Linux ALSA聲卡驅(qū)動(dòng)之一：Control設(shè)備的創(chuàng)建

Control接口

Control接口主要讓用戶空間的應(yīng)用程序（alsa-lib）可以訪問(wèn)和控制音頻codec芯片中的多路開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)控件等。對(duì)于Mixer（混音）來(lái)說(shuō)，Control接口顯得尤為重要，從ALSA 0.9.x版本開(kāi)始，所有的mixer工作都是通過(guò)control接口的API來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

ALSA已經(jīng)為AC97定義了完整的控制接口模型，如果你的Codec芯片只支持AC97接口，你可以不用關(guān)心本節(jié)的內(nèi)容。

定義了所有的Control API。如果你要為你的codec實(shí)現(xiàn)自己的controls，請(qǐng)?jiān)诖a中包含該頭文件。

Controls的定義?

要自定義一個(gè)Control，我們首先要定義3各回調(diào)函數(shù)：info，get和put。然后，定義一個(gè)snd_kcontrol_new結(jié)構(gòu)：

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static?struct?snd_kcontrol_new?my_control?__devinitdata?=?{??

.iface?=?SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,??

.name?=?"PCM?Playback?Switch",??

.index?=?0,??

.access?=?SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,??

.private_value?=?0xffff,??

.info?=?my_control_info,??

.get?=?my_control_get,??

.put?=?my_control_put??

};??

iface字段指出了control的類(lèi)型，alsa定義了幾種類(lèi)型（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的類(lèi)型是MIXER，當(dāng)然也可以定義屬于全局的CARD類(lèi)型，也可以定義屬于某類(lèi)設(shè)備的類(lèi)型，例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，這時(shí)需要在device和subdevice字段中指出卡的設(shè)備邏輯編號(hào)。

name字段是該control的名字，從ALSA 0.9.x開(kāi)始，control的名字是變得比較重要，因?yàn)閏ontrol的作用是按名字來(lái)歸類(lèi)的。ALSA已經(jīng)預(yù)定義了一些control的名字，我們?cè)貱ontrol Name一節(jié)詳細(xì)討論。

index字段用于保存該control的在該卡中的編號(hào)。如果聲卡中有不止一個(gè)codec，每個(gè)codec中有相同名字的control，這時(shí)我們可以通過(guò)index來(lái)區(qū)分這些controls。當(dāng)index為0時(shí)，則可以忽略這種區(qū)分策略。

access字段包含了該control的訪問(wèn)類(lèi)型。每一個(gè)bit代表一種訪問(wèn)類(lèi)型，這些訪問(wèn)類(lèi)型可以多個(gè)“或”運(yùn)算組合在一起。

private_value字段包含了一個(gè)任意的長(zhǎng)整數(shù)類(lèi)型值。該值可以通過(guò)info，get，put這幾個(gè)回調(diào)函數(shù)訪問(wèn)。你可以自己決定如何使用該字段，例如可以把它拆分成多個(gè)位域，又或者是一個(gè)指針，指向某一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

tlv字段為該control提供元數(shù)據(jù)。

Control的名字

control的名字需要遵循一些標(biāo)準(zhǔn)，通常可以分成3部分來(lái)定義control的名字：源--方向--功能。

源，可以理解為該control的輸入端，alsa已經(jīng)預(yù)定義了一些常用的源，例如：Master，PCM，CD，Line等等。?

方向，代表該control的數(shù)據(jù)流向，例如：Playback，Capture，Bypass，Bypass Capture等等，也可以不定義方向，這時(shí)表示該Control是雙向的（playback和capture）。?

