以裝配有CS4270的一款android 智能電視的爲例
/sound/soc/samsung/exynos.c
Platform
以Samsung cpu exynos4412爲例
/sound/soc/samsung/
Codec
以wolfson的Codec芯片cs4270爲例
/sound/soc/codecs/cs4270.c
ALSA 框架介紹
Alsa 太多太雜，很難整理的規整，只能看到哪裏寫到哪裏
ASoC被分爲Machine，Platform和Codec三大部件，
Platform驅動的主要作用是完成音頻數據的管理，最終通過CPU的數字音頻接口（DAI）把音頻數據傳送給Codec進行處理，最終由Codec輸出驅動耳機或者是喇叭的音信信號。在具體實現上，ASoC有把Platform驅動分爲兩個部分：snd_soc_platform_driver和snd_soc_dai_driver。其中，platform_driver負責管理音頻數據，把音頻數據通過dma或其他操作傳送至cpu dai中，dai_driver則主要完成cpu一側的dai的參數配置，同時也會通過一定的途徑把必要的dma等參數與snd_soc_platform_driver進行交互。
Machine 是指某一款機器，可以是某款設備，某款開發板，又或者是某款智能手機，由此可以看出Machine幾乎是不可重用的，每個Machine上的硬件實現可能都不一樣，CPU不一樣，Codec不一樣，音頻的輸入、輸出設備也不一樣，Machine爲CPU、Codec、輸入輸出設備提供了一個載體。
Platform 一般是指某一個SoC平臺，比如pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx等等，與音頻相關的通常包含該SoC中的時鐘、DMA、I2S、PCM等等，只要指定了SoC，那麼我們可以認爲它會有一個對應的Platform，它只與SoC相關，與Machine無關，這樣我們就可以把Platform抽象出來，使得同一款SoC不用做任何的改動，就可以用在不同的Machine中。實際上，把Platform認爲是某個SoC更好理解。Codec 字面上的意思就是編解碼器，Codec裏面包含了I2S接口、D/A、A/D、Mixer、PA（功放），通常包含多種輸入（Mic、Line-in、I2S、PCM）和多個輸出（耳機、喇叭、聽筒，Line-out），Codec和Platform一樣，是可重用的部件，同一個Codec可以被不同的Machine使用。嵌入式Codec通常通過I2C對內部的寄存器進行控制。
Machine驅動的初始化，codec和dai的註冊，都會調用snd_soc_instantiate_cards()進行一次聲卡和codec，dai，platform的匹配綁定過程，這裏所說的綁定，正如Machine驅動一文中所描述，就是通過3個全局鏈表，按名字進行匹配，把匹配的codec，dai和platform實例賦值給聲卡每對dai的snd_soc_pcm_runtime變量中。一旦綁定成功，將會使得codec和dai驅動的probe回調被調用
alsa架構的數據交互，是通過對PCM設備的操作來完成的， PCM設備分成playback和capture兩個stream, 每個stream底下有N個substream。
alsa驅動最底層需要調試的有三塊： DMA部分，IIS驅動部分，codec部分
A）I2S有四根線，
1.串行時鐘SCLK，也叫位時鐘（BCLK），即對應數字音頻的每一位數據，SCLK都有1個脈衝。SCLK的頻率=2×採樣頻率×採樣位數。
2. 幀時鐘LRCK，(也稱WS)，用於切換左右聲道的數據。LRCK爲“1”表示正在傳輸的是右聲道的數據，爲“0”則表示正在傳輸的是左聲道的數據。LRCK的頻率等於採樣頻率。
3.串行數據SDATA，就是用二進制補碼錶示的音頻數據。
4.有時爲了使系統間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號MCLK，稱爲主時鐘，也叫系統時鐘（Sys Clock），是採樣頻率的256倍或384倍。
B）聲音數據DAT一般在CLK的上升沿進行採樣，有些DAC也是可以調的。每個聲道里面可以容納的CLK數必須多於數據的位數，多出來的時鐘和數據DAC會丟棄不用，比如16bit採樣的聲音數據當一個聲道是32個CLK且left-justify的時候，後面十六個時鐘的數據會被DAC丟掉，不影響的。
C）I2S數據的格式分I2S， Left-justify， Right-justify。三種格式的區別在於聲音數據與WS的對應關係：
1 . I2S模式DAT的MSB在WS變化後的第二個上升沿開始傳輸
2. Left-justify模式DAT的MSB在WS變化後的第一個上升沿開始傳輸
3. Right-justify模式DAT的LSB在WS即將變換到下一聲道前的最後一個時鐘傳輸
I2S部分涉及的幾個頻率:
* 輸出採樣頻率 fs = 44.1KHz. (也有其它fs的音源, 但加了resampler後, 都變成44.1KHz輸出了). 這是個關鍵頻率.
* LRCLK, 就等於fs. (L/R聲道信號)
* BCLK = 32倍fs = 1411.2KHz = 1.4112MHz. (bit clock). 2聲道16bit, 故32倍fs. 若2聲道24bit, 則48倍fs.
