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17.5實例1：S3C2410+UDA1341 OSS驅動
17.5.1 S3C2410與UDA1341接口硬件描述
如圖17.7，S3C2410處理器內置了IIS總線接口，S3C2410的IIS總線時鐘信號SCK與Philip公司的UDA1341的BCK連接，字段選擇連接於WS引腳。UDA1341提供兩個音頻通道，分別用於輸入和輸出，對應的引腳連接：IIS總線的音頻輸出IISSDO對應於UDA1341的音頻輸入；IIS總線的音頻輸入IISSDI對應於UDA1341的音頻輸出。UDA1341的L3接口相當於一個混音器控制接口，可以用來控制輸入/輸出音頻信號的音量大小、低音等。L3接口的引腳L3MODE、L3DATA、L3CLOCK分別連接到S3C2410的3個GPIO來控制。
圖17.7 S3C2410與UDA1341 IIS接口連接
Philips 公司的UDA1341支持IIS總線數據格式，採用位元流轉換技術進行信號處理，完成聲音信號的模數轉換，具有可編程增益放大器和數字自動增益控制器，其低功耗、低電壓的特點使其非常適合用於MD/CD、筆記本電腦等便攜式設備。UDA1341對外提供2組音頻信號輸入接口，每組包括左右2個聲道。
圖17.8 UDA1341 內部結構
如圖17.8所示，2組音頻輸入在UDA1341內部的處理存在很大差別：第一組音頻信號輸入後經過1個0 dB/6 dB開關後採樣送入數字混音器：第二組音頻信號輸入後先經過可編程增益放大器（PGA），然後再進行採樣，採樣後的數據要再經過數字自動增益控制器（AGC）送入數字混音器。設計硬件電路時選用第二組輸入音頻信號，這樣可以通過軟件的方法實現對系統輸入音量大小的調節。顯然選用第二組可以通過L3總線接口控制AGC來實現。另外，選擇通道2還可以通過PGA對從MIC輸入的信號進行片內放大。
S3C2410與UDA1341之間的IIS接口有3種工作方式：
• 正常傳輸模式。該模式下使用IISCON寄存器對FIFO進行控制，CPU通過輪詢方式訪問FIFO寄存器，以完成對FIFO緩存傳輸或接收的處理。
• DMA模式。通過設置IISFCON寄存器使IIS接口工作於這種模式。在該模式下，FIFO寄存器組的控制權掌握在DMA控制器上，當FIFO滿時，由DMA控制器對FIFO中的數據進行處理。DMA模式的選擇由IISCON寄存器的第4和第5位控制。
• 傳輸/接收模式。該模式下，IIS數據線將通過雙通道DMA同時接收和發送音頻數據。在OSS驅動中，將使用此模式。
17.5.2註冊dsp和mixer接口
如代碼清單17.28，在UDA1341 OSS驅動的模塊加載函數中，將完成如下工作：
• 初始化IIS接口硬件，設置L3總線對應的GPIO。
• 申請用於音頻數據傳輸的DMA通道。
• 初始化UDA1341到恰當的工作模式。
• 註冊dsp和mixer接口。
代碼清單17.28 UDA1341 OSS驅動模塊加載函數
1 //音頻(dsp)文件操作
2 static struct file_operations smdk2410_audio_fops =
3 {
4 llseek: smdk2410_audio_llseek,
5 write: smdk2410_audio_write,
6 read: smdk2410_audio_read,
7 poll: smdk2410_audio_poll,
8 ioctl: smdk2410_audio_ioctl,
9 open: smdk2410_audio_open,
10 release: smdk2410_audio_release
11 };
12 //混音器文件操作
13 static struct file_operations smdk2410_mixer_fops =
14 {
15 ioctl: smdk2410_mixer_ioctl,
16 open: smdk2410_mixer_open,
17 release: smdk2410_mixer_release
18 };
19
20 int __init s3c2410_uda1341_init(void)
21 {
22 unsigned long flags;
23
24 local_irq_save(flags);
25
26 /* 設置IIS接口引腳GPIO */
27
28 set_gpio_ctrl(GPIO_L3CLOCK); // GPB 4: L3CLOCK, 輸出
29 set_gpio_ctrl(GPIO_L3DATA); // GPB 3: L3DATA, 輸出
30 set_gpio_ctrl(GPIO_L3MODE); // GPB 2: L3MODE, 輸出
31
32
33 set_gpio_ctrl(GPIO_E3 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDI); //GPE 3: IISSDI
34 set_gpio_ctrl(GPIO_E0 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDI); //GPE 0: IISLRCK
35 set_gpio_ctrl(GPIO_E1 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSCLK); //GPE 1:IISSCLK
36 set_gpio_ctrl(GPIO_E2 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_CDCLK); //GPE 2: CDCLK
37 set_gpio_ctrl(GPIO_E4 | GPIO_PULLUP_EN | GPIO_MODE_IISSDO); //GPE 4: IISSDO
38
39 local_irq_restore(flags);
40
41 init_uda1341();
42
43 /* 輸出流採樣DMA通道2 */
44 output_stream.dma_ch = DMA_CH2;
45
46 if (audio_init_dma(&output_stream, "UDA1341 out"))
47 {
48 audio_clear_dma(&output_stream);