功能，根據(jù)control的功能，可以是以下字符串：Switch，Volume，Route等等。

也有一些命名上的特例：

全局的capture和playback??? "Capture Source"，"Capture Volume"，"Capture Switch"，它們用于全局的capture source，switch和volume。同理，"Playback Volume"，"Playback Switch"，它們用于全局的輸出switch和volume。

Tone-controles??? 音調(diào)控制的開(kāi)關(guān)和音量命名為：Tone Control - XXX，例如，"Tone Control - Switch"，"Tone Control - Bass"，"Tone Control - Center"。

3D controls??? 3D控件的命名規(guī)則：，"3D Control - Switch"，"3D Control - Center"，"3D Control - Space"。

Mic boost??? 麥克風(fēng)音量加強(qiáng)控件命名為："Mic Boost"或"Mic Boost(6dB)"。

訪問(wèn)標(biāo)志（ACCESS Flags）

Access字段是一個(gè)bitmask，它保存了改control的訪問(wèn)類(lèi)型。默認(rèn)的訪問(wèn)類(lèi)型是：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明該control支持讀和寫(xiě)操作。如果access字段沒(méi)有定義（.access==0），此時(shí)也認(rèn)為是READWRITE類(lèi)型。

如果是一個(gè)只讀control，access應(yīng)該設(shè)置為：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，這時(shí)，我們不必定義put回調(diào)函數(shù)。類(lèi)似地，如果是只寫(xiě)control，access應(yīng)該設(shè)置為：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，這時(shí)，我們不必定義get回調(diào)函數(shù)。

如果control的值會(huì)頻繁地改變（例如：電平表），我們可以使用VOLATILE類(lèi)型，這意味著該control會(huì)在沒(méi)有通知的情況下改變，應(yīng)用程序應(yīng)該定時(shí)地查詢?cè)揷ontrol的值。

回調(diào)函數(shù)

info回調(diào)函數(shù)

info回調(diào)函數(shù)用于獲取control的詳細(xì)信息。它的主要工作就是填充通過(guò)參數(shù)傳入的snd_ctl_elem_info對(duì)象，以下例子是一個(gè)具有單個(gè)元素的boolean型control的info回調(diào)：

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static?int?snd_myctl_mono_info(struct?snd_kcontrol?*kcontrol,??

struct?snd_ctl_elem_info?*uinfo)??

{??

uinfo->type?=?SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;??

uinfo->count?=?1;??

uinfo->value.integer.min?=?0;??

uinfo->value.integer.max?=?1;??

return?0;??

}??

type字段指出該control的值類(lèi)型，值類(lèi)型可以是BOOLEAN, INTEGER, ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count字段指出了改control中包含有多少個(gè)元素單元，比如，立體聲的音量control左右兩個(gè)聲道的音量值，它的count字段等于2。value字段是一個(gè)聯(lián)合體（union），value的內(nèi)容和control的類(lèi)型有關(guān)。其中，boolean和integer類(lèi)型是相同的。

ENUMERATED類(lèi)型有些特殊。它的value需要設(shè)定一個(gè)字符串和字符串的索引，請(qǐng)看以下例子：

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static?int?snd_myctl_enum_info(struct?snd_kcontrol?*kcontrol,??

struct?snd_ctl_elem_info?*uinfo)??

{??

static?char?*texts[4]?=?{??

"First",?"Second",?"Third",?"Fourth"??

};??

uinfo->type?=?SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;??

uinfo->count?=?1;??

uinfo->value.enumerated.items?=?4;??

if?(uinfo->value.enumerated.item?>?3)??

uinfo->value.enumerated.item?=?3;??

strcpy(uinfo->value.enumerated.name,??

texts[uinfo->value.enumerated.item]);??

return?0;??

}??

alsa已經(jīng)為我們實(shí)現(xiàn)了一些通用的info回調(diào)函數(shù)，例如：snd_ctl_boolean_mono_info()，snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。

get回調(diào)函數(shù)

該回調(diào)函數(shù)用于讀取control的當(dāng)前值，并返回給用戶空間的應(yīng)用程序。

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static?int?snd_myctl_get(struct?snd_kcontrol?*kcontrol,??

struct?snd_ctl_elem_value?*ucontrol)??

{??

struct?mychip?*chip?=?snd_kcontrol_chip(kcontrol);??

ucontrol->value.integer.value[0]?=?get_some_value(chip);??

return?0;??

