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  • Linux ALSA声卡驱动之二：声卡的创建


    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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
    [c-sharp] view plaincopy
    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：
    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [cpp] view plaincopy
    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)////  创建声卡的 pcm部件
    25.     ret = pxa2xx_pcm_new(card, &pxa2xx_ac97_pcm_client, &pxa2xx_ac97_pcm);  
    26.     if (ret)  
    27.         goto err;  
    28. ////(2)////  创建声卡的芯片 专用数据
    29.     ret = pxa2xx_ac97_hw_probe(dev);  
    30.     if (ret)  
    31.         goto err;  
    32.   
    33. ////(4)////  创建声卡的 codec部件
    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);  //创建声卡的 mixer 部件
    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。

    [cpp] view plaincopy
    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）：

    [c-sharp] view plaincopy
    1. card = kzalloc(sizeof(*card) + extra_size, GFP_KERNEL);  
    2. if (!card)  
    3.     return -ENOMEM;  

    拷贝声卡的ID字符串：

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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。

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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：

    [c-sharp] view plaincopy
    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. } 

    8. static int __init init_soundcore(void)  
    9. {  
    10.     int rc;  
    11.   
    12.     rc = init_oss_soundcore();  
    13.     if (rc)  
    14.         return rc;  
    15.   
    16.     sound_class = class_create(THIS_MODULE, "sound");  
    17.     if (IS_ERR(sound_class)) {  
    18.         cleanup_oss_soundcore();  
    19.         return PTR_ERR(sound_class);  
    20.     }  
    21.   
    22.     sound_class->devnode = sound_devnode;  
    23.   
    24.     return 0;  
    25. }  

    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。

    [c-sharp] view plaincopy
    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。
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  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/liulaolaiu/p/11744613.html
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