Linux ALSA声卡驱动之四Control设备的创建.docx
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LinuxALSA声卡驱动之四Control设备的创建
LinuxALSA声卡驱动之四:
Control设备的创建
Control接口
Control接口主要让用户空间的应用程序(alsa-lib)可以访问和控制音频codec芯片中的多路开关,滑动控件等。
对于Mixer(混音)来说,Control接口显得尤为重要,从ALSA0.9.x版本开始,所有的mixer工作都是通过control接口的API来实现的。
ALSA已经为AC97定义了完整的控制接口模型,如果你的Codec芯片只支持AC97接口,你可以不用关心本节的内容。
定义了所有的ControlAPI。
如果你要为你的codec实现自己的controls,请在代码中包含该头文件。
Controls的定义
要自定义一个Control,我们首先要定义3各回调函数:
info,get和put。
然后,定义一个snd_kcontrol_new结构:
[c-sharp]viewplaincopy
1.static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
2. .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,
3. .name = "PCM Playback Switch",
4. .index = 0,
5. .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,
6. .private_value = 0xffff,
7. .info = my_control_info,
8. .get = my_control_get,
9. .put = my_control_put
10.};
iface字段指出了control的类型,alsa定义了几种类型(SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX),常用的类型是MIXER,当然也可以定义属于全局的CARD类型,也可以定义属于某类设备的类型,例如HWDEP,PCMRAWMIDI,TIMER等,这时需要在device和subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号。
name字段是该control的名字,从ALSA0.9.x开始,control的名字是变得比较重要,因为control的作用是按名字来归类的。
ALSA已经预定义了一些control的名字,我们再ControlName一节详细讨论。
index字段用于保存该control的在该卡中的编号。
如果声卡中有不止一个codec,每个codec中有相同名字的control,这时我们可以通过index来区分这些controls。
当index为0时,则可以忽略这种区分策略。
access字段包含了该control的访问类型。
每一个bit代表一种访问类型,这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。
private_value字段包含了一个任意的长整数类型值。
该值可以通过info,get,put这几个回调函数访问。
你可以自己决定如何使用该字段,例如可以把它拆分成多个位域,又或者是一个指针,指向某一个数据结构。
tlv字段为该control提供元数据。
Control的名字
control的名字需要遵循一些标准,通常可以分成3部分来定义control的名字:
源--方向--功能。
∙源,可以理解为该control的输入端,alsa已经预定义了一些常用的源,例如:
Master,PCM,CD,Line等等。
∙方向,代表该control的数据流向,例如:
Playback,Capture,Bypass,BypassCapture等等,也可以不定义方向,这时表示该Control是双向的(playback和capture)。
∙功能,根据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 "CaptureSource","CaptureVolume","CaptureSwitch",它们用于全局的capturesource,switch和volume。
同理,"PlaybackVolume","PlaybackSwitch",它们用于全局的输出switch和volume。
∙Tone-controles 音调控制的开关和音量命名为:
ToneControl-XXX,例如,"ToneControl-Switch","ToneControl-Bass","ToneControl-Center"。
∙3Dcontrols 3D控件的命名规则:
,"3DControl-Switch","3DControl-Center","3DControl-Space"。
∙Micboost 麦克风音量加强控件命名为:
"MicBoost"或"MicBoost(6dB)"。
访问标志(ACCESSFlags)
Access字段是一个bitmask,它保存了改control的访问类型。
默认的访问类型是:
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,表明该control支持读和写操作。
如果access字段没有定义(.access==0),此时也认为是READWRITE类型。
如果是一个只读control,access应该设置为:
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ,这时,我们不必定义put回调函数。
类似地,如果是只写control,access应该设置为:
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE,这时,我们不必定义get回调函数。
如果control的值会频繁地改变(例如:
电平表),我们可以使用VOLATILE类型,这意味着该control会在没有通知的情况下改变,应用程序应该定时地查询该control的值。
回调函数
info回调函数
info回调函数用于获取control的详细信息。
它的主要工作就是填充通过参数传入的snd_ctl_elem_info对象,以下例子是一个具有单个元素的boolean型control的info回调:
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_mono_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo)
3.{
4. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;
5. uinfo->count = 1;
6. uinfo->value.integer.min = 0;
7. uinfo->value.integer.max = 1;
8. return 0;
9.}
type字段指出该control的值类型,值类型可以是BOOLEAN,INTEGER,ENUMERATED,BYTES,IEC958和INTEGER64之一。
count字段指出了改control中包含有多少个元素单元,比如,立体声的音量control左右两个声道的音量值,它的count字段等于2。
value字段是一个联合体(union),value的内容和control的类型有关。
其中,boolean和integer类型是相同的。
ENUMERATED类型有些特殊。
它的value需要设定一个字符串和字符串的索引,请看以下例子:
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_enum_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,
2.struct snd_ctl_elem_info *uinfo)
3.{
4. static char *texts[4] = {
5. "First", "Second", "Third", "Fourth"
6. };
7. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;
8. uinfo->count = 1;
9. uinfo->value.enumerated.items = 4;
10. if (uinfo->value.enumerated.item > 3)
11. uinfo->value.enumerated.item = 3;
12. strcpy(uinfo->value.enumerated.name,
13. texts[uinfo->value.enumerated.item]);
14. return 0;
15.}
alsa已经为我们实现了一些通用的info回调函数,例如:
snd_ctl_boolean_mono_info(),snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。
get回调函数
该回调函数用于读取control的当前值,并返回给用户空间的应用程序。
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)
3.{
4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
5. ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value(chip);
6. return 0;
7.}
value字段的赋值依赖于control的类型(如同info回调)。
很多声卡的驱动利用它存储硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask,这时,private_value字段可以按以下例子进行设置:
.private_value=reg|(shift<<16)|(mask<<24);
然后,get回调函数可以这样实现:
staticintsnd_sbmixer_get_single(structsnd_kcontrol*kcontrol,
structsnd_ctl_elem_value*ucontrol)
{
intreg=kcontrol->private_value&0xff;
intshift=(kcontrol->private_value>>16)&0xff;
intmask=(kcontrol->private_value>>24)&0xff;
....