}??

value字段的賦值依賴于control的類(lèi)型（如同info回調(diào)）。很多聲卡的驅(qū)動(dòng)利用它存儲(chǔ)硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask，這時(shí)，private_value字段可以按以下例子進(jìn)行設(shè)置：

.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);

然后，get回調(diào)函數(shù)可以這樣實(shí)現(xiàn)：

static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,
??? struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{
??? int reg = kcontrol->private_value & 0xff;
??? int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;
??? int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;
??? ....

//根據(jù)以上的值讀取相應(yīng)寄存器的值并填入value中
}

如果control的count字段大于1，表示control有多個(gè)元素單元，get回調(diào)函數(shù)也應(yīng)該為value填充多個(gè)數(shù)值。

put回調(diào)函數(shù)

put回調(diào)函數(shù)用于把應(yīng)用程序的控制值設(shè)置到control中。

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static?int?snd_myctl_put(struct?snd_kcontrol?*kcontrol,??

struct?snd_ctl_elem_value?*ucontrol)??

{??

struct?mychip?*chip?=?snd_kcontrol_chip(kcontrol);??

int?changed?=?0;??

if?(chip->current_value?!=??

ucontrol->value.integer.value[0])?{??

change_current_value(chip,??

ucontrol->value.integer.value[0]);??

changed?=?1;??

}??

return?changed;??

}??

如上述例子所示，當(dāng)control的值被改變時(shí)，put回調(diào)必須要返回1，如果值沒(méi)有被改變，則返回0。如果發(fā)生了錯(cuò)誤，則返回一個(gè)負(fù)數(shù)的錯(cuò)誤號(hào)。

和get回調(diào)一樣，當(dāng)control的count大于1時(shí)，put回調(diào)也要處理多個(gè)control中的元素值。

創(chuàng)建Controls

當(dāng)把以上討論的內(nèi)容都準(zhǔn)備好了以后，我們就可以創(chuàng)建我們自己的control了。alsa-driver為我們提供了兩個(gè)用于創(chuàng)建control的API：

snd_ctl_new1()

snd_ctl_add()

我們可以用以下最簡(jiǎn)單的方式創(chuàng)建control：

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err?=?snd_ctl_add(card,?snd_ctl_new1(&my_control,?chip));??

if?(err?

return?err;??

在這里，my_control是一個(gè)之前定義好的snd_kcontrol_new對(duì)象，chip對(duì)象將會(huì)被賦值在kcontrol->private_data字段，該字段可以在回調(diào)函數(shù)中訪問(wèn)。

snd_ctl_new1()會(huì)分配一個(gè)新的snd_kcontrol實(shí)例，并把my_control中相應(yīng)的值復(fù)制到該實(shí)例中，所以，在定義my_control時(shí)，通常我們可以加上__devinitdata前綴。snd_ctl_add則把該control綁定到聲卡對(duì)象card當(dāng)中。

元數(shù)據(jù)（Metadata）

很多mixer control需要提供以dB為單位的信息，我們可以使用DECLARE_TLV_xxx宏來(lái)定義一些包含這種信息的變量，然后把control的tlv.p字段指向這些變量，最后，在access字段中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ標(biāo)志，就像這樣：

static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);

static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
??? ...
??? .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |
??????????? SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,
??? ...
??? .tlv.p = db_scale_my_control,
};

DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定義的mixer control，它所代表的值按一個(gè)固定的dB值的步長(zhǎng)變化。該宏的第一個(gè)參數(shù)是要定義變量的名字，第二個(gè)參數(shù)是最小值，以0.01dB為單位。第三個(gè)參數(shù)是變化的步長(zhǎng)，也是以0.01dB為單位。如果該control處于最小值時(shí)會(huì)做出mute時(shí)，需要把第四個(gè)參數(shù)設(shè)為1。

DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定義的mixer control，它的輸出隨值的變化而線性變化。?該宏的第一個(gè)參數(shù)是要定義變量的名字，第二個(gè)參數(shù)是最小值，以0.01dB為單位。第二個(gè)參數(shù)是最大值，以0.01dB為單位。如果該control處于最小值時(shí)會(huì)做出mute時(shí)，需要把第二個(gè)參數(shù)設(shè)為T(mén)LV_DB_GAIN_MUTE。

