Linux ALSA聲卡驅動之一：ASoC架構中的Machine

前面一節的內容我們提到，ASoC被分為Machine、Platform和Codec三大部分，其中的Machine驅動負責Platform和Codec之間的耦合以及部分和設備或板子特定的代碼，再次引用上一節的內容：Machine驅動負責處理機器特有的一些控件和音頻事件（例如，當播放音頻時，需要先行打開一個放大器）；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設備的音頻處理工作。

ASoC的一切都從Machine驅動開始，包括聲卡的注冊，綁定Platform和Codec驅動等等，下面就讓我們從Machine驅動開始討論吧。

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1. 注冊Platform Device

ASoC把聲卡注冊為Platform Device，我們以裝配有WM8994的一款Samsung的開發板SMDK為例子做說明，WM8994是一顆Wolfson生產的多功能Codec芯片。

代碼的位于：/sound/soc/samsung/smdk_wm8994.c，我們關注模塊的初始化函數：

[cpp]?view plain?copy

static?int?__init?smdk_audio_init(void)??

{??

int?ret;??

smdk_snd_device?=?platform_device_alloc("soc-audio",?-1);??

if?(!smdk_snd_device)??

return?-ENOMEM;??

platform_set_drvdata(smdk_snd_device,?&smdk);??

ret?=?platform_device_add(smdk_snd_device);??

if?(ret)??

platform_device_put(smdk_snd_device);??

return?ret;??

}??

由此可見，模塊初始化時，注冊了一個名為soc-audio的Platform設備，同時把smdk設到platform_device結構的dev.drvdata字段中，這里引出了第一個數據結構snd_soc_card的實例smdk，他的定義如下：

[cpp]?view plain?copy

static?struct?snd_soc_dai_link?smdk_dai[]?=?{??

{?/*?Primary?DAI?i/f?*/??

.name?=?"WM8994?AIF1",??

.stream_name?=?"Pri_Dai",??

.cpu_dai_name?=?"samsung-i2s.0",??

.codec_dai_name?=?"wm8994-aif1",??

.platform_name?=?"samsung-audio",??

.codec_name?=?"wm8994-codec",??

.init?=?smdk_wm8994_init_paiftx,??

.ops?=?&smdk_ops,??

},?{?/*?Sec_Fifo?Playback?i/f?*/??

.name?=?"Sec_FIFO?TX",??

.stream_name?=?"Sec_Dai",??

.cpu_dai_name?=?"samsung-i2s.4",??

.codec_dai_name?=?"wm8994-aif1",??

.platform_name?=?"samsung-audio",??

.codec_name?=?"wm8994-codec",??

.ops?=?&smdk_ops,??

},??

};??

static?struct?snd_soc_card?smdk?=?{??

.name?=?"SMDK-I2S",??

.owner?=?THIS_MODULE,??

.dai_link?=?smdk_dai,??

.num_links?=?ARRAY_SIZE(smdk_dai),??

};??

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（實例：smdk_dai[] ）

snd_soc_ops（實例：smdk_ops ）

其中，snd_soc_dai_link中，指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai的名字，稍后Machine驅動將會利用這些名字去匹配已經在系統中注冊的platform，codec，dai，這些注冊的部件都是在另外相應的Platform驅動和Codec驅動的代碼文件中定義的，這樣看來，Machine驅動的設備初始化代碼無非就是選擇合適Platform和Codec以及dai，用他們填充以上幾個數據結構，然后注冊Platform設備即可。當然還要實現連接Platform和Codec的dai_link對應的ops實現，本例就是smdk_ops，它只實現了hw_params函數：smdk_hw_params。

2. 注冊Platform Driver

按照Linux的設備模型，有platform_device，就一定會有platform_driver。ASoC的platform_driver在以下文件中定義：sound/soc/soc-core.c。

還是先從模塊的入口看起：

[cpp]?view plain?copy

static?int?__init?snd_soc_init(void)??

{??

......??

return?platform_driver_register(&soc_driver);??

}??

soc_driver的定義如下：

[cpp]?view plain?copy

/*?ASoC?platform?driver?*/??

static?struct?platform_driver?soc_driver?=?{??

.driver?????=?{??

.name???????=?"soc-audio",??

.owner??????=?THIS_MODULE,??

.pm?????=?&soc_pm_ops,??

},??

.probe??????=?soc_probe,??

.remove?????=?soc_remove,??

};??

