1. struct snd_card

 

1.1. snd_card是什么

snd_card可以说是整个ALSA音频驱动最顶层的一个结构,整个声卡的软件逻辑结构开始于该结构,几乎所有与声音相关的逻辑设备都是在snd_card的管理之下,声卡驱动的第一个动作通常就是创建一个snd_card结构体。正因为如此,本节中,我们也从 struct cnd_card开始吧。

 

1.2. snd_card的定义

snd_card的定义位于改头文件中:include/sound/core.h

  1. /* main structure for soundcard */  

  2.   

  3. struct snd_card {  

  4.     int number;         /* number of soundcard (index to 

  5.                                 snd_cards) */  

  6.   

  7.     char id[16];            /* id string of this card */  

  8.     char driver[16];        /* driver name */  

  9.     char shortname[32];     /* short name of this soundcard */  

  10.     char longname[80];      /* name of this soundcard */  

  11.     char mixername[80];     /* mixer name */  

  12.     char components[128];       /* card components delimited with 

  13.                                 space */  

  14.     struct module *module;      /* top-level module */  

  15.   

  16.     void *private_data;     /* private data for soundcard */  

  17.     void (*private_free) (struct snd_card *card); /* callback for freeing of 

  18.                                 private data */  

  19.     struct list_head devices;   /* devices */  

  20.   

  21.     unsigned int last_numid;    /* last used numeric ID */  

  22.     struct rw_semaphore controls_rwsem; /* controls list lock */  

  23.     rwlock_t ctl_files_rwlock;  /* ctl_files list lock */  

  24.     int controls_count;     /* count of all controls */  

  25.     int user_ctl_count;     /* count of all user controls */  

  26.     struct list_head controls;  /* all controls for this card */  

  27.     struct list_head ctl_files; /* active control files */  

  28.   

  29.     struct snd_info_entry *proc_root;   /* root for soundcard specific files */  

  30.     struct snd_info_entry *proc_id; /* the card id */  

  31.     struct proc_dir_entry *proc_root_link;  /* number link to real id */  

  32.   

  33.     struct list_head files_list;    /* all files associated to this card */  

  34.     struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operations in the shutdown 

  35.                                 state */  

  36.     spinlock_t files_lock;      /* lock the files for this card */  

  37.     int shutdown;           /* this card is going down */  

  38.     int free_on_last_close;     /* free in context of file_release */  

  39.     wait_queue_head_t shutdown_sleep;  

  40.     struct device *dev;     /* device assigned to this card */  

  41. #ifndef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED  

  42.     struct device *card_dev;    /* cardX object for sysfs */  

  43. #endif  

  44.  

  45. #ifdef CONFIG_PM  

  46.     unsigned int power_state;   /* power state */  

  47.     struct mutex power_lock;    /* power lock */  

  48.     wait_queue_head_t power_sleep;  

  49. #endif  

  50.  

  51. #if defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS) || defined(CONFIG_SND_MIXER_OSS_MODULE)  

  52.     struct snd_mixer_oss *mixer_oss;  

  53.     int mixer_oss_change_count;  

  54. #endif  

  55. };  


  • struct list_head devices     记录该声卡下所有逻辑设备的链表

  • struct list_head controls    记录该声卡下所有的控制单元的链表

  • void *private_data            声卡的私有数据,可以在创建声卡时通过参数指定数据的大小

2. 声卡的建立流程

 

2.1.1. 第一步,创建snd_card的一个实例

  1. struct snd_card *card;  

  2. int err;  

  3. ....  

  4. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE, 0, &card);  


  • index           一个整数值,该声卡的编号

  • id                字符串,声卡的标识符

  • 第四个参数    该参数决定在创建snd_card实例时,需要同时额外分配的私有数据的大小,该数据的指针最终会赋值给snd_card的private_data数据成员

  • card             返回所创建的snd_card实例的指针

 

2.1.2. 第二步,创建声卡的芯片专用数据

声卡的专用数据主要用于存放该声卡的一些资源信息,例如中断资源、io资源、dma资源等。可以有两种创建方法:

  • 通过上一步中snd_card_create()中的第四个参数,让snd_card_create自己创建

  1. // struct mychip 用于保存专用数据  

  2. err = snd_card_create(index, id, THIS_MODULE,  

  3.                 sizeof(struct mychip), &card);  

  4. // 从private_data中取出  

  5. struct mychip *chip = card->private_data;  


  • 自己创建:

  1. struct mychip {  

  2.     struct snd_card *card;  

  3.     ....  

