1002)
#definesndrv_dev_timer((__forcesnd_device_type_t)0x1003)
#definesndrv_dev_sequencer((__forcesnd_device_type_t)0x1004)
#definesndrv_dev_hwdep((__forcesnd_device_type_t)0x1005)
#definesndrv_dev_info((__forcesnd_device_type_t)0x1006)
#definesndrv_dev_bus((__forcesnd_device_type_t)0x1007)
#definesndrv_dev_codec((__forcesnd_device_type_t)0x1008)
#definesndrv_dev_jack((__forcesnd_device_type_t)0x1009)
#definesndrv_dev_lowlevel((__forcesnd_device_type_t)0x2000)
通常，我们更关心的是pcm和control这两种设备。
三. 驱动的代码文件结构
在linux2.6代码树中，alsa的代码文件结构如下：
sound
/core
/oss
/seq
/ioctl32
/include
/drivers
/i2c
/synth
/emux
/pci
/(cards)
/isa
/(cards)
/arm
/ppc
/sparc
/usb
/pcmcia /(cards)
/oss
/soc
/codecs
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
include alsa驱动的公共头文件目录，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
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
机器学习对于物联网来说是什么地位
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在内核设备驱动层，alsa提供了alsa-driver，同时在应用层，alsa为我们提供了alsa-lib，应用程序只要调用alsa-lib提供的api，即可以完成对底层音频硬件的控制。
图 1.1 alsa的软件体系结构
由图1.1可以看出，用户空间的alsa-lib对应用程序提供统一的api接口，这样可以隐藏了驱动层的实现细节，简化了应用程序的实现难度。内核空间中，alsa-soc其实是对alsa-driver的进一步封装，他针对嵌入式设备提供了一些列增强的功能。本系列博文仅对嵌入式系统中的alsa-driver和alsa-soc进行讨论。
二. alsa设备文件结构
我们从alsa在linux中的设备文件结构开始我们的alsa之旅. 看看我的电脑中的alsa驱动的设备文件结构:
$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
$
我们可以看到以下设备文件:
controlc0 --> 用于声卡的控制，例如通道选择，混音，麦克风的控制等
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，驱动实际上可以挂上更多种类的设备，在include/sound/core.h中，定义了以下设备类型：
[c-sharp]view plaincopy
#definesndrv_dev_toplevel((__forcesnd_device_type_t)0)
#definesndrv_dev_control((__forcesnd_device_type_t)1)
#definesndrv_dev_lowlevel_pre((__forcesnd_device_type_t)2)
#definesndrv_dev_lowlevel_normal((__forcesnd_device_type_t)0x1000)
#definesndrv_dev_pcm((__forcesnd_device_type_t)0x1001)
#definesndrv_dev_rawmidi((__forcesnd_device_type_t)0x1002)
#definesndrv_dev_timer((__forcesnd_device_type_t)0x1003)
#definesndrv_dev_sequencer((__forcesnd_device_type_t)0x1004)
#definesndrv_dev_hwdep((__forcesnd_device_type_t)0x1005)
#definesndrv_dev_info((__forcesnd_device_type_t)0x1006)
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#definesndrv_dev_codec((__forcesnd_device_type_t)0x1008)
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sound
/core
/oss
/seq
/ioctl32
/include
/drivers
/i2c
/synth
/emux
/pci
/(cards)
/isa
/(cards)
/arm
/ppc
/sparc
/usb
/pcmcia /(cards)
/oss
/soc
/codecs
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
include alsa驱动的公共头文件目录，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
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
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soc/codecs 针对soc体系的各种codec的代码，与平台无关
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