Linux ALSA声卡驱动之七:ASoC架构中的Codec
来源:互联网 发布:2017怎么利用网络挣钱 编辑:程序博客网 时间:2024/05/12 06:18
1. Codec简介
在移动设备中,Codec的作用可以归结为4种,分别是:
- 对PCM等信号进行D/A转换,把数字的音频信号转换为模拟信号
- 对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换,把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号
- 对音频通路进行控制,比如播放音乐,收听调频收音机,又或者接听电话时,音频信号在codec内的流通路线是不一样的
- 对音频信号做出相应的处理,例如音量控制,功率放大,EQ控制等等
ASoC对Codec的这些功能都定义好了一些列相应的接口,以方便地对Codec进行控制。ASoC对Codec驱动的一个基本要求是:驱动程序的代码必须要做到平台无关性,以方便同一个Codec的代码不经修改即可用在不同的平台上。以下的讨论基于wolfson的Codec芯片WM8994,kernel的版本3.3.x。
2. ASoC中对Codec的数据抽象
/* SoC Audio Codec device */struct snd_soc_codec {const char *name; /* Codec的名字*/struct device *dev; /* 指向Codec设备的指针 */const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱动的指针 */struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动的card实例 */int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数,目前越来越多的Codec带有多个I2S或者是PCM接口 */int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 *//* runtime */....../* codec IO */void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制,通常和read,write字段联合使用 */enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI,SND_SOC_I2C,SND_SOC_REGMAP中的一种 */unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int); /* 读取Codec寄存器的函数 */int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int); /* 写入Codec寄存器的函数 *//* dapm */struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用于DAPM控件 */};
snd_soc_codec_driver:
/* codec driver */struct snd_soc_codec_driver {/* driver ops */int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驱动的probe函数,由snd_soc_instantiate_card回调 */int (*remove)(struct snd_soc_codec *); int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 *//* Default control and setup, added after probe() is run */const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音频控件指针 */const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指针 */const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指针 *//* codec wide operations */int (*set_sysclk)(...); /* 时钟配置函数 */int (*set_pll)(...); /* 锁相环配置函数 *//* codec IO */unsigned int (*read)(...); /* 读取codec寄存器函数 */int (*write)(...); /* 写入codec寄存器函数 */int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 *//* codec bias level */int (*set_bias_level)(...); /* 偏置电压配置函数 */};
snd_soc_dai:
/* * Digital Audio Interface (dai) runtime data. * * Holds runtime data for a DAI. */struct snd_soc_dai {const char *name; /* dai的名字 */struct device *dev; /* 设备指针 *//* driver ops */struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驱动结构的指针 *//* DAI runtime info */unsigned int capture_active:1;/* stream is in use */unsigned int playback_active:1;/* stream is in use *//* DAI DMA data */void *playback_dma_data; /* 用于管理playback dma */void *capture_dma_data; /* 用于管理capture dma *//* parent platform/codec */union {struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai,指向所绑定的平台 */struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所绑定的codec */};struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动中的crad实例 */};
snd_soc_dai_driver:
/* * Digital Audio Interface Driver. * * Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97 * operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this * structure for every DAI they have. * * This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each * interface. */struct snd_soc_dai_driver {/* DAI description */const char *name; /* dai驱动名字 *//* DAI driver callbacks */int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驱动的probe函数,由snd_soc_instantiate_card回调 */int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai); int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 电源管理 */int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai); /* ops */const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的snd_soc_dai_ops结构 *//* DAI capabilities */struct snd_soc_pcm_stream capture; /* 描述capture的能力 */struct snd_soc_pcm_stream playback; /* 描述playback的能力 */};
