1. Codec简介
在移动设备中,Codec的作用可以归结为4种,分别是:
- 对PCM等信号进行D/A转换,把数字的音频信号转换为模拟信号 -- 播放
- 对Mic、Linein或者 其他输入源的模拟信号进行A/D转换,把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号 -- 录音
- 对音频通路进行控制,比如播放音乐,收听调频收音机,又或者接听电话时,音频信号在codec内的流通路线是不一样的;
- 对音频信号做出相应的处理,例如音量控制,功率放大,EQ控制等等
ASoC对Codec的这些功能 都定义好了一系列相应的接口,以方便地对Codec进行控制。ASoC对Codec驱动的一个基本要求是:驱动程序的代码必须要做到平台无关性,以方便同一个Codec的代码不经修改 即可用在不同的平台上。以下的讨论基于wolfson的Codec芯片WM8994,kernel的版本3.3.x。
描述Codec的最主要的 4个数据结构分别是:snd_soc_codec,snd_soc_codec_driver,snd_soc_dai,snd_soc_dai_driver,其中的snd_soc_dai和snd_soc_dai_driver在ASoC的Platform驱动中
也会使用到,Platform 和 Codec的DAI通过snd_soc_dai_link结构,在Machine驱动中进行绑定连接。下面我们先看看这几个结构的定义,这里我只贴出我要关注的字段,详细的定义请参照:/include/sound/soc.h。
snd_soc_codec:
- /* SoC Audio Codec device */
- struct snd_soc_codec {
- const char *name; /* Codec的名字*/
- struct device *dev; /* 指向Codec设备的指针 */
- const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱动的指针 */
- struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动的card实例 */
- int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数,目前越来越多的Codec带有多个I2S或者是PCM接口 */
- int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */
- int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */
- int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 */
- /* runtime */
- ......
- /* codec IO */
- void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制,通常和read,write字段联合使用 */
- enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI,SND_SOC_I2C,SND_SOC_REGMAP中的一种 */
- unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int); /* 读取Codec寄存器的函数 */
- int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int); /* 写入Codec寄存器的函数 */
- /* dapm */
- struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用于DAPM控件 */
- };
snd_soc_codec_driver:
- /* codec driver */
- struct snd_soc_codec_driver {
- /* driver ops */
- int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驱动的probe函数,由snd_soc_instantiate_card回调 */
- int (*remove)(struct snd_soc_codec *);
- int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */
- int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */
- /* Default control and setup, added after probe() is run */
- const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音频控件指针 */
- const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指针 */
- const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指针 */
- /* codec wide operations */
- int (*set_sysclk)(...); /* 时钟配置函数 */
- int (*set_pll)(...); /* 锁相环配置函数 */
- /* codec IO */
- unsigned int (*read)(...); /* 读取codec寄存器函数 */
- int (*write)(...); /* 写入codec寄存器函数 */
- int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */
- int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */
- int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 */
- /* codec bias level */
- int (*set_bias_level)(...); /* 偏置电压配置函数 */
- };
- /*
- * Digital Audio Interface runtime data.
- *
- * Holds runtime data for a DAI.
- */
- struct snd_soc_dai {
- const char *name; /* dai的名字 */
- struct device *dev; /* 设备指针 */
- /* driver ops */
- struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驱动结构的指针 */
- /* DAI runtime info */
- unsigned int capture_active:1; /* stream is in use */
- unsigned int playback_active:1; /* stream is in use */
- /* DAI DMA data */
- void *playback_dma_data; /* 用于管理playback dma */
- void *capture_dma_data; /* 用于管理capture dma */
- /* parent platform/codec */
- union {
- struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai,指向所绑定的平台 */
- struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所绑定的codec */
- };
- struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动中的crad实例 */
- };
- /*
- * Digital Audio Interface Driver.
- *
- * Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97
- * operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this
- * structure for every DAI they have.
- *
- * This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each
- * interface.
- */
- struct snd_soc_dai_driver {
- /* DAI description */
- const char *name; /* dai驱动名字 */
- /* DAI driver callbacks */
- int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驱动的probe函数,由snd_soc_instantiate_card回调 */
- int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);
- int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 电源管理 */
- int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);
- /* ops */
- const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的snd_soc_dai_ops结构 */
- /* DAI capabilities */
- struct snd_soc_pcm_stream capture; /* 描述capture的能力 */
- struct snd_soc_pcm_stream playback; /* 描述playback的能力 */
- };
- struct snd_soc_dai_ops {
- /*
- * DAI clocking configuration, all optional.
- * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
- */
- int (*set_sysclk)(...);
- int (*set_pll)(...);
- int (*set_clkdiv)(...);
- /*
- * DAI format configuration
- * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
- */
- int (*set_fmt)(...);
- int (*set_tdm_slot)(...);
- int (*set_channel_map)(...);
- int (*set_tristate)(...);
- /*
- * DAI digital mute - optional.
- * Called by soc-core to minimise any pops.
- */
- int (*digital_mute)(...);
- /*
- * ALSA PCM audio operations - all optional.
- * Called by soc-core during audio PCM operations.
- */
- int (*startup)(...);
- void (*shutdown)(...);
- int (*hw_params)(...);
- int (*hw_free)(...);
- int (*prepare)(...);
- int (*trigger)(...);
- /*
- * For hardware based FIFO caused delay reporting.
- * Optional.
- */
- snd_pcm_sframes_t (*delay)(...);
- };
3. Codec的注册
因为Codec驱动的代码要做到平台无关性,要使得Machine驱动能够使用该Codec,Codec驱动的首要任务 就是确定snd_soc_codec和snd_soc_dai的实例,并把它们注册到系统中,注册后的codec
和 dai 才能为Machine驱动所用。以WM8994为例,对应的代码位置:/sound/soc/codecs/wm8994.c,模块的入口函数注册了一个platform driver:
- static struct platform_driver wm8994_codec_driver = {
- .driver = {
- .name = "wm8994-codec",
- .owner = THIS_MODULE,
- },
- .probe = wm8994_probe,
- .remove = __devexit_p(wm8994_remove),
- };
- module_platform_driver(wm8994_codec_driver);
- static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device *pdev)
- {
- return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_dev_wm8994,
- wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));
- }
- static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_wm8994 = {
- .probe = wm8994_codec_probe,
- .remove = wm8994_codec_remove,
- .suspend = wm8994_suspend,
- .resume = wm8994_resume,
- .set_bias_level = wm8994_set_bias_level,
- .reg_cache_size = WM8994_MAX_REGISTER,
- .volatile_register = wm8994_soc_volatile,
- };
- static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = {
- {
- .name = "wm8994-aif1",
- .id = 1,
- .playback = {
- .stream_name = "AIF1 Playback",
- .channels_min = 1,
- .channels_max = 2,
- .rates = WM8994_RATES,
- .formats = WM8994_FORMATS,
- },
- .capture = {
- .stream_name = "AIF1 Capture",
- .channels_min = 1,
- .channels_max = 2,
- .rates = WM8994_RATES,
- .formats = WM8994_FORMATS,
- },
- .ops = &wm8994_aif1_dai_ops,
- },
- ......
- }
首先,它申请了一个snd_soc_codec结构的实例:
- codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
- /* create CODEC component name */
- codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);
然后初始化它的各个字段,多数字段的值来自上面定义的snd_soc_codec_driver的实例soc_codec_dev_wm8994:
- codec->write = codec_drv->write;
- codec->read = codec_drv->read;
- codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;
- codec->readable_register = codec_drv->readable_register;
- codec->writable_register = codec_drv->writable_register;
- codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;
- codec->dapm.dev = dev;
- codec->dapm.codec = codec;
- codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;
- codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event;
- codec->dev = dev;
- codec->driver = codec_drv;
- codec->num_dai = num_dai;
- /* register any DAIs */
- if (num_dai) {
- ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);
- if (ret < 0)
- goto fail;
- }
- list_add(&codec->list, &codec_list);
- snd_soc_instantiate_cards();
![](http://hi.csdn.net/attachment/201202/22/0_13299131985ks5.gif)
图3.1 dai的注册
关于snd_soc_instantiate_cards函数,请参阅另一篇博文:Linux音频驱动之六:ASoC架构中的Machine。
4. mfd设备
