【Alsa】播放聲音和錄音詳細流程

linux中，不管是oss仍是alsa體系，錄音和放音的數據流必須分析清楚。先分析alsa驅動層，而後關聯到alsa庫層和應用層。

二，連接分析：

1）鏈路一

usr/src/linux-source-3.0.0/sound/core/pcm_native.c文件中註冊部分.mmap = snd_pcm_mmap調用snd_pcm_mmap_data(substream, file, area);

該方法中進一步調用substream->ops->mmap(substream, area);

根據./soc/pxa/pxa3xx-pcm.c文件中.mmap = pxa3xx_pcm_mmap,可知dma_mmap_writecombine(, ,runtime->dma_addr,);函數被調用。

soc/pxa/pxa3xx-pcm.c文件中pxa3xx_pcm_hw_params()函數會建立鏈表，根據

dma_buff_phys = runtime->dma_addr;

dma_desc->dsadr = dma_buff_phys;可知runtime->dma_addr爲dma內存端地址，且此地址由alsa庫層傳遞進來。又根據

dma_desc->dtadr = prtd->params->dev_addr和soc/pxa/pxa3xx-ac97.c文件中

.dev_addr = __PREG(PCDR)，可知dma外設端地址爲ac97控制器中fifo讀寫寄存器PCDR。至此，第一條鏈路創建完畢：FIFO經過DMA和內存交互。

2）鏈路二

ac97接口或者i2s(Inter—IC Sound)或者pcm接口能夠將cpu和codec(wm9714/alc5620/alc5621)鏈接起來。

配置好格式：

pcm接口必須配置採樣率、採樣位數、通道數和傳送格式；

i2s接口必須配置採樣率、採樣位數、通道數和對齊方式；

ac97接口比較靈活，能夠認爲cpu這端不用配置,只須要在codec端配置就好了。固然，電源、時鐘、IO任何數字芯片都得配置。

最後不能混淆數據接口和控制接口的慨念，i2s和pcm只能傳輸音頻數據，訪問codec的寄存器必須經過i2c等控制接口，ac97接口分時傳輸控制和數據。

codec中的adc/dac經過ac97等接口同cpu的fifo交互數據。第二條鏈路創建完畢。

3）鏈路三

alsa_lib源碼中pcm.c文件中snd_pcm_readi(,buffer,size)調用pcm_local.h文件中_snd_pcm_readi(,buffer,size);

進一步調用pcm->fast_ops->readi(pcm->fast_op_arg, buffer, size);

根據pcm_hw.h文件中.readi = snd_pcm_hw_readi可知，ioctl(fd, SNDRV_PCM_IOCTL_READI_FRAMES, &xferi);被調用。

內核中，根據/soc/pcm_native.c文件中.unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,可知snd_pcm_capture_ioctl1被調用，根據SNDRV_PCM_IOCTL_READI_FRAMES參數可知snd_pcm_lib_read(substream, xferi.buf, xferi.frames);被調用，

最終snd_pcm_lib_read1(,,,,snd_pcm_lib_read_transfer)被調用。根據transfer被調用可知snd_pcm_lib_read_transfer被調用，而後調用copy_to_user(buf, hwbuf, frames_to_bytes(runtime, frames))，可知，將dma端內存的數據拷貝到alsa_lib提供的一個指針所指的內存，alsa庫函數snd_pcm_readi、snd_pcm_writei實現了內存到內存的交互，或者近似地認爲是內存到音頻文件的交互。至此最後一條鏈路創建完畢。

三，執行分析：

錄音：mic phone接到codec，通過adc變成數字信號，通過鏈路二中ac97等接口存儲到cpu的fifo中，通過鏈路一中的dma傳輸存儲到內存，通過鏈路三中alsa_lib中snd_pcm_readi接口傳給錄音軟件，通過編碼，進而造成音頻文件。

放音：播放軟件將音頻文件解碼，並經過鏈路三中snd_pcm_writei接口逐漸傳遞到和dma相關的內存，通過鏈路二中dma傳遞給cpu的fifo，再通過ac97等接口傳遞給dac，最後傳給鏈接在codec上的speaker。

 

四，總結：

1）ac97（聲卡標準）數據傳輸頗覆雜，分時複用，cpu端fifo和codec端adc/dac關係要對應好。好比，cpu端的pcm left fifo佔用slot3（CPU中擴展插槽），那麼adc（Analog to Digital 模數變換）只有配置成slot3才能把數據傳遞給它，若是配置成slot6，那就傳給cpu的mic in fifo了。錄音單聲道一般選擇slot6，錄音雙聲道一般兩個adc分別選擇slot3和slot4。

2）wav音頻文件大小計算：要測試錄音是否丟禎，就必然要計算文件大小，一般的方法是：根據錄音時間，用公式：

錄音時間(單位s)x採樣率x(採樣位數/8)x通道數。

好比：錄音時間5秒，採樣率8kHz，位數16位，通道數1,那麼5x8000x(16/8)x1=80k，實際的wav文件大小稍大於80k就對了。還有一種計算文件大小的方法：一般音頻系統要用dma，也會用到dma中斷，能夠在dma中斷中打印計數，次數xdma中斷週期字節就好了。

3）數據交換的大小問題：

鏈路一中DMA傳輸必須和FIFO的特性匹配：若FIFO位寬是16位，深度是16，而且半滿時向DMA發出請求(握手)，則鏈表式DMA必須配置成傳輸位寬16位，1次突發16字節，才能保證不丟失位數和數據個數。

鏈路二中cpu端FIFO位數要和codec端adc/dac採樣位數匹配，i2s/pcm接口能夠配置成同樣的值，好比16位，ac97接口複雜一點，cpu端不用配置，那麼採樣位數是多少呢?若cpu端fifo一個聲道位寬16位，codec端adc/dac位寬18位，ac97通道20位，則傳輸到fifo端就被截取到有效的16位，總體採樣位數16位，adc/dac的性能沒有充分發揮而已。

鏈路三中snd_pcm_readi、snd_pcm_writei函數第三個參數表示讀寫數據的大小，單位是幀，不是字節。雙聲道16位格式一幀大小爲4字節。