pcm获取DB java

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mob64ca13fe9c58 2025-08-26 16:45:27

文章标签 pcm获取DB java 控件寄存器采样率 文章分类 Java 后端开发

上一章提到codec_drv的几个组成部分，下面逐一介绍，基本是以内核文档Documentation/sound/alsa/soc/codec.txt中的内容为脉络来分析的。codec的作用，在概述中有说明，本章主要罗列下codec driver中重要的数据结构及注册流程。

Codec DAI and PCM configuration

codec_dai和pcm配置信息通过结构体snd_soc_dai_driver描述，包括dai的能力描述和操作接口，snd_soc_dai_driver最终会被注册到asoc-core中。

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1. /*
2.  * Digital Audio Interface Driver.
3.  *
4.  * Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97
5.  * operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this
6.  * structure for every DAI they have.
7.  * This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each
8.  * interface.
9.  */
10. struct
11. /* DAI description */
12. const char
13. int
14. int
15.   
16. /* DAI driver callbacks */
17. int (*probe)(struct
18. int (*remove)(struct
19. int (*suspend)(struct
20. int (*resume)(struct
21.   
22. /* ops */
23. const struct
24.   
25. /* DAI capabilities */
26. struct
27. struct
28. int
29.   
30. /* probe ordering - for components with runtime dependencies */
31. int
32. int
33. };

· name：codec_dai的名称标识，machine中的dai_link通过codec_dai_name来匹配codec_dai；

· probe：codec_dai的probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调；

· playback：回放能力描述信息，如所支持的声道数、采样率、音频格式；

· capture：录制能力描述信息，如所支持声道数、采样率、音频格式；

· ops：指向codec_dai的操作函数集，这些函数集非常重要，它定义了dai的时钟配置、格式配置、硬件参数配置等回调。

例子，wm8994有三个dai，这里只列其一：

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static const struct
.set_sysclk = wm8994_set_dai_sysclk,
.set_fmt = wm8994_set_dai_fmt,
.hw_params = wm8994_hw_params,
.shutdown = wm8994_aif_shutdown,
.digital_mute = wm8994_aif_mute,
.set_pll = wm8994_set_fll,
.set_tristate = wm8994_set_tristate,
};
static struct
{
"wm8994-aif1",
.id = 1,
.playback = {
"AIF1 Playback",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8994_RATES,
.formats = WM8994_FORMATS,
.sig_bits = 24,
},
.capture = {
"AIF1 Capture",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8994_RATES,
.formats = WM8994_FORMATS,
.sig_bits = 24,
},
.ops = &wm8994_aif1_dai_ops,
},
// ...省略...

Codec control IO

移动设备的音频codec，其控制接口一般是I2C或SPI。codec的读写接口访问操作codec寄存器，当dapm触发或mixer控件发生改变时，需要调用到读写接口。

在snd_soc_codec_driver结构体中，有如下字段描述codec的控制接口：

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1. /* codec IO */
2. unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);  
3. int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int);  
4. int (*display_register)(struct snd_soc_codec *, char
5. size_t, unsigned int);  
6. int (*volatile_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);  
7. int (*readable_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);  
8. int (*writable_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);  
9. unsigned int
10. short
11. short
12. const void
13. short
14. const struct
15. enum

· read：读取codec寄存器接口；

· write：写入codec寄存器接口；

· volatile_register：判断指定的寄存器是否是volatile属性；假如是，则asoc-core读取它的时候不会只是读cache，会直接通过控制接口访问硬件IO；

· readable_register：判断指定的寄存器是否可读；

· reg_cache_default：codec寄存器的缺省值；

· reg_cache_size：codec缺省的寄存器值数组大小；

· reg_word_size：codec寄存器值宽度。

在Linux-3.4.5中，这里面很多信息都改用regmap描述了。asoc-core中判断是否用的是regmap，如果是，则调用regmap接口。见如下函数：

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1. int snd_soc_update_bits(struct snd_soc_codec *codec, unsigned short
2. int mask, unsigned int
3. {  
4. bool
5. int old, new;  
6. int
7.   
8. if
9. // 当前使用regmap，调用regmap接口，其中codec->control_data是regmap私有数据
10.         ret = regmap_update_bits_check(codec->control_data, reg,  
11.                            mask, value, &change);  
12. else
13. // 非regmap，调用snd_soc_codec_driver定义的read/write回调
14.         ret = snd_soc_read(codec, reg);  
15. if
16. return
17.   
18.         old = ret;  
19. new
20. new;  
21. if
22. new);  
23.     }  
24.   
25. if
26. return
27.   
28. return
29. }

