ALSA之snd_kcontrol探究

转自http://blog.csdn.net/sepnic/article/details/6150723#comments

control控制接口

控制接口对于许多开关(switch)和调节器(slider)应用广泛，它能被用户空间存取，从而读写CODEC相关寄存器。control的主要用于mixer。它用snd_kcontrol_new结构体描述。

snd_kcontrol_new

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1. struct snd_kcontrol_new {    
2.     snd_ctl_elem_iface_t iface; /* interface identifier */    
3.     unsigned int device;        /* device/client number */    
4.     unsigned int subdevice;     /* subdevice (substream) number */    
5.     unsigned char *name;        /* ASCII name of item */    
6.     unsigned int index;     /* index of item */    
7.     unsigned int access;        /* access rights */    
8.     unsigned int count;     /* count of same elements */    
9.     snd_kcontrol_info_t *info;    
10.     snd_kcontrol_get_t *get;    
11.     snd_kcontrol_put_t *put;    
12.     union {    
13.         snd_kcontrol_tlv_rw_t *c;    
14.         const unsigned int *p;    
15.     } tlv;    
16.     unsigned long private_value;    
17. };  

struct snd_kcontrol_new {      snd_ctl_elem_iface_t iface; /* interface identifier */      unsigned int device;        /* device/client number */      unsigned int subdevice;     /* subdevice (substream) number */      unsigned char *name;        /* ASCII name of item */      unsigned int index;     /* index of item */      unsigned int access;        /* access rights */      unsigned int count;     /* count of same elements */      snd_kcontrol_info_t *info;      snd_kcontrol_get_t *get;      snd_kcontrol_put_t *put;      union {          snd_kcontrol_tlv_rw_t *c;          const unsigned int *p;      } tlv;      unsigned long private_value;  };

iface字段定义了control的类型，形式为SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX，对于mixer是SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER，对于不属于mixer的全局控制，使用CARD；如果关联到某类设备，则是PCM、RAWMIDI、TIMER或SEQUENCER。在这里，我们主要关注mixer。

name字段是名称标识，这个字段非常重要，因为control的作用由名称来区分，对于名称相同的control，则使用index区分。下面会详细介绍上层应用如何根据name名称标识来找到底层相应的control。

name定义的标准是“SOURCE DIRECTION FUNCTION”即“源 方向 功能”，SOURCE定义了control的源，如“Master”、“PCM”等；DIRECTION 则为“Playback”、“Capture”等，如果DIRECTION忽略，意味着Playback和capture双向；FUNCTION则可以是“Switch”、“Volume”和“Route”等。

上层也可以根据numid来找到对应的control，snd_ctl_find_id()也是优先判断上层是否传递了numid，是则直接返回这个numid对应的control。用户层设置numid和control的关联时，可用alsa-lib的snd_mixer_selem_set_enum_item()函数。snd_kcontrol_new结构体并没有numid这个成员，是因为numid是系统自动管理的，原则是该control的注册次序，保存到snd_ctl_elem_value结构体中。

access字段是访问控制权限。SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ意味着只读，这时put()函数不必实现；SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE意味着只写，这时get()函数不必实现。若control值频繁变化，则需定义 VOLATILE标志。当control处于非激活状态时，应设置INACTIVE标志。

private_value字段包含1个长整型值，可以通过它给info()、get()和put()函数传递参数。

kcontrol宏

在早期的ALSA创建一个新的control需要实现snd_kcontrol_new中的info、get和put这三个成员函数。现在较新版本的ALSA均定义了一些宏，如：

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1. #define SOC_SINGLE(xname, reg, shift, max, invert) /    
2. {   .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = xname, /    
3.     .info = snd_soc_info_volsw, .get = snd_soc_get_volsw,/    
4.     .put = snd_soc_put_volsw, /    
5.     .private_value =  SOC_SINGLE_VALUE(reg, shift, max, invert) }   

#define SOC_SINGLE(xname, reg, shift, max, invert) /  {   .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = xname, /      .info = snd_soc_info_volsw, .get = snd_soc_get_volsw,/      .put = snd_soc_put_volsw, /      .private_value =  SOC_SINGLE_VALUE(reg, shift, max, invert) } 

这个宏的对象是MIXER，对寄存器reg的位偏移shift可以设置0-max的数值。

又如：

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1. #define SOC_DOUBLE_R_TLV(xname, reg_left, reg_right, xshift, xmax, xinvert, tlv_array) /    
2. {   .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = (xname),/    
3.     .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ |/    
4.          SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,/    
5.     .tlv.p = (tlv_array), /    
6.     .info = snd_soc_info_volsw_2r, /    
7.     .get = snd_soc_get_volsw_2r, .put = snd_soc_put_volsw_2r, /    
8.     .private_value = (unsigned long)&(struct soc_mixer_control) /    
9.         {.reg = reg_left, .rreg = reg_right, .shift = xshift, /    
10.         .max = xmax, .invert = xinvert} }  

#define SOC_DOUBLE_R_TLV(xname, reg_left, reg_right, xshift, xmax, xinvert, tlv_array) /  {   .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = (xname),/      .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ |/           SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,/      .tlv.p = (tlv_array), /      .info = snd_soc_info_volsw_2r, /      .get = snd_soc_get_volsw_2r, .put = snd_soc_put_volsw_2r, /      .private_value = (unsigned long)&(struct soc_mixer_control) /          {.reg = reg_left, .rreg = reg_right, .shift = xshift, /          .max = xmax, .invert = xinvert} }