49 printk(KERN_WARNING AUDIO_NAME_VERBOSE ": unable to get DMA channels/n");
50 return - EBUSY;
51 }
52 /* 輸入流採樣DMA通道1 */
53 input_stream.dma_ch = DMA_CH1;
54
55 if (audio_init_dma(&input_stream, "UDA1341 in"))
56 {
57 audio_clear_dma(&input_stream);
58 printk(KERN_WARNING AUDIO_NAME_VERBOSE ": unable to get DMA channels/n");
59 return - EBUSY;
60 }
61
62 /* 註冊dsp和mixer設備接口 */
63 audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops, - 1);
64 audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops, - 1);
65
66 printk(AUDIO_NAME_VERBOSE " initialized/n");
67
68 return 0;
69 }
UDA1341 OSS驅動的模塊卸載函數中，將完成與模塊加載函數相反的工作，如代碼清單17.29。
代碼清單17.29 UDA1341 OSS驅動模塊卸載函數
1 void __exit s3c2410_uda1341_exit(void)
2 {
3 //註銷dsp和mixer設備接口
4 unregister_sound_dsp(audio_dev_dsp);
5 unregister_sound_mixer(audio_dev_mixer);
6
7 //註銷DMA通道
8 audio_clear_dma(&output_stream);
9 audio_clear_dma(&input_stream); /* input */
10 printk(AUDIO_NAME_VERBOSE " unloaded/n");
11 }
17.5.3 mixer接口IO控制函數
UDA1341 OSS驅動的ioctl()函數處理多個mixer命令，如SOUND_MIXER_INFO、 SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS、SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME等，用於獲得或設置音量和增益等信息，如代碼清單17.30所示。
代碼清單17.30 UDA1341 OSS驅動ioctl()函數
1 static int smdk2410_mixer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,
2 unsigned int cmd, unsigned long arg)
3 {
4 int ret;
5 long val = 0;
6
7 switch (cmd)
8 {
9 case SOUND_MIXER_INFO: //獲得mixer信息
10 {
11 mixer_info info;
12 strncpy(info.id, "UDA1341", sizeof(info.id));
13 strncpy(info.name, "Philips UDA1341", sizeof(info.name));
14 info.modify_counter = audio_mix_modcnt;
15 return copy_to_user((void*)arg, &info, sizeof(info));
16 }
17
18 case SOUND_OLD_MIXER_INFO:
19 {
20 _old_mixer_info info;
21 strncpy(info.id, "UDA1341", sizeof(info.id));
22 strncpy(info.name, "Philips UDA1341", sizeof(info.name));
23 return copy_to_user((void*)arg, &info, sizeof(info));
24 }
25
26 case SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS://獲取設備對立體聲的支持
27 return put_user(0, (long*)arg);
28
29 case SOUND_MIXER_READ_CAPS: //獲取聲卡能力
30 val = SOUND_CAP_EXCL_INPUT;
31 return put_user(val, (long*)arg);
32
33 case SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME: //設置音量
34 ret = get_user(val, (long*)arg);
35 if (ret)
36 return ret;
37 uda1341_volume = 63-(((val &0xff) + 1) *63) / 100;
38 uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);
39 uda1341_l3_data(uda1341_volume);
40 break;
41
42 case SOUND_MIXER_READ_VOLUME: //獲取音量
43 val = ((63-uda1341_volume) *100) / 63;
44 val |= val << 8;
45 return put_user(val, (long*)arg);
46
47 case SOUND_MIXER_READ_IGAIN: //獲得增益
48 val = ((31-mixer_igain) *100) / 31;
49 return put_user(val, (int*)arg);
50
51 case SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN: //設置增益