使用regmap，使得控制接口抽象化，codec_drv不用操心当前控制方式是什么；

regmap在线调试目录是/sys/kernel/debug/regmap；

关于wm8994的regmap描述，请自行查阅driver/mfd/wm8994-regmap.c。

Mixers and audio controls

音频控件多用于部件开关和音量的设定，音频控件可通过soc.h中的宏来定义。例如单一型控件：

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1. #define SOC_SINGLE(xname, reg, shift, max, invert) \
2. {   .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = xname, \  
3.     .info = snd_soc_info_volsw, .get = snd_soc_get_volsw,\  
4.     .put = snd_soc_put_volsw, \  
5.     .private_value =  SOC_SINGLE_VALUE(reg, shift, max, invert) }

这种控件只有一个设置量，一般用于部件开关。宏定义的参数说明：

· xname：控件的名称标识；

· reg：控件对应的寄存器地址；

· shift：控件控制位在寄存器中的偏移；

· max：控件设置值范围，一般来说，如果控制位只有1位的话，那么max=1，因为设置值只有0和1；

· invert：设定值是否取反。

其他类型控件类似，不一一介绍了。

上述只是宏定义，音频控件真正的结构是snd_kcontrol_new：

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1. struct
2. /* interface identifier */
3. int device;        /* device/client number */
4. int subdevice;     /* subdevice (substream) number */
5. const unsigned char *name;  /* ASCII name of item */
6. int index;     /* index of item */
7. int access;        /* access rights */
8. int count;     /* count of same elements */
9.     snd_kcontrol_info_t *info;  
10.     snd_kcontrol_get_t *get;  
11.     snd_kcontrol_put_t *put;  
12. union
13.         snd_kcontrol_tlv_rw_t *c;  
14. const unsigned int
15.     } tlv;  
16. long
17. };

codec初始化时，通过snd_soc_add_codec_controls把所有定义好的音频控件注册到alsa-core中，上层可以通过tinymix、alsa_amixer等工具查看修改这些控件的设定。

音频控件的详细分析见dapm系列文章。

Codec audio operations

Codec的音频操作接口通过结构体snd_soc_dai_ops描述：

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1. struct
2. /*
3.      * DAI clocking configuration, all optional.
4.      * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
5.      */
6. int (*set_sysclk)(struct
7. int clk_id, unsigned int freq, int
8. int (*set_pll)(struct snd_soc_dai *dai, int pll_id, int
9. int freq_in, unsigned int
10. int (*set_clkdiv)(struct snd_soc_dai *dai, int div_id, int
11.   
12. /*
13.      * DAI format configuration
14.      * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
15.      */
16. int (*set_fmt)(struct snd_soc_dai *dai, unsigned int
17. int (*set_tdm_slot)(struct
18. int tx_mask, unsigned int
19. int slots, int
20. int (*set_channel_map)(struct
21. int tx_num, unsigned int
22. int rx_num, unsigned int
23. int (*set_tristate)(struct snd_soc_dai *dai, int
24.   
25. /*
26.      * DAI digital mute - optional.
27.      * Called by soc-core to minimise any pops.
28.      */
29. int (*digital_mute)(struct snd_soc_dai *dai, int
30.   
31. /*
32.      * ALSA PCM audio operations - all optional.
33.      * Called by soc-core during audio PCM operations.
34.      */
35. int (*startup)(struct
36. struct
37. void (*shutdown)(struct
38. struct
39. int (*hw_params)(struct
40. struct snd_pcm_hw_params *, struct
41. int (*hw_free)(struct
42. struct
43. int (*prepare)(struct
44. struct
45. int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int,  
46. struct
47. /*
48.      * For hardware based FIFO caused delay reporting.
49.      * Optional.
50.      */
51. struct
52. struct
53. };

注释比较详细的了，codec音频操作接口分为5大部分：时钟配置、格式配置、数字静音、PCM音频接口、FIFO延迟报告。着重说下时钟配置及格式配置接口：

· set_sysclk：codec_dai的系统时钟设置，当上层pcm_open时，需要回调该接口设置codec的系统时钟，codec才能正常工作；

· set_pll：Codec FLL设置，codec一般有个MCLK的输入时钟，回调该接口基于MCLK来设定codec FLL的时钟频率；得到正确的FLL时钟频率后，则codec的sysclk、bclk、lrclk均可从FLL分频出来（假设codec作为master）；

· set_fmt：codec_dai的格式设置，相关格式见soc-dai.h定义；

· SND_SOC_DAIFMT_I2S——音频数据是I2S格式；

· SND_SOC_DAIFMT_DSP_A——音频数据是语音常用的PCM格式；

· SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM——codec作为master，BCLK和LRCLK由codec提供；

· SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFS——codec作为 slave ，BCLK和LRCLK由soc platform提供；

· hw_params：codec_dai的硬件参数设置，根据上层设定的声道数、采样率、数据格式，来设置codec_dai相关寄存器。

以上接口一般在Machine驱动中回调，我们看看Machine驱动goni_wm8994.c的goni_hifi_hw_params函数：

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1. static int goni_hifi_hw_params(struct
2. struct
3. {  
4. struct
5. struct
6. struct
7. int pll_out = 24000000; // 这是MCLK的时钟频率，codec的源时钟
8. int
9.   
10. /* set the cpu DAI configuration */
11.     ret = snd_soc_dai_set_fmt(cpu_dai, SND_SOC_DAIFMT_I2S |  
12.             SND_SOC_DAIFMT_NB_NF | SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM);  
13. if
14. return
15.   
16. /* set codec DAI configuration */
17.     ret = snd_soc_dai_set_fmt(codec_dai, SND_SOC_DAIFMT_I2S |  
18.             SND_SOC_DAIFMT_NB_NF | SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM);  
19. if
20. return
21.   
22. /* set the codec FLL */
23.     ret = snd_soc_dai_set_pll(codec_dai, WM8994_FLL1, 0, pll_out,  
24.             params_rate(params) * 256);  
25. if
26. return
27.   
28. /* set the codec system clock */
29.     ret = snd_soc_dai_set_sysclk(codec_dai, WM8994_SYSCLK_FLL1,  
30.             params_rate(params) * 256, SND_SOC_CLOCK_IN);  
31. if
32. return
33.   
34. return
35. }

其中snd_soc_dai_set_fmt()实际上会调用cpu_dai或codec_dai的set_fmt回调，

snd_soc_dai_set_pll()、snd_soc_dai_set_sysclk()类似。

· MCLK作为codec的源时钟，频率为24Mhz；

· 设置cpu_dai和codec_dai格式：I2S，BCLK和LRCLK由codec提供；

· 设置codec_dai的FLL1：时钟源是MCLK，时钟源频率是24Mhz，目的时钟频率是256fs；

· 设置codec_dai的系统时钟：时钟源是FLL1，系统时钟频率是256fs。

codec_dai的时钟设置非常重要，设置错误将会导致很多问题，典型如下：

· 无声-->> 检查codec的系统时钟、codec_dai的位时钟和帧时钟是否使能；

· 声音失真-->> 检查音频源数据的采样率是否和codec_dai的帧时钟一致；

· 声音断续 -->> 检查codec的系统时钟和位时钟、帧时钟是否同步，出现这种情况，可能是sysclk和BCLK/LRCLK不是由同一个时钟源分频出来导致的，取决于具体codec设计。

DAPM description

概念：Dynamic Audio Power Management，动态音频电源管理，为移动Linux设备设计，使得音频系统任何时候都工作在最低功耗状态。

目的：使能必要的最少的部件，令音频系统正常工作。

原理：当音频路径发生改变（比如上层使用tinymix工具设置音频通路）时，或发生数据流事件（比如启动或停止播放）时，都会触发dapm去遍历所有邻近的音频部件，检查是否存在完整的音频路径（complete path：该部件必须往前能到达输入端点如DAC/Mic/Linein，往后能到达输出端点如ADC/HP/SPK），如果存在完整的音频路径，则该路径上面的所有部件都是需要上电的，其他部件则下电。

对于此的完整分析，见另一个系列的文章。

说说DAPM部件中最典型的mixer widget：Mixes several analog signals into a single analog signal. 它可以把几路模拟信号混合到一路输出。如WM8994的SPKMIXL：

pcm获取DB java_控件

如图，SPKMIXL有5路输入，分别是：MIXINL、IN1LP、DAC1L、DAC2L、MIXEROUTL，因此这里可以构成5条路径。

· 1、如下5个控件控制SPKMIXL输入：

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1. static const struct
2. SOC_DAPM_SINGLE("DAC2 Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 9, 1, 0),  
3. SOC_DAPM_SINGLE("Input Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 7, 1, 0),  
4. SOC_DAPM_SINGLE("IN1LP Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 5, 1, 0),  
5. SOC_DAPM_SINGLE("Output Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 3, 1, 0),  
6. SOC_DAPM_SINGLE("DAC1 Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 1, 1, 0),  
7. };

· 2、定义SPKMIXL的dapm widget：

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1. SND_SOC_DAPM_MIXER_E("SPKL", WM8994_POWER_MANAGEMENT_3, 8, 0,  
2.              left_speaker_mixer, ARRAY_SIZE(left_speaker_mixer),  
3.              late_enable_ev, SND_SOC_DAPM_PRE_PMU),

