1. Codec簡介
在移動設備中,Codec的作用可以歸結爲4種,分別是:
- 對PCM等信號進行D/A轉換,把數字的音頻信號轉換爲模擬信號
- 對Mic、Linein或者其他輸入源的模擬信號進行A/D轉換,把模擬的聲音信號轉變CPU能夠處理的數字信號
- 對音頻通路進行控制,比如播放音樂,收聽調頻收音機,又或者接聽電話時,音頻信號在codec內的流通路線是不一樣的
- 對音頻信號做出相應的處理,例如音量控制,功率放大,EQ控制等等
ASoC對Codec的這些功能都定義好了一些列相應的接口,以方便地對Codec進行控制。ASoC對Codec驅動的一個基本要求是:驅動程序的代碼必須要做到平臺無關性,以方便同一個Codec的代碼不經修改即可用在不同的平臺上。以下的討論基於wolfson的Codec芯片WM8994,kernel的版本3.3.x。
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聲明:本博內容均由http://blog.csdn.net/droidphone原創,轉載請註明出處,謝謝!
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2. ASoC中對Codec的數據抽象
/* SoC Audio Codec device */
struct snd_soc_codec {
const char *name; /* Codec的名字*/
struct device *dev; /* 指向Codec設備的指針 */
const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向該codec的驅動的指針 */
struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驅動的card實例 */
int num_dai; /* 該Codec數字接口的個數,目前越來越多的Codec帶有多個I2S或者是PCM接口 */
int (*volatile_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否是volatile */
int (*readable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可讀 */
int (*writable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可寫 */
/* runtime */
......
/* codec IO */
void *control_data; /* 該指針指向的結構用於對codec的控制,通常和read,write字段聯合使用 */
enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI,SND_SOC_I2C,SND_SOC_REGMAP中的一種 */
unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int); /* 讀取Codec寄存器的函數 */
int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int); /* 寫入Codec寄存器的函數 */
/* dapm */
struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用於DAPM控件 */
};
snd_soc_codec_driver:
/* codec driver */
struct snd_soc_codec_driver {
/* driver ops */
int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驅動的probe函數,由snd_soc_instantiate_card回調 */
int (*remove)(struct snd_soc_codec *);
int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 電源管理 */
int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 電源管理 */
/* Default control and setup, added after probe() is run */
const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音頻控件指針 */
const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指針 */
const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指針 */
/* codec wide operations */
int (*set_sysclk)(...); /* 時鐘配置函數 */
int (*set_pll)(...); /* 鎖相環配置函數 */
/* codec IO */
unsigned int (*read)(...); /* 讀取codec寄存器函數 */
int (*write)(...); /* 寫入codec寄存器函數 */
int (*volatile_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否是volatile */
int (*readable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可讀 */
int (*writable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可寫 */
/* codec bias level */
int (*set_bias_level)(...); /* 偏置電壓配置函數 */
};
snd_soc_dai:/*
* Digital Audio Interface runtime data.
*
* Holds runtime data for a DAI.
*/
struct snd_soc_dai {
const char *name; /* dai的名字 */
struct device *dev; /* 設備指針 */
/* driver ops */
struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驅動結構的指針 */
/* 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; /* 用於管理playback dma */
void *capture_dma_data; /* 用於管理capture dma */
/* parent platform/codec */
union {
struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai,指向所綁定的平臺 */
struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所綁定的codec */
};
struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驅動中的crad實例 */
};
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驅動名字 */
/* DAI driver callbacks */
int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驅動的probe函數,由snd_soc_instantiate_card回調 */
int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);
int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 電源管理 */
int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);
/* ops */
const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的snd_soc_dai_ops結構 */
/* 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用於實現該dai的控制盒參數配置: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的註冊
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,必定會有相應的platform device,這個platform device的來源後面再說,顯然,platform driver註冊後,probe回調將會被調用,這裏是wm8994_probe函數: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的定義如下(代碼中定義了3個dai,這裏只列出第一個):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,
},
......