我們看到platform_driver的name字段為soc-audio，正好與platform_device中的名字相同，按照Linux的設備模型，platform總線會匹配這兩個名字相同的device和driver，同時會觸發soc_probe的調用，它正是整個ASoC驅動初始化的入口。

3. 初始化入口soc_probe()

soc_probe函數本身很簡單，它先從platform_device參數中取出snd_soc_card，然后調用snd_soc_register_card，通過snd_soc_register_card，為snd_soc_pcm_runtime數組申請內存，每一個dai_link對應snd_soc_pcm_runtime數組的一個單元，然后把snd_soc_card中的dai_link配置復制到相應的snd_soc_pcm_runtime中，最后，大部分的工作都在snd_soc_instantiate_card中實現，下面就看看snd_soc_instantiate_card做了些什么：

該函數首先利用card->instantiated來判斷該卡是否已經實例化，如果已經實例化則直接返回，否則遍歷每一對dai_link，進行codec、platform、dai的綁定工作，下只是代碼的部分選節，詳細的代碼請直接參考完整的代碼樹。

[cpp]?view plain?copy

/*?bind?DAIs?*/??

for?(i?=?0;?i?num_links;?i++)??

soc_bind_dai_link(card,?i);??

ASoC定義了三個全局的鏈表頭變量：codec_list、dai_list、platform_list，系統中所有的Codec、DAI、Platform都在注冊時連接到這三個全局鏈表上。soc_bind_dai_link函數逐個掃描這三個鏈表，根據card->dai_link[]中的名稱進行匹配，匹配后把相應的codec，dai和platform實例賦值到card->rtd[]中（snd_soc_pcm_runtime）。經過這個過程后，snd_soc_pcm_runtime：（card->rtd）中保存了本Machine中使用的Codec，DAI和Platform驅動的信息。

snd_soc_instantiate_card接著初始化Codec的寄存器緩存，然后調用標準的alsa函數創建聲卡實例：?

[cpp]?view plain?copy

/*?card?bind?complete?so?register?a?sound?card?*/??

ret?=?snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1,?SNDRV_DEFAULT_STR1,??

card->owner,?0,?&card->snd_card);??

card->snd_card->dev?=?card->dev;??

card->dapm.bias_level?=?SND_SOC_BIAS_OFF;??

card->dapm.dev?=?card->dev;??

card->dapm.card?=?card;??

list_add(&card->dapm.list,?&card->dapm_list);??

然后，依次調用各個子結構的probe函數：

[cpp]?view plain?copy

/*?initialise?the?sound?card?only?once?*/??

if?(card->probe)?{??

ret?=?card->probe(card);??

if?(ret?

goto?card_probe_error;??

}??

/*?early?DAI?link?probe?*/??

for?(order?=?SND_SOC_COMP_ORDER_FIRST;?order?<=?SND_SOC_COMP_ORDER_LAST;??

order++)?{??

for?(i?=?0;?i?num_links;?i++)?{??

ret?=?soc_probe_dai_link(card,?i,?order);??

if?(ret?

pr_err("asoc:?failed?to?instantiate?card?%s:?%d ",??

card->name,?ret);??

goto?probe_dai_err;??

}??

for?(i?=?0;?i?num_aux_devs;?i++)?{??

ret?=?soc_probe_aux_dev(card,?i);??

if?(ret?

pr_err("asoc:?failed?to?add?auxiliary?devices?%s:?%d ",??

card->name,?ret);??

goto?probe_aux_dev_err;??

}??

在上面的soc_probe_dai_link()函數中做了比較多的事情，把他展開繼續討論：

[cpp]?view plain?copy

static?int?soc_probe_dai_link(struct?snd_soc_card?*card,?int?num,?int?order)??

{??

......??

/*?set?default?power?off?timeout?*/??

rtd->pmdown_time?=?pmdown_time;??

/*?probe?the?cpu_dai?*/??

if?(!cpu_dai->probed?&&??

cpu_dai->driver->probe_order?==?order)?{??

if?(cpu_dai->driver->probe)?{??

ret?=?cpu_dai->driver->probe(cpu_dai);??

}??

cpu_dai->probed?=?1;??

/*?mark?cpu_dai?as?probed?and?add?to?card?dai?list?*/??

list_add(&cpu_dai->card_list,?&card->dai_dev_list);??

}??

/*?probe?the?CODEC?*/??

if?(!codec->probed?&&??

codec->driver->probe_order?==?order)?{??

ret?=?soc_probe_codec(card,?codec);??

}??

/*?probe?the?platform?*/??

if?(!platform->probed?&&??

platform->driver->probe_order?==?order)?{??

ret?=?soc_probe_platform(card,?platform);??

}??