这个宏与刚才类似，但是它是对两个寄存器reg_left和reg_right进行同一操作，Codec芯片中左右声道的寄存器配置一般来说是差不多的，这就是这个宏存在的意义。

例如我们一个Playback Volume的kcontrol接口这样定义：

SOC_DOUBLE_R_TLV("Playback Volume", REG_VOL_L, REG_VOL_R, 0, 192, 0, digital_tlv)

我们仅仅需要将Volume寄存器地址及位偏移，最大值填进去即可，当然这些数据要从Codec的datasheet取得。这里Volume寄存器地址是REG_VOL_L(左声道)和REG_VOL_R(右声道)，位偏移为0，DAC Digital Gain范围是0-192(steps)。

触发过程

为了探讨这些kcontrol是如何触发的，我们以SOC_DOUBLE_R_TLV的put函数为例说明：

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1. /**  
2.  * snd_soc_put_volsw_2r - double mixer set callback  
3.  * @kcontrol: mixer control  
4.  * @ucontrol: control element information  
5.  *  
6.  * Callback to set the value of a double mixer control that spans 2 registers.  
7.  *  
8.  * Returns 0 for success.  
9.  */    
10. int snd_soc_put_volsw_2r(struct snd_kcontrol *kcontrol,    
11.     struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)    
12. {    
13.     struct soc_mixer_control *mc =    
14.         (struct soc_mixer_control *)kcontrol->private_value;    
15.     struct snd_soc_codec *codec = snd_kcontrol_chip(kcontrol);    
16.     unsigned int reg = mc->reg;    
17.     unsigned int reg2 = mc->rreg;    
18.     unsigned int shift = mc->shift;    
19.     int max = mc->max;    
20.     unsigned int mask = (1 << fls(max)) - 1;    
21.     unsigned int invert = mc->invert;    
22.     int err;    
23.     unsigned int val, val2, val_mask;    
24.     
25.     val_mask = mask << shift;    
26.     val = (ucontrol->value.integer.value[0] & mask);    
27.     val2 = (ucontrol->value.integer.value[1] & mask);    
28.      
29.     if (invert) {    
30.         val = max - val;    
31.         val2 = max - val2;    
32.     }     
33.     
34.     val = val << shift;    
35.     val2 = val2 << shift;    
36.     
37.     err = snd_soc_update_bits(codec, reg, val_mask, val);    
38.     if (err < 0)    
39.         return err;    
40.     
41.     err = snd_soc_update_bits(codec, reg2, val_mask, val2);    
42.     return err;    
43. }  

/**  * snd_soc_put_volsw_2r - double mixer set callback  * @kcontrol: mixer control  * @ucontrol: control element information  *  * Callback to set the value of a double mixer control that spans 2 registers.  *  * Returns 0 for success.  */  int snd_soc_put_volsw_2r(struct snd_kcontrol *kcontrol,      struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)  {      struct soc_mixer_control *mc =          (struct soc_mixer_control *)kcontrol->private_value;      struct snd_soc_codec *codec = snd_kcontrol_chip(kcontrol);      unsigned int reg = mc->reg;      unsigned int reg2 = mc->rreg;      unsigned int shift = mc->shift;      int max = mc->max;      unsigned int mask = (1 << fls(max)) - 1;      unsigned int invert = mc->invert;      int err;      unsigned int val, val2, val_mask;        val_mask = mask << shift;      val = (ucontrol->value.integer.value[0] & mask);      val2 = (ucontrol->value.integer.value[1] & mask);         if (invert) {          val = max - val;          val2 = max - val2;      }         val = val << shift;      val2 = val2 << shift;        err = snd_soc_update_bits(codec, reg, val_mask, val);      if (err < 0)          return err;        err = snd_soc_update_bits(codec, reg2, val_mask, val2);      return err;  }

struct snd_ctl_elem_value *ucontrol：从用户层传递下来的，这个也可以从命名看出来(kcontrol-kernel control，ucontrol-user control)；

shift是位偏移，而位掩码mask是通过宏SOC_DOUBLE_R_TLV中的xmax运算得到：unsigned int mask = (1 << fls(max)) - 1;

调用snd_soc_update_bits()->snd_soc_write()将ucontrol的value送到CODEC的寄存器上。

snd_soc_put_volsw_2r()作为一个callback函数，用户层要设置某些功能时，如改变Playback Volume：

#amixer cset numid=3,iface=MIXER,name='Playback Volume' 100

注：amixer相关用法见：http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/c4e826d82a562f3f32fa1c31.html

到内核层时，会遍历一个节点类型为struct snd_kcontrol *的链表，找到kcontrol.id.numid与3相匹配的kctl（这个过程见snd_ctl_find_id()函数），然后调用kctl.put()函数将100写到Playback Volume寄存器中。当然如果上层没有提供numid，则可根据name找到kcontrol.id.name相匹配的kctl。

从上往下的大致流程：

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1. amixer-用户层    
2.   |->snd_ctl_ioctl-系统调用    
3.        |->snd_ctl_elem_write_user-内核钩子函数    
4.             |->snd_ctl_elem_wirte-    
5.                  |->snd_ctl_find_id-遍历kcontrol链表找到name字段匹配的kctl    
6.                  |->kctl->put()-调用kctl的成员函数put()    
7.                       |->snd_soc_put_volsw_2r