alsa移植到arm linux嵌入式系统中

来源：互联网发布：老站优化关键词编辑：程序博客网时间：2024/04/27 23:36

1 alsa-lib的移植

1.1 软件包下载

alsa-lib库：进入网站http://www.alsa-project.org/选择下载，在这里下载的是alsa-lib-1.0.22.tar.bz2

假设该软件包存放在目录/home/alsa中

1.2 安装alsa-lib

安装路径

在本例中，安装路径为/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib，因此如果没有该路径中的某些目录，需要创建这些目录。

编译安装alsa-lib

执行如下操作
#cd /home/alsa/
#tar -jxv -f alsa-lib-1.0.22.tar.bz2
#cd /home/alsa/alsa-lib-1.0.22
#./configure --host=arm-linux CC=arm-linux-gcc --enable-static --enable-shared --disable-Python --prefix=/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib
//=========================================================
//---------------------------------------------------------------------------------------------------
说明：
(1) 如果需要自定义include/config.h中ALSA_CONFIG_DIR的值，可通过参数--with-configdir指定，即alsa.conf文件安装路径，默认值是--prefix指定的路径值/share/alsa/
(1) 如果需要自定义include/config.h中ALSA_PLUGIN_DIR的值，可通过参数--with-plugindir指定，即smixer的安装路径，默认值是--prefix指定的路径值/lib/alsa-lib/
//---------------------------------------------------------------------------------------------------
//=========================================================
#make
#make install
该步骤执行完成之后，alsa-lib的相关文件就会安装到pc机中configure步骤先关参数指定的路径中。

1.3 移植alsa-lib

alsa-lib编译安装完成之后，进行如下操作

(1) 将参数--prefix指定的路径值/lib下的动态库文件移植到arm linux系统的文件系统的/usr/lib/目录中
(2) 将--with-configdir指定的目录的所有内容（主要是alsa.conf）移植到arm linux系统的文件系统中的相同的目录路径中
(3) 其它内容可以移植，也快以不移植，但是如果移植，那么它们在arm linux系统中的目录路径必须和其在pc机上的安装路径相同

2 alsa-utils的移植

2.1 软件包下载

alsa-utils工具包：进入网站http://www.alsa-project.org/选择下载，在这里下载的是alsa-utils-1.0.22.tar.bz2

2.2 安装alsa-utils

安装路径
编译安装

执行如下操作：
#cd /home/alsa/
#tar -jxv -f alsa-utils-1.0.22.tar.bz2
#cd /home/alsa/alsa-utils-1.0.22/
如果pkgconfig不是默认路径（alsa-lib安装路径/lib/），则可执行如下操作重新指定：
#PKG_CONFIG_PATH="/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib/lib/pkgconfig"
继续执行如下操作
#./configure --host=arm-linux CC=arm-linux-gcc --disable-alsamixer --disable-xmlto CPPFLAGS=-I/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib/include LDFLAGS=-L/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib/lib --with-alsa-prefix=/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib/lib --with-alsa-inc-prefix=/usr/local/custom_install_arm/alsa_lib/include --prefix=/usr/local/custom_install_arm/alsa_utils
#make
#make install
该步骤完成之后，alsa-utils的相关文件就会安装到pc机中configure步骤先关参数指定的路径中。

2.3 移植alsa-utils

alsa-utils编译安装完成之后，进行如下操作
(1) 将参数--prefix指定的路径值/bin/目录中的文件移植到arm linux系统中的/usr/bin或其它目录中，如果移植到其它目录中，则需要将该目录添加到环境变量PATH指的执行路径中
(2) 将参数--prefix指定的路径值/sbin/目录中的文件移植到arm linux系统中的/usr/bin或其它目录中，如果移植到其它目录中，则需要将该目录添加到环境变量PATH指的执行路径中
(3) 参数--prefix指定的路径值/share/目录中的内容可以移植也可以不移植，如果移植，则移植到arm linux系统中的目录路径和其在pc中的安装路径相同

alsa 是在LINUX出现比较晚的音频处理库,主要是针对原有的OSS的库进行改进.性能更好,支持多个播放源等.但相应的,增加的编程的复杂性.
旧的oss是采用标准文件IO接口,设备打开采用open,声音播录是采用数据IO接口(read/write),设备的参数采用ioctl来控制.都是系统调用因此无需额外库和配置文件来操作设备.但alsa也是最终采用open/read/write/ioctl,但操作结点更多.更复杂.因此在编程中是采用额外的库来操作的.