* MCLK是整個audio模塊的工作頻率, 通常選fs的256, 384, 512倍. 比如: 256倍fs = 11289.6KHz = 11.2896MHz.
從頻率設置來說, MCLK是個主要頻率, 它是整個audio模塊的工作頻率.
那麼, 從軟件來說要設置兩個方面的寄存器: 一是該PLL從晶振頻率如何得到PLLout頻率(比如P/M/S/k). 二是PLLout如何分頻得到audio部分的MCLK.
IIS驅動部分最重要的就是註冊以下鉤子函數，掛到了alsa驅動上
static const struct snd_soc_dai_ops samsung_i2s_dai_ops = {
.trigger = i2s_trigger,
.hw_params = i2s_hw_params,
.set_fmt = i2s_set_fmt,
.set_clkdiv = i2s_set_clkdiv,
.set_sysclk = i2s_set_sysclk,
.startup = i2s_startup,
.shutdown = i2s_shutdown,
.delay = i2s_delay,
};codec芯片介紹
cs4270的驅動要設置的參數有：
靜音，傳輸模式，比特位長度，時鐘主從模式，音量大小
cs4270驅動裏面定義了snd_soc_dai_driver結構成員，裏面定義了playback和capture兩個substream，同事也掛了一個snd_soc_dai_ops結構體，裏面全是操作函數指針。
alsa上面一層層的最終會調用到這些指針
static const struct snd_soc_dai_ops cs4270_dai_ops = {
.hw_params = cs4270_hw_params,
.set_sysclk = cs4270_set_dai_sysclk,
.set_fmt = cs4270_set_dai_fmt,
.digital_mute = cs4270_dai_mute,
};
static struct snd_soc_dai_driver cs4270_dai = {
.name = "cs4270-hifi",
.playback = {
.stream_name = "Playback",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = SNDRV_PCM_RATE_CONTINUOUS,
.rate_min = 4000,
.rate_max = 216000,
.formats = CS4270_FORMATS,
},
.capture = {
.stream_name = "Capture",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = SNDRV_PCM_RATE_CONTINUOUS,
.rate_min = 4000,
.rate_max = 216000,
.formats = CS4270_FORMATS,
},
.ops = &cs4270_dai_ops,
};DMA介紹
IIS總線是慢速總線，相對於CPU來說，太慢。所以採用DMA的方式最能節省CPU性能。
PCM playback的時候，DMA目的地址是IIS FIFO寄存器。源地址是存放PCM數據的內存。
DMA的驅動採用了linux pl330的驅動架構，採用中斷的方式來觸發後續DMA。
IIS中通過DMA的方式寫入FIFO寄存器，在DMA的驅動中掛接了一個回調函數audio_buffdone。DMA完成後，回函數調用，刷新alsa的環，便於下一次DMA。
DMA的目的地址，就是IIS發送寄存器的地址。源地址，就是申請的DMA buffer，只不過DMAbuffer被映射成了一個環
static void dma_enqueue(struct snd_pcm_substream *substream)
{
struct runtime_data *prtd = substream->runtime->private_data;
dma_addr_t pos = prtd->dma_pos;
unsigned int limit;
struct samsung_dma_prep dma_info;
pr_debug("Entered %s\n", __func__);
limit = (prtd->dma_end - prtd->dma_start) / prtd->dma_period;
pr_debug("%s: loaded %d, limit %d\n",
__func__, prtd->dma_loaded, limit);
dma_info.cap = (samsung_dma_has_circular() ? DMA_CYCLIC : DMA_SLAVE);
dma_info.direction =
(substream->stream == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK
? DMA_MEM_TO_DEV : DMA_DEV_TO_MEM);
dma_info.fp = audio_buffdone; //回調函數
dma_info.fp_param = substream;
dma_info.period = prtd->dma_period;
dma_info.len = prtd->dma_period*limit;
while (prtd->dma_loaded < limit) {
pr_debug("dma_loaded: %d\n", prtd->dma_loaded);
if ((pos + dma_info.period) > prtd->dma_end) {
dma_info.period = prtd->dma_end - pos;
pr_debug("%s: corrected dma len %ld\n",
__func__, dma_info.period);
}
dma_info.buf = pos;
prtd->params->ops->prepare(prtd->params->ch, &dma_info); //DMA註冊
prtd->dma_loaded++;
pos += prtd->dma_period;
if (pos >= prtd->dma_end)
pos = prtd->dma_start;
}
prtd->dma_pos = pos;
}
static void audio_buffdone(void *data)
{
struct snd_pcm_substream *substream = data;
struct runtime_data *prtd = substream->runtime->private_data;
pr_debug("Entered %s\n", __func__);
if (prtd->state & ST_RUNNING) {