//根据以上的值读取相应寄存器的值并填入value中
}
如果control的count字段大于1,表示control有多个元素单元,get回调函数也应该为value填充多个数值。
put回调函数
put回调函数用于把应用程序的控制值设置到control中。
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)
3.{
4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
5. int changed = 0;
6. if (chip->current_value !
=
7. ucontrol->value.integer.value[0]) {
8. change_current_value(chip,
9. ucontrol->value.integer.value[0]);
10. changed = 1;
11. }
12. return changed;
13.}
如上述例子所示,当control的值被改变时,put回调必须要返回1,如果值没有被改变,则返回0。
如果发生了错误,则返回一个负数的错误号。
和get回调一样,当control的count大于1时,put回调也要处理多个control中的元素值。
创建Controls
当把以上讨论的内容都准备好了以后,我们就可以创建我们自己的control了。
alsa-driver为我们提供了两个用于创建control的API:
∙snd_ctl_new1()
∙snd_ctl_add()
我们可以用以下最简单的方式创建control:
[c-sharp]viewplaincopy
1.err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));
2.if (err < 0)
3. return err;
在这里,my_control是一个之前定义好的snd_kcontrol_new对象,chip对象将会被赋值在kcontrol->private_data字段,该字段可以在回调函数中访问。
snd_ctl_new1()会分配一个新的snd_kcontrol实例,并把my_control中相应的值复制到该实例中,所以,在定义my_control时,通常我们可以加上__devinitdata前缀。
snd_ctl_add则把该control绑定到声卡对象card当中。
元数据(Metadata)
很多mixercontrol需要提供以dB为单位的信息,我们可以使用DECLARE_TLV_xxx宏来定义一些包含这种信息的变量,然后把control的tlv.p字段指向这些变量,最后,在access字段中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ标志,就像这样:
staticDECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control,-4050,150,0);
staticstructsnd_kcontrol_newmy_control__devinitdata={
...
.access=SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE|
SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,
...
.tlv.p=db_scale_my_control,
};
DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定义的mixercontrol,它所代表的值按一个固定的dB值的步长变化。
该宏的第一个参数是要定义变量的名字,第二个参数是最小值,以0.01dB为单位。
第三个参数是变化的步长,也是以0.01dB为单位。
如果该control处于最小值时会做出mute时,需要把第四个参数设为1。
DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定义的mixercontrol,它的输出随值的变化而线性变化。
该宏的第一个参数是要定义变量的名字,第二个参数是最小值,以0.01dB为单位。
第二个参数是最大值,以0.01dB为单位。
如果该control处于最小值时会做出mute时,需要把第二个参数设为TLV_DB_GAIN_MUTE。
这两个宏实际上就是定义一个整形数组,所谓tlv,就是Type-Lenght-Value的意思,数组的第0各元素代表数据的类型,第1个元素代表数据的长度,第三个元素和之后的元素保存该变量的数据。
Control设备的建立
Control设备和PCM设备一样,都属于声卡下的逻辑设备。
用户空间的应用程序通过alsa-lib访问该Control设备,读取或控制control的控制状态,从而达到控制音频Codec进行各种Mixer等控制操作。
Control设备的创建过程大体上和PCM设备的创建过程相同。
详细的创建过程可以参考本博的另一篇文章:
Linux音频驱动之三:
PCM设备的创建。
下面我们只讨论有区别的地方。
我们需要在我们的驱动程序初始化时主动调用snd_pcm_new()函数创建pcm设备,而control设备则在snd_card_create()内被创建,snd_card_create()通过调用snd_ctl_create()函数创建control设备节点。
所以我们无需显式地创建control设备,只要建立声卡,control设备被自动地创建。
和pcm设备一样,control设备的名字遵循一定的规则:
controlCxx,这里的xx代表声卡的编号。
我们也可以通过代码正是这一点,下面的是snd_ctl_dev_register()函数的代码:
[c-sharp]viewplaincopy
1./*
2. * registration of the control device
3. */
4.static int snd_ctl_dev_register(struct snd_device *device)
5.{
6. struct snd_card *card = device->device_data;
7. int err, cardnum;
8. char name[16];
9.
10. if (snd_BUG_ON(!
card))
11. return -ENXIO;
12. cardnum = card->number;
13. if (snd_BUG_ON(cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS))
14. return -ENXIO;
15. /* control设备的名字 */
16. sprintf(name, "controlC%i", cardnum);
17. if ((err = snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL, card, -1,
18. &snd_ctl_f_ops, card, name)) < 0)
19. return err;
20. return 0;
21.}
snd_ctl_dev_register()函数会在snd_card_register()中,即声卡的注册阶段被调用。
注册完成后,control设备的相关信息被保存在snd_minors[]数组中,用control设备的此设备号作索引,即可在snd_minors[]数组中找出相关的信息。
注册完成后的数据结构关系可以用下图进行表述:
control设备的操作函数入口
用户程序需要打开control设备时,驱动程序通过snd_minors[]全局数组和此设备号,可以获得snd_ctl_f_ops结构中的各个回调函数,然后通过这些回调函数访问control中的信息和数据(最终会调用control的几个回调函数get,put,info)。
详细的代码我就不贴了,大家可以读一下代码:
/sound/core/control.c。