ALSA的体系结构

官方主页 http://www.alsa-project.org/
主要跟编程相关是
alsa-lib. ALSA 应用库(最常用)
ftp://ftp.alsa-project.org/pub/lib/alsa-lib-1.0.22.tar.bz2
alsa-driver 一些常见芯片的ALSA驱动代码,一般内核会集成.
ftp://ftp.alsa-project.org/pub/driver/alsa-driver-1.0.22.1.tar.bz2
  alsa-firmware 一些DSP或ASIC的专用的微码(运在芯片之上,启动时由LINUX装入到硬件中).
ftp://ftp.alsa-project.org/pub/firmware/alsa-firmware-1.0.20.tar.bz2
alsa-utils 一般ALSA小的测试工具.如aplay/arecord 播放和录音小程序.
ftp://ftp.alsa-project.org/pub/utils/alsa-utils-1.0.22.tar.bz2
alsa-oss 用alsa接口模拟旧的oss接口.
ftp://ftp.alsa-project.org/pub/oss-lib/alsa-oss-1.0.17.tar.bz2
其中alsa-driver,alsa-firwware是内核开发者所接触的东西,对于已经正常运行硬件,通常意味着这一部分已经整合到内核当中,无需修改.
   而alsa-utils主要是测试一些小工具.
   因此对于一个应用程序开发者,或者嵌入式应用开发者,接触到主要是alsa-lib编译出来的库libasound.

Linux ALSA 驱动测试
   以下是我在RHEL 5上测试ALSA的结果,在ARM或MIPS开发板上类似

   如果安装ALSA,在/proc会看到相应设备:
   用cat /proc/asound/devices
    [root@hxy alsa-lib-1.0.22]# cat /proc/asound/devices
2:        : timer
3:        : sequencer
4: [ 0- 0]: raw midi
5: [ 0- 1]: digital audio playback
6: [ 0- 0]: digital audio playback
7: [ 0- 0]: digital audio capture
8: [ 0]   : control


   正常情况下,在你的/dev/snd会看到如下设备结点(有例外,就是内核驱动调整了结点位置)
用ls -l /dev/snd

[root@hxy alsa-lib-1.0.22]# ls -l /dev/snd
total 0
crw------- 1 root root 116, 8 Mar 2 02:41 controlC0
crw------- 1 root root 116, 4 Mar 2 02:41 midiC0D0
crw------- 1 root root 116, 7 Mar 2 02:41 pcmC0D0c
crw------- 1 root root 116, 6 Mar 2 02:41 pcmC0D0p
crw------- 1 root root 116, 5 Mar 2 02:41 pcmC0D1p
crw------- 1 root root 116, 3 Mar 2 02:41 seq
crw------- 1 root root 116, 2 Mar 2 02:41 timer

通常桌面版已经安装了alsa-utils.可以执行一下aplay -h,测试是否输出.如果可以来播入一下wav文件来测试整个环境是否正常工作.

以下是一些用alsa-utils测试样例
播放wave文件
aplay /mnt/nfs/test.wav
变频播放,(以是以 44 KHz来播放音频)
aplay -D rate_44k /mnt/nfs/test.wav
录音,以20秒的间隔(-d 20),立体声(-c 2),频率是 8000Hz来录制Wave格式音频
arecord -d 20 -c 2 -t wav -r 8000 -f "Signed 16 bit Little Endian" /mnt/nfs/test.wav
测试混音播放(先是播放test1.wav,然后再同时播放test2.wav)
aplay -D plug:dmix_44k /mnt/nfs/test1.wav &
aplay -D plug:dmix_44k /mnt/nfs/test2.wav
设置放音增益（0 to 3）
amixer set Master 1
设置录音音量(0-31)
amixer set Line 10

嵌入式LINUX下 alsa库移植.
   在ARM-LINUX/MIPS LINUX下移植ALSA库,首先保存设备驱动结点正确无误.
   然后主要移植 alsa-lib

   alsa-lib的移植.
   解压 tar xvjf alsa-lib-1.0.22.tar.bz2
   cd alsa-lib-1.0.22
   生成Makefile

./configure --host=arm-linux --prefix=$PWD/../../output/arm-linux --enable-static --enable-shared --disable-python --with-configdir=/usr/local/share --with-plugindir=/usr/local/lib/alsa_lib

在这里要注意 --with--configdir的选项.它将影响 include/config.h中的 ALSA_CONFIG_DIR 目录.
它默认是你的--prefix目录.这样在嵌入式交叉编译将是一个桌面机的路径,在libasoud.so运行.会提示,如果出来这个提示,一般都是ALSA_CONFIG_DIR路径错误造成的.