  4. };  

  5. struct snd_card *card;  

  6. struct mychip *chip;  

  7.   

  8. chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL);  

  9. ......  

  10. err = snd_card_create(index[dev], id[dev], THIS_MODULE, 0, &card);  

  11. // 专用数据记录snd_card实例  

  12. chip->card = card;  

  13. .....  


然后,把芯片的专有数据注册为声卡的一个低阶设备:

  1. static int snd_mychip_dev_free(struct snd_device *device)  

  2. {  

  3.     return snd_mychip_free(device->device_data);  

  4. }  

  5.   

  6. static struct snd_device_ops ops = {  

  7.     .dev_free = snd_mychip_dev_free,  

  8. };  

  9. ....  

  10. snd_device_new(card, SNDRV_DEV_LOWLEVEL, chip, &ops);  


 注册为低阶设备主要是为了当声卡被注销时,芯片专用数据所占用的内存可以被自动地释放。

2.1.3. 第三步,设置Driver的ID和名字

  1. strcpy(card->driver, "My Chip");  

  2. strcpy(card->shortname, "My Own Chip 123");  

  3. sprintf(card->longname, "%s at 0x%lx irq %i",  

  4.             card->shortname, chip->ioport, chip->irq);  


snd_card的driver字段保存着芯片的ID字符串,user空间的alsa-lib会使用到该字符串,所以必须要保证该ID的唯一性。shortname字段更多地用于打印信息,longname字段则会出现在/proc/asound/cards中。

 

2.1.4. 第四步,创建声卡的功能部件(逻辑设备),例如PCM,Mixer,MIDI等

这时候可以创建声卡的各种功能部件了,还记得开头的snd_card结构体的devices字段吗?每一种部件的创建最终会调用snd_device_new()来生成一个snd_device实例,并把该实例链接到snd_card的devices链表中。

通常,alsa-driver的已经提供了一些常用的部件的创建函数,而不必直接调用snd_device_new(),比如:

    PCM  ----        snd_pcm_new()

    RAWMIDI --    snd_rawmidi_new()

    CONTROL --   snd_ctl_create()

    TIMER   --       snd_timer_new()

    INFO    --        snd_card_proc_new()

    JACK    --        snd_jack_new()

 

2.1.5. 第五步,注册声卡

  1. err = snd_card_register(card);  

  2. if (err < 0) {  

  3.     snd_card_free(card);  

  4.     return err;  

  5. }  


2.2. 一个实际的例子

我把/sound/arm/pxa2xx-ac97.c的部分代码贴上来:

  1. static int __devinit pxa2xx_ac97_probe(struct platform_device *dev)  

  2. {  

  3.     struct snd_card *card;  

  4.     struct snd_ac97_bus *ac97_bus;  

  5.     struct snd_ac97_template ac97_template;  

  6.     int ret;  

  7.     pxa2xx_audio_ops_t *pdata = dev->dev.platform_data;  

  8.   

  9.     if (dev->id >= 0) {  

  10.         dev_err(&dev->dev, "PXA2xx has only one AC97 port./n");  

  11.         ret = -ENXIO;  

  12.         goto err_dev;  

  13.     }  

  14. ////(1)////  

  15.     ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,  

  16.                   THIS_MODULE, 0, &card);  

  17.     if (ret < 0)  

  18.         goto err;  

  19.   

  20.     card->dev = &dev->dev;  

  21. ////(3)////  

  22.     strncpy(card->driver, dev->dev.driver->name, sizeof(card->driver));  

  23.   

  24. ////(4)////  

  25.     ret = pxa2xx_pcm_new(card, &pxa2xx_ac97_pcm_client, &pxa2xx_ac97_pcm);  

  26.     if (ret)  

  27.         goto err;  

  28. ////(2)////  

  29.     ret = pxa2xx_ac97_hw_probe(dev);  

  30.     if (ret)  

  31.         goto err;  

  32.   

  33. ////(4)////  

  34.     ret = snd_ac97_bus(card, 0, &pxa2xx_ac97_ops, NULL, &ac97_bus);  

  35.     if (ret)  

  36.         goto err_remove;  

  37.     memset(&ac97_template, 0, sizeof(ac97_template));  

  38.     ret = snd_ac97_mixer(ac97_bus, &ac97_template, &pxa2xx_ac97_ac97);  

  39.     if (ret)  

  40.         goto err_remove;  

  41. ////(3)////  

  42.     snprintf(card->shortname, sizeof(card->shortname),  

  43.          "%s", snd_ac97_get_short_name(pxa2xx_ac97_ac97));  

  44.     snprintf(card->longname, sizeof(card->longname),  

  45.          "%s (%s)", dev->dev.driver->name, card->mixername);  

  46.   