snd_soc_dai_ops用于实现该dai的控制盒参数配置:
struct snd_soc_dai_ops {/* * DAI clocking configuration, all optional. * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params. */int (*set_sysclk)(...);int (*set_pll)(...);int (*set_clkdiv)(...);/* * DAI format configuration * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params. */int (*set_fmt)(...);int (*set_tdm_slot)(...);int (*set_channel_map)(...);int (*set_tristate)(...);/* * DAI digital mute - optional. * Called by soc-core to minimise any pops. */int (*digital_mute)(...);/* * ALSA PCM audio operations - all optional. * Called by soc-core during audio PCM operations. */int (*startup)(...);void (*shutdown)(...);int (*hw_params)(...);int (*hw_free)(...);int (*prepare)(...);int (*trigger)(...);/* * For hardware based FIFO caused delay reporting. * Optional. */snd_pcm_sframes_t (*delay)(...);};
3. Codec的注册
static struct platform_driver wm8994_codec_driver = {.driver = { .name = "wm8994-codec", .owner = THIS_MODULE, },.probe = wm8994_probe,.remove = __devexit_p(wm8994_remove),};module_platform_driver(wm8994_codec_driver);
有platform driver,必定会有相应的platform device,这个platform device的来源后面再说,显然,platform driver注册后,probe回调将会被调用,这里是wm8994_probe函数:
static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device *pdev){return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_dev_wm8994,wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));}
其中,soc_codec_dev_wm8994和wm8994_dai的定义如下(代码中定义了3个dai,这里只列出第一个):
static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_wm8994 = {.probe =wm8994_codec_probe,.remove =wm8994_codec_remove,.suspend =wm8994_suspend,.resume =wm8994_resume,.set_bias_level = wm8994_set_bias_level,.reg_cache_size= WM8994_MAX_REGISTER,.volatile_register = wm8994_soc_volatile,};
static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = {{.name = "wm8994-aif1",.id = 1,.playback = {.stream_name = "AIF1 Playback",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rates = WM8994_RATES,.formats = WM8994_FORMATS,},.capture = {.stream_name = "AIF1 Capture",.channels_min = 1,.channels_max = 2,.rates = WM8994_RATES,.formats = WM8994_FORMATS, },.ops = &wm8994_aif1_dai_ops,},......}
可见,Codec驱动的第一个步骤就是定义snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver的实例,然后调用snd_soc_register_codec函数对Codec进行注册。进入snd_soc_register_codec函数看看:
codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
确定codec的名字,这个名字很重要,Machine驱动定义的snd_soc_dai_link中会指定每个link的codec和dai的名字,进行匹配绑定时就是通过和这里的名字比较,从而找到该Codec的!
/* create CODEC component name */codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);
codec->write = codec_drv->write;codec->read = codec_drv->read;codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;codec->readable_register = codec_drv->readable_register;codec->writable_register = codec_drv->writable_register;codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;codec->dapm.dev = dev;codec->dapm.codec = codec;codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event;codec->dev = dev;codec->driver = codec_drv;codec->num_dai = num_dai;
在做了一些寄存器缓存的初始化和配置工作后,通过snd_soc_register_dais函数对本Codec的dai进行注册:
/* register any DAIs */if (num_dai) {ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);if (ret < 0)goto fail;}
最后,它把codec实例链接到全局链表codec_list中,并且调用snd_soc_instantiate_cards是函数触发Machine驱动进行一次匹配绑定操作:
list_add(&codec->list, &codec_list);snd_soc_instantiate_cards();
