Linux音頻子系統- ASoC Codec

• 瞭解ASoC架構Codec

1.概述

  對於Codec，uda1341主要完成以下功能：

• 音頻播放，應用程序將音頻文件轉換成PCM數據，然後codec芯片對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;
• 錄音，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;
• 對音頻信號做出相應的處理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等。本章討論基於Codec芯片UDA1341，弄清楚codec芯片怎麼來完成上面的三個功能

1.1.uda1341基本原理

  對於音頻的處理使用了標準的I2S接口，對於音頻的控制使用的是L3接口，其管腳定義如下：

L3信號線：

IIS信號線：

2.2. Codec的註冊

  因爲Codec驅動的代碼要做到平臺無關性，要使得Machine驅動能夠使用該Codec，Codec驅動的首要任務就是確定snd_soc_codec（音頻的控制）和snd_soc_dai（數據處理）的實例，並把它們註冊到系統中，註冊後的codec和dai才能爲Machine驅動所用。

  以uda1341爲例：

sound/soc/codecs/uda134x.c：
static struct platform_driver uda134x_codec_driver = {
	.driver = {
		.name = "uda134x-codec",
		.owner = THIS_MODULE,
	},
	.probe = uda134x_codec_probe,
	.remove = uda134x_codec_remove,
};
module_platform_driver(uda134x_codec_driver);

uda134x_codec_probe：

static int uda134x_codec_probe(struct platform_device *pdev)
{
	return snd_soc_register_codec(&pdev->dev,
			&soc_codec_dev_uda134x, &uda134x_dai, 1);
}

  Codec驅動定義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：

int snd_soc_register_codec(struct device *dev,
			   const struct snd_soc_codec_driver *codec_drv,
			   struct snd_soc_dai_driver *dai_drv,
			   int num_dai)
{
	struct snd_soc_codec *codec;
	struct snd_soc_dai *dai;
	int ret, i;

	dev_dbg(dev, "codec register %s\n", dev_name(dev));

	codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
	if (codec == NULL)
		return -ENOMEM;

	codec->component.dapm_ptr = &codec->dapm;
	codec->component.codec = codec;

	ret = snd_soc_component_initialize(&codec->component,
			&codec_drv->component_driver, dev);
	if (ret)
		goto err_free;

	if (codec_drv->controls) {
		codec->component.controls = codec_drv->controls;
		codec->component.num_controls = codec_drv->num_controls;
	}
	if (codec_drv->dapm_widgets) {
		codec->component.dapm_widgets = codec_drv->dapm_widgets;
		codec->component.num_dapm_widgets = codec_drv->num_dapm_widgets;
	}
	if (codec_drv->dapm_routes) {
		codec->component.dapm_routes = codec_drv->dapm_routes;
		codec->component.num_dapm_routes = codec_drv->num_dapm_routes;
	}

	if (codec_drv->probe)
		codec->component.probe = snd_soc_codec_drv_probe;
	if (codec_drv->remove)
		codec->component.remove = snd_soc_codec_drv_remove;
	if (codec_drv->write)
		codec->component.write = snd_soc_codec_drv_write;
	if (codec_drv->read)
		codec->component.read = snd_soc_codec_drv_read;
	codec->component.ignore_pmdown_time = codec_drv->ignore_pmdown_time;
	codec->dapm.idle_bias_off = codec_drv->idle_bias_off;
	codec->dapm.suspend_bias_off = codec_drv->suspend_bias_off;
	if (codec_drv->seq_notifier)
		codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;
	if (codec_drv->set_bias_level)
		codec->dapm.set_bias_level = snd_soc_codec_set_bias_level;
	codec->dev = dev;
	codec->driver = codec_drv;
	codec->component.val_bytes = codec_drv->reg_word_size;
	mutex_init(&codec->mutex);