  47.     if (pdata && pdata->codec_pdata[0])  

  48.         snd_ac97_dev_add_pdata(ac97_bus->codec[0], pdata->codec_pdata[0]);  

  49.     snd_card_set_dev(card, &dev->dev);  

  50. ////(5)////  

  51.     ret = snd_card_register(card);  

  52.     if (ret == 0) {  

  53.         platform_set_drvdata(dev, card);  

  54.         return 0;  

  55.     }  

  56.   

  57. err_remove:  

  58.     pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);  

  59. err:  

  60.     if (card)  

  61.         snd_card_free(card);  

  62. err_dev:  

  63.     return ret;  

  64. }  

  65.   

  66. static int __devexit pxa2xx_ac97_remove(struct platform_device *dev)  

  67. {  

  68.     struct snd_card *card = platform_get_drvdata(dev);  

  69.   

  70.     if (card) {  

  71.         snd_card_free(card);  

  72.         platform_set_drvdata(dev, NULL);  

  73.         pxa2xx_ac97_hw_remove(dev);  

  74.     }  

  75.   

  76.     return 0;  

  77. }  

  78.   

  79. static struct platform_driver pxa2xx_ac97_driver = {  

  80.     .probe      = pxa2xx_ac97_probe,  

  81.     .remove     = __devexit_p(pxa2xx_ac97_remove),  

  82.     .driver     = {  

  83.         .name   = "pxa2xx-ac97",  

  84.         .owner  = THIS_MODULE,  

  85. #ifdef CONFIG_PM  

  86.         .pm = &pxa2xx_ac97_pm_ops,  

  87. #endif  

  88.     },  

  89. };  

  90.   

  91. static int __init pxa2xx_ac97_init(void)  

  92. {  

  93.     return platform_driver_register(&pxa2xx_ac97_driver);  

  94. }  

  95.   

  96. static void __exit pxa2xx_ac97_exit(void)  

  97. {  

  98.     platform_driver_unregister(&pxa2xx_ac97_driver);  

  99. }  

  100.   

  101. module_init(pxa2xx_ac97_init);  

  102. module_exit(pxa2xx_ac97_exit);  

  103.   

  104. MODULE_AUTHOR("Nicolas Pitre");  

  105. MODULE_DESCRIPTION("AC97 driver for the Intel PXA2xx chip");  


驱动程序通常由probe回调函数开始,对一下2.1中的步骤,是否有相似之处?

 

经过以上的创建步骤之后,声卡的逻辑结构如下图所示:

                                             图 2.2.1  声卡的软件逻辑结构

 

下面的章节里我们分别讨论一下snd_card_create()和snd_card_register()这两个函数。

 

3. snd_card_create()

 snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

  1. /** 

  2.  *  snd_card_create - create and initialize a soundcard structure 

  3.  *  @idx: card index (address) [0 ... (SNDRV_CARDS-1)] 

  4.  *  @xid: card identification (ASCII string) 

  5.  *  @module: top level module for locking 

  6.  *  @extra_size: allocate this extra size after the main soundcard structure 

  7.  *  @card_ret: the pointer to store the created card instance 

  8.  * 

  9.  *  Creates and initializes a soundcard structure. 

  10.  * 

  11.  *  The function allocates snd_card instance via kzalloc with the given 

  12.  *  space for the driver to use freely.  The allocated struct is stored 

  13.  *  in the given card_ret pointer. 

  14.  * 

  15.  *  Returns zero if successful or a negative error code. 

  16.  */  

  17. int snd_card_create(int idx, const char *xid,  

  18.             struct module *module, int extra_size,  

  19.             struct snd_card **card_ret)  


首先,根据extra_size参数的大小分配内存,该内存区可以作为芯片的专有数据使用(见前面的介绍):

  1. card = kzalloc(sizeof(*card) + extra_size, GFP_KERNEL);  

  2. if (!card)  

  3.     return -ENOMEM;  


拷贝声卡的ID字符串:

  1. if (xid)  

  2.     strlcpy(card->id, xid, sizeof(card->id));  


如果传入的声卡编号为-1,自动分配一个索引编号:

  1. if (idx < 0) {  

  2.     for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)  