}
可見,Codec驅動的第一個步驟就是定義snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver的實例,然後調用snd_soc_register_codec函數對Codec進行註冊。進入snd_soc_register_codec函數看看: codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
確定codec的名字,這個名字很重要,Machine驅動定義的snd_soc_dai_link中會指定每個link的codec和dai的名字,進行匹配綁定時就是通過和這裏的名字比較,從而找到該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;
在做了一些寄存器緩存的初始化和配置工作後,通過snd_soc_register_dais函數對本Codec的dai進行註冊: /* register any DAIs */
if (num_dai) {
ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);
if (ret < 0)
goto fail;
}
最後,它把codec實例鏈接到全局鏈表codec_list中,並且調用snd_soc_instantiate_cards是函數觸發Machine驅動進行一次匹配綁定操作: list_add(&codec->list, &codec_list);
snd_soc_instantiate_cards();
上面的snd_soc_register_dais函數其實也是和snd_soc_register_codec類似,顯示爲每個snd_soc_dai實例分配內存,確定dai的名字,用snd_soc_dai_driver實例的字段對它進行必要初始化,最後把該dai鏈接到全局鏈表dai_list中,和Codec一樣,最後也會調用snd_soc_instantiate_cards函數觸發一次匹配綁定的操作。4. mfd設備
前面已經提到,codec驅動把自己註冊爲一個platform driver,那對應的platform device在哪裏定義?答案是在以下代碼文件中:/drivers/mfd/wm8994-core.c。
WM8994本身具備多種功能,除了codec外,它還有作爲LDO和GPIO使用,這幾種功能共享一些IO和中斷資源,linux爲這種設備提供了一套標準的實現方法:mfd設備。其基本思想是爲這些功能的公共部分實現一個父設備,以便共享某些系統資源和功能,然後每個子功能實現爲它的子設備,這樣既共享了資源和代碼,又能實現合理的設備層次結構,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,因爲WM8994使用I2C進行內部寄存器的存取,它首先註冊了一個I2C驅動:
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);
進入wm8994_i2c_probe()函數,它先申請了一個wm8994結構的變量,該變量被作爲這個I2C設備的driver_data使用,上面已經講過,codec作爲它的子設備,將會取出並使用這個driver_data。接下來,本函數利用regmap_init_i2c()初始化並獲得一個regmap結構,該結構主要用於後續基於regmap機制的寄存器I/O,關於regmap我們留在後面再講。最後,通過wm8994_device_init()來添加mfd子設備:
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);
}
繼續進入wm8994_device_init()函數,它首先爲兩個LDO添加mfd子設備: /* 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);
因爲WM1811,WM8994,WM8958三個芯片功能類似,因此這三個芯片都使用了WM8994的代碼,所以wm8994_device_init()接下來根據不同的芯片型號做了一些初始化動作,這部分的代碼就不貼了。接着,從platform_data中獲得部分配置信息: if (pdata) {
wm8994->irq_base = pdata->irq_base;
wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base;
/* GPIO configuration is only applied if it's non-zero */
......
}
最後,初始化irq,然後添加codec子設備和gpio子設備: wm8994_irq_init(wm8994);
ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1,
wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs),
NULL, 0);
經過以上這些處理後,作爲父設備的I2C設備已經準備就緒,它的下面掛着4個子設備:ldo-0,ldo-1,codec,gpio。其中,codec子設備的加入,它將會和前面所講codec的platform driver匹配,觸發probe回調完成下面所說的codec驅動的初始化工作。5. Codec初始化
圖5.1 wm8994_codec_probe
- 取出父設備的driver_data,其實就是上一節的wm8994結構變量,取出其中的regmap字段,複製到codec的control_data字段中;
- 申請一個wm8994_priv私有數據結構,並把它設爲codec設備的driver_data;
- 通過snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io,完成這一步後,就可以使用API:snd_soc_read(),snd_soc_write()對codec的寄存器進行讀寫了;
- 把父設備的driver_data(struct wm8994)和platform_data保存到私有結構wm8994_priv中;
- 因爲要同時支持3個芯片型號,這裏要根據芯片的型號做一些特定的初始化工作;
- 申請必要的幾個中斷;
- 設置合適的偏置電平;
- 通過snd_soc_update_bits修改某些寄存器;
- 根據父設備的platform_data,完成特定於平臺的初始化配置;
- 添加必要的control,dapm部件進而dapm路由信息;
至此,codec驅動的初始化完成。
5. regmap-io
- 爲codec定義一個regmap_config結構實例,指定codec寄存器的地址和數據位等信息;
- 根據codec的控制總線類型,調用以下其中一個函數,得到一個指向regmap結構的指針:
- 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);
- 把獲得的regmap結構指針賦值給codec->control_data;
- 調用soc-io的api:snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap進行關聯;