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近來(lái)對(duì)音頻芯片興趣頗濃，想在片選系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)音頻驅(qū)動(dòng)，仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，Linux內(nèi)核系統(tǒng)（3.0）可以配置兩種音頻編程接口驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的組成如下：

1) Linux OSS 音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的組成：mixer 接口、dsp 接口及用戶空間編程方法。

2) Linux ALSA 音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的組成：card 和組件管理、PCM 設(shè)備、control 接口、AC97 API（或者是其他音頻芯片API接口）及用戶空間編程方法。

1.ASoC的由來(lái)：

由于OSS音頻驅(qū)動(dòng)架構(gòu)是一個(gè)沒(méi)有完全開放源代碼的商業(yè)產(chǎn)品，而ALSA音頻驅(qū)動(dòng)架構(gòu)恰好彌補(bǔ)了這一空白。

ASoC--ALSA System on Chip （即ALSA在片選系統(tǒng)上的應(yīng)用），是建立在標(biāo)準(zhǔn)ALSA驅(qū)動(dòng)層上，為了更好地支持嵌入式處理器和移動(dòng)設(shè)備中的音頻Codec的一套軟件體系。在ASoc出現(xiàn)之前，內(nèi)核對(duì)于SoC中的音頻已經(jīng)有部分的支持，不過(guò)會(huì)有一些局限性：

• Codec驅(qū)動(dòng)與SoC CPU的底層耦合過(guò)于緊密，這種不理想會(huì)導(dǎo)致代碼的重復(fù)，例如，僅是wm8731的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)時(shí)Linux中有分別針對(duì)4個(gè)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)代碼。

• 音頻事件沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的方法來(lái)通知用戶，例如耳機(jī)、麥克風(fēng)的插拔和檢測(cè)，這些事件在移動(dòng)設(shè)備中是非常普通的，而且通常都需要特定于機(jī)器的代碼進(jìn)行重新對(duì)音頻路勁進(jìn)行配置。

• 當(dāng)進(jìn)行播放或錄音時(shí)，驅(qū)動(dòng)會(huì)讓整個(gè)codec處于上電狀態(tài)，這對(duì)于PC沒(méi)問(wèn)題，但對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，這意味著浪費(fèi)大量的電量。同時(shí)也不支持通過(guò)改變過(guò)取樣頻率和偏置電流來(lái)達(dá)到省電的目的。

ASoC正是為了解決上述種種問(wèn)題而提出的，目前已經(jīng)被整合至內(nèi)核的代碼樹中：sound/soc。ASoC不能單獨(dú)存在，他只是建立在標(biāo)準(zhǔn)ALSA驅(qū)動(dòng)上的一個(gè)它必須和標(biāo)準(zhǔn)的ALSA驅(qū)動(dòng)框架相結(jié)合才能工作。

 

2.音頻設(shè)備硬件接口

2.1 PCM 接口

      PCM也是一種4線制接口。與I2S非常相像，但支持一個(gè)更靈活的協(xié)議。它有位時(shí)鐘（BCLK）和同步時(shí)鐘（SYNC）用來(lái)在Tx和Rx在傳送和接收音頻數(shù)據(jù)是同步連接。位時(shí)鐘通常因采樣率的不同而不同，然而同步時(shí)鐘（SYNC）與采樣頻率相同。PCM同樣支持時(shí)分復(fù)用，可以幾個(gè)設(shè)備同時(shí)使用總線（這有時(shí)被稱為network模式）。

2.2 IIS 接口

     I2S是一個(gè)4線數(shù)字音頻接口，常用于HiFi，STB便攜設(shè)備。Tx  和Rx信號(hào)線用于音頻傳輸。而位時(shí)鐘和左右時(shí)鐘（LRC）用于同步鏈接。I2S具有靈活性，因?yàn)榭刂破骱徒獯a器都可以控制位時(shí)鐘和左右時(shí)鐘。位時(shí)鐘因采樣率和主系統(tǒng)時(shí)鐘而有不同。LRCLK與采樣率相同。少數(shù)設(shè)備支持獨(dú)立的ADC和DAC的LRCLK。這使在不同采樣率情況下同步捕獲和回放成為可能。