ALSA lib pcm.c:2145:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
aplay: main:546: audio open error: No such file or directory

--with-plugindir也是同样道理了.它是设为 ALSA_PLUGIN_DIR 宏.

编译 make
安装 make install

开发板发布注意:
在开发板上发布alsa库.除了libasound.so库以外,必须还要把 alsa.conf发布到板上--with-configdir所指向目录下的alsa目录,否则还是会报"audio open error: No such file or directory".
这个文件可以在make install后在你安装目录下的share找到alsa目录,把这个目录整个拷贝到开发板即可.

alsa-utils移植
解压:tar xvjf alsa-utils-1.0.22.tar.bz2
   cd alsa-utils-1.0.22
生成Makefile
./configure --host=arm-linux --prefix=$PWD/../../output/arm-linux --enable-static --enable-shared    --with-configdir=/usr/local/share --with-libiconv-prefix=$PWD/../../output/arm-linux CFLAGS="-I$PWD/../../output/arm-linux/include" LDFLAGS="-L$PWD/../../output/arm-linux/lib -lasound -liconv" --disable-alsamixer --disable-xmlto

注意这里LDFLAGS是必须,否则会找不到libasound.另外 alsamixer 是一个ncurses程序,基本上在嵌入式终端上很难移植.所以这里取消掉.--disable-xmlto也是因为找不到库.

编译 make
安装 make install

下载
http://www.alsa-project.org/main/index.php/Download
交叉编译 alsa-lib
./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --prefix=/usr/share/arm-alsa
make & make install
交叉编译 alsa-utils
./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --with-alsa-inc-prefix=/usr/share/arm-alsa/include -- with-alsa-prefix=/usr/share/arm-alsa/lib --without-alsamixer // avoid the ncurses lib
without 要改成disable
make
Copy lib to target board
cp -avr /usr/share/arm-alsa {$rootfs}/usr/share/arm-alsa
环境变量
export ALSA_CONFIG_PATH=/usr/share/arm-alsa/share/alsa/alsa.conf
未添加环境变量前出现的错误：
~ # ./aplay
ALSA lib conf.c:2827:(snd_config_hook_load) cannot access file /usr/share/arm-alsa/share/alsa/cards/aliases.conf
ALSA lib pcm.c:1959:(snd_pcm_open_conf) Invalid type for PCM default definition (id: default, value: cards.pcm.default)
aplay: main:533: audio open error: Invalid argument
~ # ./aplay
ALSA lib pcm.c:2090:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
aplay: main:533: audio open error: No such file or directory

MIPS：
alsa-lib-1.0.24.1配置编译
CC=/opt/buildroot-gcc342/bin/mipsel-linux-gcc ./configure --host=mipsel-linux --prefix=/opt/mips/alsa_lib/ --enable-shared --disable-Python
alsa-utils-1.0.24.2配置编译
CC=/opt/buildroot-gcc342/bin/mipsel-linux-gcc ./configure --prefix=/opt/mips/alsa_utils/ --host=mips --with-alsa-prefix=/opt/mips/alsa_lib/lib_1.0.24.1/lib/ --with-alsa-inc-prefix=/opt/mips/alsa_lib/lib_1.0.24.1/include/

CC=/opt/buildroot-gcc342/bin/mipsel-linux-gcc ./configure --host=mipsel-linux --prefix=/home/armmlinux/zdfwork/project/audio/alsa/output/mips-linux/ --enable-shared --disable-python --with--configdir=/lib/

交叉编译其他程序：
Add included file in program: #include <alsa/asoundlib.h>
~# arm-none-linux-gnueabi-gcc -lasound -L/usr/share/arm-alsa/lib/ -I/usr/share/arm-alsa/include/ -o test my_test.c