  3.         /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot */  

  4.         if (~snd_cards_lock & idx & 1<<idx2) {  

  5.             if (module_slot_match(module, idx2)) {  

  6.                 idx = idx2;  

  7.                 break;  

  8.             }  

  9.         }  

  10. }  

  11. if (idx < 0) {  

  12.     for (idx2 = 0; idx2 < SNDRV_CARDS; idx2++)  

  13.         /* idx == -1 == 0xffff means: take any free slot */  

  14.         if (~snd_cards_lock & idx & 1<<idx2) {  

  15.             if (!slots[idx2] || !*slots[idx2]) {  

  16.                 idx = idx2;  

  17.                 break;  

  18.             }  

  19.         }  

  20. }  


初始化snd_card结构中必要的字段:

  1.     card->number = idx;  

  2.     card->module = module;  

  3.     INIT_LIST_HEAD(&card->devices);  

  4.     init_rwsem(&card->controls_rwsem);  

  5.     rwlock_init(&card->ctl_files_rwlock);  

  6.     INIT_LIST_HEAD(&card->controls);  

  7.     INIT_LIST_HEAD(&card->ctl_files);  

  8.     spin_lock_init(&card->files_lock);  

  9.     INIT_LIST_HEAD(&card->files_list);  

  10.     init_waitqueue_head(&card->shutdown_sleep);  

  11. #ifdef CONFIG_PM  

  12.     mutex_init(&card->power_lock);  

  13.     init_waitqueue_head(&card->power_sleep);  

  14. #endif  


建立逻辑设备:Control

  1. /* the control interface cannot be accessed from the user space until */  

  2. /* snd_cards_bitmask and snd_cards are set with snd_card_register */  

  3. err = snd_ctl_create(card);  


建立proc文件中的info节点:通常就是/proc/asound/card0

  1. err = snd_info_card_create(card);  


把第一步分配的内存指针放入private_data字段中:

  1. if (extra_size > 0)  

  2.     card->private_data = (char *)card + sizeof(struct snd_card);  


4. snd_card_register()

  snd_card_create()在/sound/core/init.c中定义。

  1. /** 

  2.  *  snd_card_register - register the soundcard 

  3.  *  @card: soundcard structure 

  4.  * 

  5.  *  This function registers all the devices assigned to the soundcard. 

  6.  *  Until calling this, the ALSA control interface is blocked from the 

  7.  *  external accesses.  Thus, you should call this function at the end 

  8.  *  of the initialization of the card. 

  9.  * 

  10.  *  Returns zero otherwise a negative error code if the registrain failed. 

  11.  */  

  12. int snd_card_register(struct snd_card *card)  


首先,创建sysfs下的设备:

  1. if (!card->card_dev) {  

  2.     card->card_dev = device_create(sound_class, card->dev,  

  3.                        MKDEV(0, 0), card,  

  4.                        "card%i", card->number);  

  5.     if (IS_ERR(card->card_dev))  

  6.         card->card_dev = NULL;  

  7. }  


其中,sound_class是在/sound/sound_core.c中创建的:

  1. static char *sound_devnode(struct device *dev, mode_t *mode)  

  2. {  

  3.     if (MAJOR(dev->devt) == SOUND_MAJOR)  

  4.         return NULL;  

  5.     return kasprintf(GFP_KERNEL, "snd/%s", dev_name(dev));  

  6. }  

  7. static int __init init_soundcore(void)  

  8. {  

  9.     int rc;  

  10.   

  11.     rc = init_oss_soundcore();  

  12.     if (rc)  

  13.         return rc;  

  14.   

  15.     sound_class = class_create(THIS_MODULE, "sound");  

  16.     if (IS_ERR(sound_class)) {  

  17.         cleanup_oss_soundcore();  

  18.         return PTR_ERR(sound_class);  

  19.     }  

  20.   

  21.     sound_class->devnode = sound_devnode;  

  22.   

  23.     return 0;  

  24. }  


由此可见,声卡的class将会出现在文件系统的/sys/class/sound/下面,并且,sound_devnode()也决定了相应的设备节点也将会出现在/dev/snd/下面。

接下来的步骤,通过snd_device_register_all()注册所有挂在该声卡下的逻辑设备,snd_device_register_all()实际上是通过snd_card的devices链表,遍历所有的snd_device,并且调用snd_device的ops->dev_register()来实现各自设备的注册的。

  1. if ((err = snd_device_register_all(card)) < 0)  

  2.     return err;  


最后就是建立一些相应的proc和sysfs下的文件或属性节点,代码就不贴了。

至此,整个声卡完成了建立过程。