上面的snd_soc_register_dais函数其实也是和snd_soc_register_codec类似,显示为每个snd_soc_dai实例分配内存,确定dai的名字,用snd_soc_dai_driver实例的字段对它进行必要初始化,最后把该dai链接到全局链表dai_list中,和Codec一样,最后也会调用snd_soc_instantiate_cards函数触发一次匹配绑定的操作。
图3.1 dai的注册
4. mfd设备
前面已经提到,codec驱动把自己注册为一个platform driver,那对应的platform device在哪里定义?答案是在以下代码文件中:/drivers/mfd/wm8994-core.c。
WM8994本身具备多种功能,除了codec外,它还有作为LDO和GPIO使用,这几种功能共享一些IO和中断资源,linux为这种设备提供了一套标准的实现方法:mfd设备。其基本思想是为这些功能的公共部分实现一个父设备,以便共享某些系统资源和功能,然后每个子功能实现为它的子设备,这样既共享了资源和代码,又能实现合理的设备层次结构,主要利用到的API就是:mfd_add_devices(),mfd_remove_devices(),mfd_cell_enable(),mfd_cell_disable(),mfd_clone_cell()。
回到wm8994-core.c中,因为WM8994使用I2C进行内部寄存器的存取,它首先注册了一个I2C驱动
static struct i2c_driver wm8994_i2c_driver = {.driver = {.name = "wm8994",.owner = THIS_MODULE,.pm = &wm8994_pm_ops,.of_match_table = wm8994_of_match,},.probe = wm8994_i2c_probe,.remove = wm8994_i2c_remove,.id_table = wm8994_i2c_id,};static int __init wm8994_i2c_init(void){int ret;ret = i2c_add_driver(&wm8994_i2c_driver);if (ret != 0)pr_err("Failed to register wm8994 I2C driver: %d\n", ret);return ret;}module_init(wm8994_i2c_init);
进入wm8994_i2c_probe()函数,它先申请了一个wm8994结构的变量,该变量被作为这个I2C设备的driver_data使用,上面已经讲过,codec作为它的子设备,将会取出并使用这个driver_data。接下来,本函数利用regmap_init_i2c()初始化并获得一个regmap结构,该结构主要用于后续基于regmap机制的寄存器I/O,关于regmap我们留在后面再讲。最后,通过wm8994_device_init()来添加mfd子设备:
static int wm8994_i2c_probe(struct i2c_client *i2c, const struct i2c_device_id *id){struct wm8994 *wm8994;int ret;wm8994 = devm_kzalloc(&i2c->dev, sizeof(struct wm8994), GFP_KERNEL);i2c_set_clientdata(i2c, wm8994);wm8994->dev = &i2c->dev;wm8994->irq = i2c->irq;wm8994->type = id->driver_data;wm8994->regmap = regmap_init_i2c(i2c, &wm8994_base_regmap_config);return wm8994_device_init(wm8994, i2c->irq);}
继续进入wm8994_device_init()函数,它首先为两个LDO添加mfd子设备:
/* Add the on-chip regulators first for bootstrapping */ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1, wm8994_regulator_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_regulator_devs), NULL, 0);
因为WM1811,WM8994,WM8958三个芯片功能类似,因此这三个芯片都使用了WM8994的代码,所以wm8994_device_init()接下来根据不同的芯片型号做了一些初始化动作,这部分的代码就不贴了。接着,从platform_data中获得部分配置信息:
if (pdata) {wm8994->irq_base = pdata->irq_base;wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base;/* GPIO configuration is only applied if it's non-zero */......}
最后,初始化irq,然后添加codec子设备和gpio子设备:
wm8994_irq_init(wm8994);ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1, wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs), NULL, 0);
经过以上这些处理后,作为父设备的I2C设备已经准备就绪,它的下面挂着4个子设备:ldo-0,ldo-1,codec,gpio。其中,codec子设备的加入,它将会和前面所讲codec的platform driver匹配,触发probe回调完成下面所说的codec驱动的初始化工作。
5. Codec初始化
图5.1 wm8994_codec_probe
- 取出父设备的driver_data,其实就是上一节的wm8994结构变量,取出其中的regmap字段,复制到codec的control_data字段中;
- 申请一个wm8994_priv私有数据结构,并把它设为codec设备的driver_data;
- 通过snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io,完成这一步后,就可以使用API:snd_soc_read(),snd_soc_write()对codec的寄存器进行读写了;
- 把父设备的driver_data(struct wm8994)和platform_data保存到私有结构wm8994_priv中;
- 因为要同时支持3个芯片型号,这里要根据芯片的型号做一些特定的初始化工作;
- 申请必要的几个中断;
- 设置合适的偏置电平;
- 通过snd_soc_update_bits修改某些寄存器;
- 根据父设备的platform_data,完成特定于平台的初始化配置;
- 添加必要的control,dapm部件进而dapm路由信息;
至此,codec驱动的初始化完成。
6. regmap-io
- 为codec定义一个regmap_config结构实例,指定codec寄存器的地址和数据位等信息;
- 根据codec的控制总线类型,调用以下其中一个函数,得到一个指向regmap结构的指针:
- struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config);
- struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *dev, const struct regmap_config *config);
- struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config);
- 把获得的regmap结构指针赋值给codec->control_data;
- 调用soc-io的api:snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap进行关联;
转自:http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/7283833
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