一、PC端使用alsa
1）PC上使用alsa时，正常的安装alsa-lib和alsa-util即可，alsa-lib提供alsa音频程序运行所需要的库，alsa-util主要生成可执行程序，在程序运行时，在link里添加-lasound即可使用
2）PC端使用alsa编程，具体过程可以参考网上的链接，基本都是一样的
二、将alsa移植到arm时的步骤
1.alsa交叉编译
>下载alsa-lib和alsa-util
>切换到alsa-lib目录下，执行
./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/usr/local/share/arm-alsa --enable-shared --disable-python --with-configdir=/usr/local/share/alsa --with-plugindir=/usr/local/lib/alsa_lib CC=arm-linux-gnueabihf-gcc CXX=arm-linux-gnueabihf-g++ LD=arm-linux-gnueabihf-ld
解释：1）一般在makefile时，部分程序会首先执行配置文件进行配置，然后再生成makefile文件，注意不同工程的配置方案并不相同，这些命令不一定在其他配置文件中也能使用
          2）--host：为使用的交叉编译工具名，直接使用arm-linux也可以，根据PC上安装的交叉编译工具来决定；
          3）--prefix：即make install时程序安装的目录，可以根据自己的情况进行修改，不用拘泥
          4）--enable：开启功能 --disable：关闭功能
          5）--with-configdir：alsa配置文件所在目录，本目录要定好位置，交叉编译过后，移植到板子上时要和PC上路径一致。默认alsa配置文件会在安装目录里，不过根据经验，最好提出来，因为没有提出来的时候会报错
          6）--with-plugindir：alsa_lib所在目录，目前意义不明，可以自由定位，也可以默认安装
          7）CC，CXX，LD：我单独加的，即配置生成的makefile文件中的编译工具为这几项
>切换到alsa-util目录下，执行
./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/usr/local/share/arm-alsa CFLAGS="-I/usr/local/share/arm-alsa/include" LDFLAGS="-L/usr/local/share/arm-alsa/lib -lasound" --disable-alsamixer --disable-xmlto --with-alsa-inc-prefix=/usr/local/share/arm-alsa/include --with-alsa-prefix=/usr/local/share/arm-alsa/lib CC=arm-linux-gnueabihf-gcc CXX=arm-linux-gnueabihf-g++ LD=arm-linux-gnueabihf-ld
解释：1）注意其中几个特殊的命令就行，不过不能少
>  1）移植，将/usr/local/share目录下的alsa，arm-alsa拷贝到开发板的/usr/local/share目录下，将/usr/local/lib目录下的alsa_lib拷贝到开发板上/usr/local/lib目录下
    2）将arm-alsa/lib目录下的文件拷贝到/lib目录下，sudo cp -rfa /usr/local/share/arm-alsa/lib /lib
    3）将arm-alsa/bin目录下的文件拷贝到/sbin目录下，sudo cp -rfa /usr/local/share/arm-alsa/bin /sbin
    4）将arm-alsa/sbin目录下的文件拷贝到/sbin目录下，sudo cp -rfa /usr/local/share/arm-alsa/bin /sbin
    5）添加环境变量，执行 sudo vi /etc/profile，在结尾添加export ALSA_CONFIG_PATH=/usr/local/share/alsa/alsa.conf，然后执行source /etc/profile
解释：  1）移植时一定要和PC上目录对应
           2）只需要库的话，alsa-util理论上不需要安装，也不用拷贝bin和sbin
           3）PC上使用eclipse的远程登录直接拷贝到板子上可能存在可执行文件不能执行的问题，所以要对bin，sbin目录下的可执行文件赋权限，执行sudo chomd 777
           4）cp命令中的-rfa是组合命令，r是可以循环层次拷贝文件夹，f是强制覆盖
           5）环境变量的添加方法有多种，这里使用的是一种，还可以在/etc/bash.bash.rc等目录中添加，具体的运行机制略有不同，但都可以成功，具体可以网上查阅
>如果开发板上有正常的声卡配置，有3.5mm声音输入，以上步骤完成后就可以了，程序应该能正常运行，可以执行aplay和arecord等命令来测试