這兩個(gè)宏實(shí)際上就是定義一個(gè)整形數(shù)組，所謂tlv，就是Type-Lenght-Value的意思，數(shù)組的第0各元素代表數(shù)據(jù)的類(lèi)型，第1個(gè)元素代表數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，第三個(gè)元素和之后的元素保存該變量的數(shù)據(jù)。

Control設(shè)備的建立

Control設(shè)備和PCM設(shè)備一樣，都屬于聲卡下的邏輯設(shè)備。用戶空間的應(yīng)用程序通過(guò)alsa-lib訪問(wèn)該Control設(shè)備，讀取或控制control的控制狀態(tài)，從而達(dá)到控制音頻Codec進(jìn)行各種Mixer等控制操作。

Control設(shè)備的創(chuàng)建過(guò)程大體上和PCM設(shè)備的創(chuàng)建過(guò)程相同。詳細(xì)的創(chuàng)建過(guò)程可以參考本博的另一篇文章：Linux音頻驅(qū)動(dòng)之三：PCM設(shè)備的創(chuàng)建。下面我們只討論有區(qū)別的地方。

我們需要在我們的驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)主動(dòng)調(diào)用snd_pcm_new()函數(shù)創(chuàng)建pcm設(shè)備，而control設(shè)備則在snd_card_create()內(nèi)被創(chuàng)建，snd_card_create()通過(guò)調(diào)用snd_ctl_create()函數(shù)創(chuàng)建control設(shè)備節(jié)點(diǎn)。所以我們無(wú)需顯式地創(chuàng)建control設(shè)備，只要建立聲卡，control設(shè)備被自動(dòng)地創(chuàng)建。

和pcm設(shè)備一樣，control設(shè)備的名字遵循一定的規(guī)則：controlCxx，這里的xx代表聲卡的編號(hào)。我們也可以通過(guò)代碼正是這一點(diǎn)，下面的是snd_ctl_dev_register()函數(shù)的代碼：

[c-sharp]?view plain?copy

/*?

*?registration?of?the?control?device?

*/??

static?int?snd_ctl_dev_register(struct?snd_device?*device)??

{??

struct?snd_card?*card?=?device->device_data;??

int?err,?cardnum;??

char?name[16];??

if?(snd_BUG_ON(!card))??

return?-ENXIO;??

cardnum?=?card->number;??

if?(snd_BUG_ON(cardnum?=?SNDRV_CARDS))??

return?-ENXIO;??

/*?control設(shè)備的名字?*/??

sprintf(name,?"controlC%i",?cardnum);??

if?((err?=?snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL,?card,?-1,??

&snd_ctl_f_ops,?card,?name))?

return?err;??

return?0;??

}??

snd_ctl_dev_register()函數(shù)會(huì)在snd_card_register()中，即聲卡的注冊(cè)階段被調(diào)用。注冊(cè)完成后，control設(shè)備的相關(guān)信息被保存在snd_minors[]數(shù)組中，用control設(shè)備的此設(shè)備號(hào)作索引，即可在snd_minors[]數(shù)組中找出相關(guān)的信息。注冊(cè)完成后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系可以用下圖進(jìn)行表述：

control設(shè)備的操作函數(shù)入口

用戶程序需要打開(kāi)control設(shè)備時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)snd_minors[]全局?jǐn)?shù)組和此設(shè)備號(hào)，可以獲得snd_ctl_f_ops結(jié)構(gòu)中的各個(gè)回調(diào)函數(shù)，然后通過(guò)這些回調(diào)函數(shù)訪問(wèn)control中的信息和數(shù)據(jù)（最終會(huì)調(diào)用control的幾個(gè)回調(diào)函數(shù)get，put，info）。詳細(xì)的代碼我就不貼了，大家可以讀一下代碼：/sound/core/control.c。

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