prtd->dma_pos += prtd->dma_period;
if (prtd->dma_pos >= prtd->dma_end)
prtd->dma_pos = prtd->dma_start;
if (substream)
snd_pcm_period_elapsed(substream);
spin_lock(&prtd->lock);
if (!samsung_dma_has_circular()) {
prtd->dma_loaded--;
dma_enqueue(substream);
}
spin_unlock(&prtd->lock);
}
}
DMA部分主要通過註冊以下鉤子函數來掛到alsa驅動裏面
static struct snd_pcm_ops dma_ops = {
.open = dma_open,
.close = dma_close,
.ioctl = snd_pcm_lib_ioctl,
.hw_params = dma_hw_params,
.hw_free = dma_hw_free,
.prepare = dma_prepare,
.trigger = dma_trigger,
.pointer = dma_pointer,
.mmap = dma_mmap,
};
alsa數據讀寫簡介
播放時，應用程序把音頻數據源源不斷地寫入dma buffer中，然後相應platform的dma操作則不停地從該buffer中取出數據，經dai送往codec中。錄音時則正好相反，codec源源不斷地把A/D轉換好的音頻數據經過dai送入dma buffer中，而應用程序則不斷地從該buffer中讀走音頻數據。
以播放(playback)爲例，我現在知道至少有3個途徑可以完成對dma buffer的寫入：
應用程序調用alsa-lib的snd_pcm_writei、snd_pcm_writen函數；
應用程序使用ioctl：SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES或SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEN_FRAMES；
應用程序使用alsa-lib的snd_pcm_mmap_begin/snd_pcm_mmap_commit;
以上幾種方式最終把數據寫入dma buffer中，然後修改runtime->control->appl_ptr的值。
播放過程中，通常會配置成每一個period size生成一個dma中斷，中斷處理函數最重要的任務就是：
更新dma的硬件的當前位置，該數值通常保存在runtime->private_data中；
調用snd_pcm_period_elapsed函數，該函數會進一步調用snd_pcm_update_hw_ptr0函數更新上述所說的4個緩衝區管理字段，然後喚醒相應的等待進程；
這個中斷實際上在DMA驅動內部，給DMA驅動一個回調函數就可以了。就是我們前面說的audio_buffdone
Playback時數據流向
/sound/soc/samsung/裏面，寫入到DMA源buffer時，
用的是mmap的寫入方式，不是採用的snd_pcm_hw_writei
幾個關鍵點：
1，Pos計算方式
dma_pointer裏面， res = prtd->dma_pos - prtd->dma_start;
此pos就是在DMA 源buffer中的位置
2，dma的初始化
dma_enqueue裏面，把DMA源buffer切成period_size大小，掛到DMA隊列裏
每次period_size傳輸完了，就會調用audio_buffdone終端處理函數，更新dma_pos
同時audio_buffdone也會調用snd_pcm_update_hw_ptr0重新計算hw_ptr,從而計算是不是有足夠的可用空間，來喚醒等待的poll
從alsalib來看，要先調用snd_pcm_start，觸發DMA操作開始
snd_pcm_start---SNDRV_PCM_IOCTL_START---snd_pcm_action_lock_irq--snd_pcm_do_start----dma_trigger
每次寫入mmap buffer之前,要先snd_pcm_wait,等待有足夠可用的空間.
snd_pcm_wait----snd_pcm_wait_nocheck----poll-----snd_pcm_playback_poll---poll_wait
然後調用snd_pcm_mmap_begin獲取mmap 內存
然後寫入,然後調用snd_pcm_mmap_commit做一下alsalib和驅動裏面的環同步
DMA實際上是在不停的DMA的。有空閒的了，上層就不用wait了，就會寫入了
幾個典型調用流程
設置hw_param參數時，調用流程
snd_pcm_hw_params
_snd_pcm_hw_params
pcm->ops->hw_params----snd_pcm_hw_hw_params
SNDRV_PCM_IOCTL_HW_PARAMS
snd_pcm_common_ioctl1
snd_pcm_hw_params_user
snd_pcm_hw_params
substream->ops->hw_params
soc_pcm_hw_params
codec_dai->driver->ops->hw_params
cpu_dai->driver->ops->hw_params
cs4270_hw_params
設置mixer 參數時，volume爲例，調用流程
snd_mixer_selem_set_playback_volume_all
snd_mixer_selem_set_playback_volume
set_volume_ops
_snd_mixer_selem_set_volume---selem_write
selem_write_main
elem_write_volume
snd_hctl_elem_write
snd_ctl_elem_write
snd_ctl_hw_elem_write
snd_ctl_elem_write_user
snd_ctl_elem_write
snd_soc_put_volsw
snd_soc_update_bits_locked
regmap_update_bits_check
IIS clk 設置流程
snd_pcm_common_ioctl1
snd_pcm_hw_params_user
snd_pcm_hw_params
substream->ops->hw_params
soc_pcm_hw_params
rtd->dai_link->ops->hw_params
smdk_wm8994_pcm_hw_params
snd_soc_dai_set_sysclk
dai->driver->ops->set_sysclk
i2s_set_sysclk