留意WM8994_POWER_MANAGEMENT_3寄存器的bit8正是控制SPKMIXL通断电的。

· 3、定义SPKMIXL相关路由：

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1. static const struct
2. // ...
3. "SPKL", "DAC1 Switch", "DAC1L"
4. "SPKL", "DAC2 Switch", "DAC2L"

最终上层会看到两个控件："SPKL DAC1 Switch"，"SPKL DAC2 Switch"；前者用于SPKL选中DAC1L作为输入，后者用于SPKL选中DAC2L作为输入。

但控件"SPKL DAC1 Switch"或"SPKL DAC2 Switch"的打开，不代表能使得"SPKL"上电。只有当SPKL位于完整的音频路径中时，SPKL才会上电，WM8994_POWER_MANAGEMENT_3寄存器的bit8会被置为1。

Codec register

当platform_driver：

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1. static struct
2.     .driver = {  
3. "wm8994-codec",  
4.         .owner = THIS_MODULE,  
5.         .pm = &wm8994_pm_ops,  
6.     },  
7.     .probe = wm8994_probe,  
8.     .remove = __devexit_p(wm8994_remove),  
9. };

与name ="wm8994-codec"的platform_device（该platform_device在driver/mfd/wm8994-core.c中创建并初始化完成）匹配后，立即回调wm8994_probe注册codec：

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snd_soc_register_codec：将codec_driver和codec_dai_driver注册到asoc-core。

1. static int __devinit wm8994_probe(struct
2. {  
3. struct
4.   
5. sizeof(struct
6.                   GFP_KERNEL);  
7. if
8. return
9.     platform_set_drvdata(pdev, wm8994);  
10.   
11.     wm8994->wm8994 = dev_get_drvdata(pdev->dev.parent);  
12.     wm8994->pdata = dev_get_platdata(pdev->dev.parent);  
13.   
14. return
15.             wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));  
16. }

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1. /**
2.  * snd_soc_register_codec - Register a codec with the ASoC core
3.  *
4.  * @codec: codec to register
5.  */
6. int snd_soc_register_codec(struct
7. const struct
8. struct
9. int

创建一个snd_soc_codec实例，包含codec_drv（snd_soc_dai_driver）的相关信息，封装给asoc-core使用，相关代码段如下：

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1. struct
2.   
3. dev_dbg(dev, "codec register %s\n", dev_name(dev));  
4.   
5. codec = kzalloc(sizeof(struct
6. if
7. return
8.   
9. /* create CODEC component name */
10. codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);  
11. if
12.     kfree(codec);  
13. return
14. }  
15.   
16. // 初始化codec的寄存器缓存配置及读写接口
17. codec->write = codec_drv->write;  
18. codec->read = codec_drv->read;  
19. codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;  
20. codec->readable_register = codec_drv->readable_register;  
21. codec->writable_register = codec_drv->writable_register;  
22. codec->ignore_pmdown_time = codec_drv->ignore_pmdown_time;  
23. codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;  
24. codec->dapm.dev = dev;  
25. codec->dapm.codec = codec;  
26. codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;  
27. codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event;  
28. codec->dev = dev;  
29. codec->driver = codec_drv;  
30. codec->num_dai = num_dai;  
31. mutex_init(&codec->mutex);

把以上创建并初始化好的codec插入到codec_list链表上，Machine驱动初始化时会遍历该链表，以匹配并绑定dai_link上的codec：

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list_add(&codec->list, &codec_list);

把codec_drv中的snd_soc_dai_driver（wm8994有3个dai，分别是aif1、aif2和aif3）注册到asoc-core：

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1. /* register any DAIs */
2. if
3.     ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);  
4. if
5. goto
6. }

snd_soc_register_dais会把dai插入到dai_list链表中：list_add(&dai->list,&dai_list); Machine驱动初始化时会遍历该链表，以匹配并绑定dai_link上的codec_dai。

最后顺便提下dai_link中的codec和codec_dai的区别：codec指音频codec共有的部分，包括codec初始化函数、控制接口、寄存器缓存、控件列表、dapm部件列表、音频路由列表、偏置电压设置函数等描述信息；而codec_dai指codec上的音频接口驱动描述，各个接口的描述信息不一定都是一致的，所以各个音频接口都有它自身的驱动描述，包括音频接口的初始化函数、操作函数集、能力描述等。

我开始时认为：codec_dai从属于codec，dai_link没有必要同时声明codec和codec_dai，应该可以实现codec_dai就能找到它对应的父设备codec的方法。后来想到系统上如果有两个以上的codec，而恰好不同codec上的codec_dai有重名的话，此时就必须同时声明codec和codec_dai才能找到正确的音频接口了。

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