2.使用USB麦克风时
>USB麦克接入后
     1）执行cat /proc/asound/cards，会输出接入声卡的信息，有默认系统的设备和自己的USB设备，对应有设备号
     2）执行ls /dev/snd，会输出当前的设备，其中USB设备对应的为controlC1，pcmC1D0p（与之类似），其中C1b表示card 1，D0表示driver 1
>执行sudo ~/.asoundrc，在其中添加
pcm.!default {
     type hw
     card 1
     device 0
}
ctl.!default {
     type hw
     card 1
     device 0
}
解释： 1）.asoundrc这个文件可能不存在，创建一个即可，因为程序在调用alsa时，会进入alsa.conf这个配置文件，这个配置文件会默认搜索到~/.asoundrc
          2）card 1和driver 0要根据具体的编号来定
          3）ls /dev/snd目录下可能会没有设备，这个时候需要参考网上的建议，使用链接命令或者直接将设备拷贝到这个目录下
>重启操作系统，然后即可运行，可能程序在运行时需要使用管理员权限，不然会报错

3.待解决问题
到上述步骤为止，已经能够录音，不过还是有点问题，声音比较嘈杂，还有是单声道录音，这些可以通过amixer命令来解决，具体的可以网上查找，非常多参考资料
三、出错记录
1）情况1
ALSA lib confmisc.c:768:(parse_card) cannot find card '0'
ALSA lib conf.c:4241:(_snd_config_evaluate) function snd_func_card_driver returned error: No such file or directory
ALSA lib confmisc.c:392:(snd_func_concat) error evaluating strings
ALSA lib conf.c:4241:(_snd_config_evaluate) function snd_func_concat returned error: No such file or directory
ALSA lib confmisc.c:1251:(snd_func_refer) error evaluating name
ALSA lib conf.c:4241:(_snd_config_evaluate) function snd_func_refer returned error: No such file or directory
ALSA lib conf.c:4720:(snd_config_expand) Evaluate error: No such file or directory
ALSA lib pcm.c:2217:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
error opening PCM device: No such file or directory
出错原因：①交叉编译后拷贝配置文件时没有按照对应目录
                ②没有添加环境变量，或者添加环境变量后没有执行更新命令，/etc/profile对应的更新命令为source /etc/profile
                ③没有找到声卡，如果使用USB声卡时，默认没有加载成功
2）情况2
ALSA lib conf.c:3501:(snd_config_hook_load) cannot stat file/directory /usr/local/share/alsa/cards/aliases.confALSA lib conf.c:3501:(snd_config_hook_load) cannot stat file/directory /usr/local/share/alsa/cards/aliases.conf
ALSA lib pcm.c:2217:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.default
error opening PCM device: No such file or directory
出错原因：①重新交叉编译，将alsa的配置文件单独放到一个位置，不要使用默认位置
3）情况3
ALSA lib pcm_hw_c(_snd_pcm_hw_open）invalid value for card
error opening PCM device: No such file or directory
出错原因：①.asoundrc中声卡的修改绑定有错误，需要重新按照正确的方式配置
4）情况4
error opening PCM device: No such file or directory
出错原因：程序可能需要管理员权限才能执行，将系统改为管理员权限运行或者执行sudo命令运行
5）情况5
PC下出错的原因一般只有两种，一种是没有安装好alsa，一种是在编译的时候没有添加链接库-lasound
四、参考链接：
1.alsa交叉编译
http://blog.sina.com.cn/s/blog_7d7e9d0f0101lqlp.html
http://www.cnblogs.com/tinz/archive/2012/02/24/2366151.html
http://blog.csdn.net/linweig/article/details/5459069
2.alsa编程
从底层来说明：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-audio/
有详细解释的范例：http://blog.csdn.net/tianshuai1111/article/details/8191711
存为wav格式参考（有点小错误，仅供参考）：http://blog.csdn.net/sea918/article/details/7249216
WAVE文件格式解析（当存储文件为wav格式时参考）：http://www.cnblogs.com/liyiwen/archive/2010/04/19/1715715.html
一个简短的范例（有点小错误，仅供参考）：http://blog.sina.com.cn/s/blog_705094cc010151pl.html
3.alsa配置相关（细节掌握）
.asoundrc说明：http://www.alsa-project.org/main/index.php/Asoundrc
有很多相关的查看声卡信息的命令（和系统有关，不一定都好使，选择使用）http://wiki.audacityteam.org/index.php?title=USB_mic_on_Linux

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