#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
	codec->component.init_debugfs = soc_init_codec_debugfs;
	codec->component.debugfs_prefix = "codec";
#endif

	if (codec_drv->get_regmap)
		codec->component.regmap = codec_drv->get_regmap(dev);

	for (i = 0; i < num_dai; i++) {
		fixup_codec_formats(&dai_drv[i].playback);
		fixup_codec_formats(&dai_drv[i].capture);
	}

	ret = snd_soc_register_dais(&codec->component, dai_drv, num_dai, false);
	if (ret < 0) {
		dev_err(dev, "ASoC: Failed to regster DAIs: %d\n", ret);
		goto err_cleanup;
	}

	list_for_each_entry(dai, &codec->component.dai_list, list)
		dai->codec = codec;

	mutex_lock(&client_mutex);
	snd_soc_component_add_unlocked(&codec->component);
	list_add(&codec->list, &codec_list);
	mutex_unlock(&client_mutex);

	dev_dbg(codec->dev, "ASoC: Registered codec '%s'\n",
		codec->component.name);
	return 0;

err_cleanup:
	snd_soc_component_cleanup(&codec->component);
err_free:
	kfree(codec);
	return ret;
}

• 它申請了一個snd_soc_codec結構的實例:kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
• 初始化各個字段
• 通過snd_soc_register_dais函數對本Codec的dai進行註冊，掛到dai_list中
• 它把codec實例鏈接到全局鏈表codec_list中

3.codec初始化

  codec的初始化工作就在該回調中完成。

/sound/soc/codecs/uda134x.c：
static const struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_uda134x = {
	.probe =        uda134x_soc_probe,
	.set_bias_level = uda134x_set_bias_level,
	.suspend_bias_off = true,

	.component_driver = {
		.dapm_widgets		= uda134x_dapm_widgets,
		.num_dapm_widgets	= ARRAY_SIZE(uda134x_dapm_widgets),
		.dapm_routes		= uda134x_dapm_routes,
		.num_dapm_routes	= ARRAY_SIZE(uda134x_dapm_routes),
	},
};

  snd_soc_codec_driver結構體對應L3接口，讀寫裏面的寄存器，而對應的probe函數，只是完成了一些L3接口的初始化。該接口主要完成以下功能

• 訪問寄存器，通過read/write接口，寄存器相關的都儲存在uda134x_reg
• set_bias_level來改變芯片的工作狀態，主要是錄音狀態的變化
• widege和routes的配置

4.dai的初始化

  snd_soc_dai_driver結構體 .name 對應snd_soc_card（sound/soc/samsung/s3c24xx-uda134x.c）結構體.dai_link裏.codec_dai_name，具有錄音和播放功能，還有一個operation結構體。

static struct snd_soc_dai_driver uda134x_dai = {
	.name = "uda134x-hifi",
	/* playback capabilities */
	.playback = {//回放能力描述信息，如所支持的聲道數、採樣率、音頻格式；
		.stream_name = "Playback",
		.channels_min = 1,
		.channels_max = 2,
		.rates = UDA134X_RATES,
		.formats = UDA134X_FORMATS,
	},
	/* capture capabilities */
	.capture = {//錄製能力描述信息，如所支持聲道數、採樣率、音頻格式；
		.stream_name = "Capture",
		.channels_min = 1,
		.channels_max = 2,
		.rates = UDA134X_RATES,
		.formats = UDA134X_FORMATS,
	},
	/* pcm operations */
	.ops = &uda134x_dai_ops,
}

  snd_soc_dai_driver裏描述了dai接口，其中.ops 字段很重要，它指向codec_dai的操作函數集，定義了dai的時鐘配置、格式配置、硬件參數配置等回調。

static const struct snd_soc_dai_ops uda134x_dai_ops = {
	.startup	= uda134x_startup,
	.shutdown	= uda134x_shutdown,
	.hw_params	= uda134x_hw_params,
	.digital_mute	= uda134x_mute,
	.set_sysclk	= uda134x_set_dai_sysclk,
	.set_fmt	= uda134x_set_dai_fmt,
}

  此時Codec driver只是在註冊的時候提供了控制接口和dai的接口，裏面提供了播放和錄音的接口，也就是snd_soc_codec_driver 描述了使用哪一款codec芯片snd_soc_dai_driver 描述了使用codec 芯片的哪一種dai接口，dai接口的參數等。