前面已经提到,codec驱动 被 注册为一个platform driver,那对应的platform device在哪里定义?答案是在以下代码文件中:/drivers/mfd/wm8994-core.c。
WM8994本身具备多种功能,除了codec外,它还有作为LDO和GPIO使用,这几种功能共享一些IO和中断资源,linux为这种设备提供了一套标准的实现方法:mfd设备。其基本思想是为这些功能的公共部分实现一个父设备,以便共享某些系统资源和功能,然后每个子功能实现为它的子设备,这样既共享了资源和代码,又能实现合理的设备层次结构,主要利用到的API就是:mfd_add_devices(),mfd_remove_devices(),mfd_cell_enable(),mfd_cell_disable(),mfd_clone_cell()。
回到wm8994-core.c中,因为WM8994使用I2C进行内部寄存器的存取,它首先注册了一个I2C驱动:
- static struct i2c_driver wm8994_i2c_driver = {
- .driver = {
- .name = "wm8994",
- .owner = THIS_MODULE,
- .pm = &wm8994_pm_ops,
- .of_match_table = wm8994_of_match,
- },
- .probe = wm8994_i2c_probe,
- .remove = wm8994_i2c_remove,
- .id_table = wm8994_i2c_id,
- };
- static int __init wm8994_i2c_init(void)
- {
- int ret;
- ret = i2c_add_driver(&wm8994_i2c_driver);
- if (ret != 0)
- pr_err("Failed to register wm8994 I2C driver: %d ", ret);
- return ret;
- }
- module_init(wm8994_i2c_init);
- static int wm8994_i2c_probe(struct i2c_client *i2c,
- const struct i2c_device_id *id)
- {
- struct wm8994 *wm8994;
- int ret;
- wm8994 = devm_kzalloc(&i2c->dev, sizeof(struct wm8994), GFP_KERNEL);
- i2c_set_clientdata(i2c, wm8994);
- wm8994->dev = &i2c->dev;
- wm8994->irq = i2c->irq;
- wm8994->type = id->driver_data;
- wm8994->regmap = regmap_init_i2c(i2c, &wm8994_base_regmap_config);
- return wm8994_device_init(wm8994, i2c->irq);
- }
- /* Add the on-chip regulators first for bootstrapping */
- ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,
- wm8994_regulator_devs,
- ARRAY_SIZE(wm8994_regulator_devs),
- NULL, 0);
- if (pdata) {
- wm8994->irq_base = pdata->irq_base;
- wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base;
- /* GPIO configuration is only applied if it's non-zero */
- ......
- }
- wm8994_irq_init(wm8994);
- ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,
- wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs),
- NULL, 0);
5. Codec初始化
Machine驱动的初始化,codec 和 dai的 注册,都会调用snd_soc_instantiate_cards()进行一次声卡和codec,dai,platform的匹配绑定过程,这里所说的绑定,正如Machine驱动一文中所描述,就是通过3个全局链表,按名字进行匹配,把匹配的codec,dai和platform实例赋值给
声卡每对dai的snd_soc_pcm_runtime变量中。一旦绑定成功,将会使得codec和dai驱动的probe回调被调用,codec的初始化工作 就在该 回调中完成。对于WM8994,该回调就是wm8994_codec_probe函数:
![](http://hi.csdn.net/attachment/201202/22/0_1329913798cB5q.gif)
图5.1 wm8994_codec_probe
- 取出父设备的driver_data,其实就是上一节的wm8994结构变量,取出其中的regmap字段,复制到codec的control_data字段中;
- 申请一个wm8994_priv私有数据结构,并把它设为codec设备的driver_data;
- 通过snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io,完成这一步后,就可以使用API:snd_soc_read(),snd_soc_write()对codec的寄存器进行读写了;
- 把父设备的driver_data(struct wm8994)和platform_data保存到私有结构wm8994_priv中;
- 因为要同时支持3个芯片型号,这里要根据芯片的型号做一些特定的初始化工作;
- 申请必要的几个中断;
- 设置合适的偏置电平;
- 通过snd_soc_update_bits修改某些寄存器;
- 根据父设备的platform_data,完成特定于平台的初始化配置;
- 添加必要的control,dapm部件进而dapm路由信息;
至此,codec驱动的初始化完成。
6. regmap-io
我们知道,要想对codec进行控制,通常都是通过读写它的内部寄存器完成的,读写的接口通常是 I2C 或者是SPI接口,不过每个codec芯片寄存器的比特位组成都有所不同,寄存器地址的比特位也有所不同。例如WM8753的寄存器地址是7bits,数据是9bits,WM8993的寄存器地址是8bits,数据也是16bits,而WM8994的寄存器地址是16bits,数据也是16bits。在kernel3.1版本,内核引入了一套regmap机制和相关的API,这样就可以用统一的操作来实现对这些多样的寄存器的控制。regmap使用起来也相对简单:
- 为codec定义一个regmap_config结构实例,指定codec寄存器的地址和数据位等信息;
- 根据codec的控制总线类型,调用以下其中一个函数,得到一个指向regmap结构的指针:
- struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config);
- struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *dev, const struct regmap_config *config);
- struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config);
- 把获得的regmap结构指针赋值给codec->control_data;
- 调用soc-io的api:snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap进行关联;