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時間：2018-09-29作者：華清遠見
近來對音訊晶片興趣頗濃，想在片選系統上實現音訊驅動，仔細研究發現，Linux核心系統（3.0）可以配置兩種音訊程式設計介面驅動，其驅動架構的組成如下：

1. Linux OSS 音訊裝置驅動架構的組成：mixer 介面、dsp 介面及使用者空間程式設計方法。

2. Linux ALSA 音訊裝置驅動架構的組成：card 和元件管理、PCM 裝置、control 介面、AC97 API（或者是其他音訊晶片API介面）及使用者空間程式設計方法。

1.ASoC的由來：

由於OSS音訊驅動架構是一個沒有完全開放原始碼的商業產品，而ALSA音訊驅動架構恰好彌補了這一空白。

ASoC–ALSA System on Chip （即ALSA在片選系統上的應用），是建立在標準ALSA驅動層上，為了更好地支援嵌入式處理器和移動裝置中的音訊Codec的一套軟體體系。在ASoc出現之前，核心對於SoC中的音訊已經有部分的支援，不過會有一些侷限性：

• Codec驅動與SoC CPU的底層耦合過於緊密，這種不理想會導致程式碼的重複，例如，僅是wm8731的驅動，當時Linux中有分別針對4個平臺的驅動程式碼。

• 音訊事件沒有標準的方法來通知使用者，例如耳機、麥克風的插拔和檢測，這些事件在移動裝置中是非常普通的，而且通常都需要特定於機器的程式碼進行重新對音訊路勁進行配置。

• 當進行播放或錄音時，驅動會讓整個codec處於上電狀態，這對於PC沒問題，但對於移動裝置來說，這意味著浪費大量的電量。同時也不支援通過改變過取樣頻率和偏置電流來達到省電的目的。

ASoC正是為了解決上述種種問題而提出的，目前已經被整合至核心的程式碼樹中：sound/soc。ASoC不能單獨存在，他只是建立在標準ALSA驅動上的一個它必須和標準的ALSA驅動框架相結合才能工作。

2.音訊裝置硬體介面

2.1 PCM 介面

  PCM也是一種4線制介面。與I2S非常相像，但支援一個更靈活的協議。它有位時鐘（BCLK）和同步時鐘（SYNC）用來在Tx和Rx在傳送和接收音訊資料是同步連線。位時鐘通常因取樣率的不同而不同，然而同步時鐘（SYNC）與取樣頻率相同。PCM同樣支援時分複用，可以幾個裝置同時使用匯流排（這有時被稱為network模式）。
 

2.2 IIS 介面

 I2S是一個4線數字音訊介面，常用於HiFi，STB便攜裝置。Tx  和Rx訊號線用於音訊傳輸。而位時鐘和左右時鐘（LRC）用於同步連結。I2S具有靈活性，因為控制器和解碼器都可以控制位時鐘和左右時鐘。位時鐘因取樣率和主系統時鐘而有不同。LRCLK與取樣率相同。少數裝置支援獨立的ADC和DAC的LRCLK。這使在不同取樣率情況下同步捕獲和回放成為可能。

2.3 AC97 介面

   AC97是一種個人電腦音效卡上常見的五線介面。現在在很多便攜裝置中也很流行。這個數字音訊介面有一個復位線，分時在SDATA＿OUT（回放）和SDATA＿IN（捕獲） 線上傳送資料。位時鐘常由解碼器驅動（通常是12.288MHz).幀時鐘（通常48kHz)總是由控制器驅動。每個AC97幀21uS,並分為13個時間槽。

2.4 音訊系統結構

     通常，就像軟體領域裡的抽象和重用一樣，嵌入式裝置的音訊系統可以被劃分為板載硬體（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下圖所示：

3. 軟體架構

在軟體層面，ASoC也把嵌入式裝置的音訊系統同樣分為3大部分，Machine，Platform和Codec。

• Codec驅動 ASoC中的一個重要設計原則就是要求Codec驅動是平臺無關的，它包含了一些音訊的控制元件（Controls），音訊介面，DAMP（動態音訊電源管理）的定義和某些Codec IO功能。為了保證硬體無關性，任何特定於平臺和機器的程式碼都要移到Platform和Machine驅動中。所有的Codec驅動都要提供以下特性：

o Codec DAI 和 PCM的配置資訊；

o Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）；

o Mixer和其他的音訊控制元件；

o Codec的ALSA音訊操作介面；

也可以增加提供以下功能：

o DAPM描述資訊；

o DAPM事件處理程式；

o DAC數字靜音控制

• Platform驅動 它包含了該SoC平臺的音訊DMA和音訊介面的配置和控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何與板子或機器相關的程式碼。

• Machine驅動 Machine驅動負責處理機器特有的一些控制元件和音訊事件（例如，當播放音訊時，需要先行開啟一個放大器）；單獨的Platform和Codec驅動是不能工作的，它必須由Machine驅動把它們結合在一起才能完成整個裝置的音訊處理工作。

4. CLASS SOC

整個ASoC是由一些列struct組成，要搞清楚ASoC的工作機理，必須要理解這一系列struct之間的關係和作用，下面的關係圖展示了ASoC中重要的資料結構之間的關聯方式：

Kernel 3.0中的ASoC資料結構

通過snd_soc_card結構，又引出了Machine驅動的另外兩個個數據結構：

snd_soc_dai_link（例項：smdk_dai[] ）

snd_soc_ops（例項：smdk_ops ）

snd_soc_dai_link看名字就知道，很明顯它是起耦合連結作用的。它指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai的名字，稍後Machine驅動將會利用這些名字去匹配已經在系統中註冊的platform，codec，dai。

snd_soc_ops連線Platform和Codec的dai_link對應的ops操作函式，本例就是smdk_ops，它只實現了hw_params函式：smdk_hw_params。

到此為止，主要的部分machine的平臺設備註冊我們完成了。