2.3 AC97 接口

       AC97是一種個(gè)人電腦聲卡上常見的五線接口。現(xiàn)在在很多便攜設(shè)備中也很流行。這個(gè)數(shù)字音頻接口有一個(gè)復(fù)位線，分時(shí)在SDATA＿OUT（回放）和SDATA＿IN（捕獲） 線上傳送數(shù)據(jù)。位時(shí)鐘常由解碼器驅(qū)動(dòng)（通常是12.288MHz).幀時(shí)鐘（通常48kHz)總是由控制器驅(qū)動(dòng)。每個(gè)AC97幀21uS,并分為13個(gè)時(shí)間槽。

2.4 音頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

         通常，就像軟件領(lǐng)域里的抽象和重用一樣，嵌入式設(shè)備的音頻系統(tǒng)可以被劃分為板載硬件（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下圖所示：

3.  軟件架構(gòu)

在軟件層面，ASoC也把嵌入式設(shè)備的音頻系統(tǒng)同樣分為3大部分，Machine，Platform和Codec。

• Codec驅(qū)動(dòng)  ASoC中的一個(gè)重要設(shè)計(jì)原則就是要求Codec驅(qū)動(dòng)是平臺(tái)無(wú)關(guān)的，它包含了一些音頻的控件（Controls），音頻接口，DAMP（動(dòng)態(tài)音頻電源管理）的定義和某些Codec IO功能。為了保證硬件無(wú)關(guān)性，任何特定于平臺(tái)和機(jī)器的代碼都要移到Platform和Machine驅(qū)動(dòng)中。所有的Codec驅(qū)動(dòng)都要提供以下特性：

o Codec DAI 和 PCM的配置信息；

o Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）；

o Mixer和其他的音頻控件；

o Codec的ALSA音頻操作接口；

也可以增加提供以下功能：

o DAPM描述信息；

o DAPM事件處理程序；

o DAC數(shù)字靜音控制

• Platform驅(qū)動(dòng)  它包含了該SoC平臺(tái)的音頻DMA和音頻接口的配置和控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何與板子或機(jī)器相關(guān)的代碼。

• Machine驅(qū)動(dòng)  Machine驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)處理機(jī)器特有的一些控件和音頻事件（例如，當(dāng)播放音頻時(shí)，需要先行打開一個(gè)放大器）；單獨(dú)的Platform和Codec驅(qū)動(dòng)是不能工作的，它必須由Machine驅(qū)動(dòng)把它們結(jié)合在一起才能完成整個(gè)設(shè)備的音頻處理工作。

4.  CLASS SOC

整個(gè)ASoC是由一些列struct組成，要搞清楚ASoC的工作機(jī)理，必須要理解這一系列struct之間的關(guān)系和作用，下面的關(guān)系圖展示了ASoC中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)方式：

Kernel 3.0中的ASoC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

通過(guò)snd_soc_card結(jié)構(gòu)，又引出了Machine驅(qū)動(dòng)的另外兩個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

snd_soc_dai_link（實(shí)例：smdk_dai[] ）

snd_soc_ops（實(shí)例：smdk_ops ）

snd_soc_dai_link看名字就知道，很明顯它是起耦合鏈接作用的。它指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai的名字，稍后Machine驅(qū)動(dòng)將會(huì)利用這些名字去匹配已經(jīng)在系統(tǒng)中注冊(cè)的platform，codec，dai。

snd_soc_ops連接Platform和Codec的dai_link對(duì)應(yīng)的ops操作函數(shù)，本例就是smdk_ops，它只實(shí)現(xiàn)了hw_params函數(shù)：smdk_hw_params。

到此為止，主要的部分machine的平臺(tái)設(shè)備注冊(cè)我們完成了。