1.瑞芯微-I2S | ALSA基础-3
2.Linux应用开发第八章ALSA应用开发

瑞芯微-I2S | ALSA基础-3

       针对音频设备，Linux内核包含两类音频设备驱动框架：ALSA。ALSA项目旨在解决Linux下声卡驱动（OSS）的维护不足与落后问题。项目由Jaroslav Kysela发起，并吸引了更多开发者加入，实现了更多声卡支持与API重组。波段之星指标公式源码目前已成为Linux主流音频架构，其官网提供更多信息。

       ALSA系统包括应用层的ALSA Library和内核设备驱动层的ALSA Driver。应用程序通过调用ALSA Library API即可控制底层音频硬件。Linux内核中的ALSA架构，从上到下依次为应用程序、ALSA Library API、ALSA Core、ASoC Core、硬件驱动程序、硬件设备。掌静脉识别源码ALSA驱动在硬件上进行封装以简化实现难度。

       Linux系统下，设备文件显示有C0、D0等声卡设备，分别表示设备0和设备1。以C0D0c为例，c代表捕获，p代表播放。这些设备按照ALSA Driver的命名规则组织。在内核中，ALSA Driver进一步封装为ASoC，实现从上至下的结构体系。

       在Linux源码中，ALSA架构位于/sound目录下，代码组织在不同子目录内，如alsa-driver、2021抽签算命源码alsa-lib等。ALSA Core的数据结构主要定义在include/sound/core.h文件及其子目录中。关键数据结构如struct snd_card、struct snd_device、struct snd_minor等分别用于表示声卡、声卡逻辑设备及上下文信息。

       ALSA设备文件注册与管理由内核函数驱动，如snd_register_device用于注册设备文件，device_add用于添加设备至设备层次结构，而snd_unregister_device用于注销设备文件。这些函数涉及设备文件在sysfs和devtmpfs文件系统中的创建与删除。音频设备的文件操作主要包含open和llseek操作，其中open操作由特定的文件操作snd_fops实现。

Linux应用开发第八章ALSA应用开发

       音频信号是一种连续变化的模拟信号，但计算机只能处理和记录二进制的数字信号，由自然音源得到的酷信源码特点音频信号必须经过一定的变换，成为数字音频信号之后，才能送到计算机中作进一步的处理。

       数字音频系统通过将声波的波型转换成一系列二进制数据，来实现对原始声音的重现，实现这一步骤的设备常被称为（A/D）。A/D转换器以每秒钟上万次的速率对声波进行采样，每个采样点都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态，通常称之为样本（sample），而每一秒钟所采样的数目则称为采样频率，通过将一串连续的样本连接起来，就可以在计算机中描述一段声音了。对于采样过程中的每一个样本来说，数字音频系统会分配一定存储位来记录声波的振幅，一般称之为采样分辨率或者采样精度，采样精度越高，声音还原时就会越细腻。安卓iptables源码

       数字音频涉及到的概念非常多，对于在Linux下进行音频编程的程序员来说，最重要的是解声音数字化的两个关键步骤：采样和量化。

       采样频率是指将模拟声音波形进行数字化时，每秒钟抽取声波幅度样本的次数。采样频率的选择应该遵循奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论：如果对某一模拟信号进行采样，则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半，或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号。

       量化位数是对模拟音频信号的幅度进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围，常用的有8位、位和位。量化位越高，信号的动态范围越大，数字化后的音频信号就越可能接近原始信号，但所需要的存储空间也越大。

       ALSA全称是Advanced Linux Sound Architecture，中文音译是Linux高级声音体系。ALSA是Linux内核2.6后续版本中支持音频系统的标准接口程序，由ALSA库、内核驱动和相关测试开发工具组成，更好的管理Linux中音频系统。

       本小节将介绍ALSA的架构。

       ALSA是Linux系统中为声卡提供驱动的内核组件。它提供了专门的库函数来简化相应应用程序的编写。相较于OSS的编程接口，ALSA的函数库更加便于使用。

       对应用程序而言，ALSA无疑是一个更佳的选择，因为它具有更加友好的编程接口，并且完全兼容于OSS。

       ALSA系统包括7个子项目：

       ALSA声卡驱动与用户空间体系结构交互如下图所示：

       移植ALSA主要是移植alsa-Ub和alsa-utils。

       ALSA Util是纯应用层的软件，相当于ALSA设备的测试程序，ALSA-Lib则是支持应用API的中间层程序，ALSA-Util中的应用程序中会调用到ALSA-Lib中的接口来操作到我们的音频编解码芯片的寄存器，而lib中接口就是依赖于最底层驱动代码，因此移植ALSA程序的顺序就是先后移植Driver,Lib,Util。

       ALSA首先需要在ALSA的官网上下载官网 alsa-project.org下载alsa-lib和alsa-utils。

       ALSA Lib移植不需要修改源码，只需要重新编译库代码以支持自己的平台。

       在上述命令中./configure配置的几个重要的配置选项解释如下：

       ALSA Util可以生成用于播放，录制，配置音频的应用可执行文件，测试驱动代码时用处很大，编译过程如下：

       ALSA库和测试工具的移植就是将相应库文件和可执行文件放在目标板上，以下文件必须被拷贝至对应位置：

       （1）ALSA Lib文件，放在/lib/中。

       （2）配置文件放在/usr/local/share中，与编译时指定的目录相同。

       （3）测试应用文件，ALSA Util能产生aplay、amixer、arecord，我们可以把这些可执行文件放在/usr/sbin中。

       （4）内核目录中保证有/dev/snd/目录，这个目录下存放controlC0，pcmC0D0，/usr/sbintimer，timer这些设备文件，如果这些设备文件已经在/dev目录下，可手动拷贝到/snd目录中。

       在LINUX系统中，每个设备文件都是文件。音频设备也是一样，它的设备文件被放在/dev/snd目录下，我们来看下这些设备文件：

       （1）controlC0：音频控制设备文件，例如通道选择，混音，麦克风的控制等；

       （2）pcmC0D0c：声卡0设备0的录音设备，c表示capter；

       （3）pcmC0D0p：声卡0设备0的播音设备，p表示play；

       （4）timer：定时器设置。

       本小节将着重讲解tinyalsa工具使用，tinyalsa是alsa-lib的一个简化版。它提供了pcm和control的基本接口；没有太多太复杂的操作、功能。可以按需使用接口。

       使用方法：

       举例：

       与amixer作用类似，用于操作mixer control。

       使用方法：

       举例：

       aplay是命令行的ALSA声卡驱动的播放工具，用于播放功能。使用方法：

       举例：

       arecord是命令行的ALSA声卡驱动的录音工具，用于录音功能。使用方法：

       举例：

       从代码角度体现了alsa-lib和alsa-driver及hardwared的交互关系。用户层的alsa-lib通过操作alsa-driver创建的设备文件/dev/snd/pcmC0D0p等对内核层进行访问。内核层的alsa-drivier驱动再经由sound core对硬件声卡芯片进行访问。

       为了方便操作访问，alsa-lib中封装了相关接口，通过pcmCXDXp/pcmCXDXc节点(/dev/snd/pcmCXDXx)去实现播放、录音功能。

       主要涉及到的接口：

       详细pcm接口说明请查阅：

       alsa-project.org/alsa-d...