/*?probe?the?CODEC?DAI?*/??

if?(!codec_dai->probed?&&?codec_dai->driver->probe_order?==?order)?{??

if?(codec_dai->driver->probe)?{??

ret?=?codec_dai->driver->probe(codec_dai);??

}??

/*?mark?codec_dai?as?probed?and?add?to?card?dai?list?*/??

codec_dai->probed?=?1;??

list_add(&codec_dai->card_list,?&card->dai_dev_list);??

}??

/*?complete?DAI?probe?during?last?probe?*/??

if?(order?!=?SND_SOC_COMP_ORDER_LAST)??

return?0;??

ret?=?soc_post_component_init(card,?codec,?num,?0);??

if?(ret)??

return?ret;??

......??

/*?create?the?pcm?*/??

ret?=?soc_new_pcm(rtd,?num);??

........??

return?0;??

}??

該函數出了挨個調用了codec，dai和platform驅動的probe函數外，在最后還調用了soc_new_pcm()函數用于創建標準alsa驅動的pcm邏輯設備。現在把該函數的部分代碼也貼出來：

[cpp]?view plain?copy

/*?create?a?new?pcm?*/??

int?soc_new_pcm(struct?snd_soc_pcm_runtime?*rtd,?int?num)??

{??

......??

struct?snd_pcm_ops?*soc_pcm_ops?=?&rtd->ops;??

soc_pcm_ops->open????=?soc_pcm_open;??

soc_pcm_ops->close???=?soc_pcm_close;??

soc_pcm_ops->hw_params???=?soc_pcm_hw_params;??

soc_pcm_ops->hw_free?=?soc_pcm_hw_free;??

soc_pcm_ops->prepare?=?soc_pcm_prepare;??

soc_pcm_ops->trigger?=?soc_pcm_trigger;??

soc_pcm_ops->pointer?=?soc_pcm_pointer;??

ret?=?snd_pcm_new(rtd->card->snd_card,?new_name,??

num,?playback,?capture,?&pcm);??

/*?DAPM?dai?link?stream?work?*/??

INIT_DELAYED_WORK(&rtd->delayed_work,?close_delayed_work);??

rtd->pcm?=?pcm;??

pcm->private_data?=?rtd;??

if?(platform->driver->ops)?{??

soc_pcm_ops->mmap?=?platform->driver->ops->mmap;??

soc_pcm_ops->pointer?=?platform->driver->ops->pointer;??

soc_pcm_ops->ioctl?=?platform->driver->ops->ioctl;??

soc_pcm_ops->copy?=?platform->driver->ops->copy;??

soc_pcm_ops->silence?=?platform->driver->ops->silence;??

soc_pcm_ops->ack?=?platform->driver->ops->ack;??

soc_pcm_ops->page?=?platform->driver->ops->page;??

}??

if?(playback)??

snd_pcm_set_ops(pcm,?SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK,?soc_pcm_ops);??

if?(capture)??

snd_pcm_set_ops(pcm,?SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE,?soc_pcm_ops);??

if?(platform->driver->pcm_new)?{??

ret?=?platform->driver->pcm_new(rtd);??

if?(ret?

pr_err("asoc:?platform?pcm?constructor?failed ");??

return?ret;??

}??

pcm->private_free?=?platform->driver->pcm_free;??

return?ret;??

}??

該函數首先初始化snd_soc_runtime中的snd_pcm_ops字段，也就是rtd->ops中的部分成員，例如open，close，hw_params等，緊接著調用標準alsa驅動中的創建pcm的函數snd_pcm_new()創建聲卡的pcm實例，pcm的private_data字段設置為該runtime變量rtd，然后用platform驅動中的snd_pcm_ops替換部分pcm中的snd_pcm_ops字段，最后，調用platform驅動的pcm_new回調，該回調實現該platform下的dma內存申請和dma初始化等相關工作。到這里，聲卡和他的pcm實例創建完成。

回到snd_soc_instantiate_card函數，完成snd_card和snd_pcm的創建后，接著對dapm和dai支持的格式做出一些初始化合設置工作后，調用了?card->late_probe(card)進行一些最后的初始化合設置工作，最后則是調用標準alsa驅動的聲卡注冊函數對聲卡進行注冊：

[cpp]?view plain?copy

if?(card->late_probe)?{??

ret?=?card->late_probe(card);??

if?(ret?

dev_err(card->dev,?"%s?late_probe()?failed:?%d ",??

card->name,?ret);??

goto?probe_aux_dev_err;??

}??

snd_soc_dapm_new_widgets(&card->dapm);??

if?(card->fully_routed)??

list_for_each_entry(codec,?&card->codec_dev_list,?card_list)??

snd_soc_dapm_auto_nc_codec_pins(codec);??