52 ret = get_user(val, (int*)arg);
53 if (ret)
54 return ret;
55 mixer_igain = 31-(val *31 / 100);
56 /* 使用mixer增益通道1 */
57 uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);
58 uda1341_l3_data(EXTADDR(EXT0));
59 uda1341_l3_data(EXTDATA(EXT0_CH1_GAIN(mixer_igain)));
60 break;
61
62 default:
63 DPRINTK("mixer ioctl %u unknown/n", cmd);
64 return - ENOSYS;
65 }
66
67 audio_mix_modcnt++;
68 return 0;
69 }
17.5.4 dsp接口音頻數據傳輸
OSS聲卡驅動中，dsp接口的讀寫函數是核心中的核心，直接對應着錄音和放音的流程。
OSS 的讀函數存在一個與普通字符設備驅動讀函數不同的地方，那就是一般而言，對於普通字符設備驅動，如果用戶要求讀count個字節，而實際上只有 count1字節可獲得（count1< count）時，它會將這count1字節拷貝給用戶後即返回count1；而dsp接口的讀函數會分次拷貝，如果第1次不能滿足，它會等待第2次，直到 “count1 + count2 + ... = count”爲止再返回count。這種設計是合理的，因爲OSS驅動應該負責音頻數據的流量控制。代碼清單17.31給出了UDA1341 OSS驅動的讀函數實現。
代碼清單17.31 UDA1341 OSS驅動的讀函數
1 static ssize_t smdk2410_audio_read(struct file *file, char *buffer, size_t
2 count, loff_t *ppos)
3 {
4 const char *buffer0 = buffer;
5 audio_stream_t *s = &input_stream; //得到數據區的指針
6 int chunksize, ret = 0;
7
8 DPRINTK("audio_read: count=%d/n", count);
9
10 if (ppos != &file->f_pos)
11 return - ESPIPE;
12
13 if (!s->buffers)
14 {
15 int i;
16
17 if (audio_setup_buf(s))
18 return - ENOMEM;
19 //依次從緩存區讀取數據
20 for (i = 0; i < s->nbfrags; i++)
21 {
22 audio_buf_t *b = s->buf;
23 down(&b->sem);
24 s3c2410_dma_queue_buffer(s->dma_ch, (void*)b, b->dma_addr, s->fragsize,
25 DMA_BUF_RD);
26 NEXT_BUF(s, buf);
27 }
28 }
29
30 //滿足用戶的所有讀需求
31 while (count > 0)
32 {
33 audio_buf_t *b = s->buf;
34
35 if (file->f_flags &O_NONBLOCK) //非阻塞
36 {
37 ret = - EAGAIN;
38 if (down_trylock(&b->sem))
39 break;
40 }
41 else
42 {
43 ret = - ERESTARTSYS;
44 if (down_interruptible(&b->sem))
45 break;
46 }
47
48 chunksize = b->size;
49 //從緩存區讀取數據
50 if (chunksize > count)
51 chunksize = count;
52 DPRINTK("read %d from %d/n", chunksize, s->buf_idx);
53 if (copy_to_user(buffer, b->start + s->fragsize - b->size, //調用拷貝函數
54 chunksize))
55 {
56 up(&b->sem);
57 return - EFAULT;
58 }
59 b->size -= chunksize;
60
61 buffer += chunksize;
62 count -= chunksize; //已經給用戶拷貝了一部分，count減少
63 if (b->size > 0)
64 {
65 up(&b->sem);
66 break;
67 }
68 //將緩存區釋放
69 s3c2410_dma_queue_buffer(s->dma_ch, (void*)b, b->dma_addr, s->fragsize,
70 DMA_BUF_RD);
71
72 NEXT_BUF(s, buf);
73 }
74
75 if ((buffer - buffer0))
76 ret = buffer - buffer0;
77
78 return ret;
79 }
OSS驅動dsp接口的寫函數與讀函數類似，一般來說，它也應該滿足用戶的所有寫需求後再返回，如代碼清單17.32。
代碼清單17.32 UDA1341 OSS驅動的寫函數
1 static ssize_t smdk2410_audio_write(struct file *file, const char *buffer,
2 size_t count, loff_t *ppos)
3 {
4 const char *buffer0 = buffer;
5 audio_stream_t *s = &output_stream;
6 int chunksize, ret = 0;
7
8 DPRINTK("audio_write : start count=%d/n", count);
9
10 switch (file->f_flags &O_ACCMODE)
11 {
12 case O_WRONLY: //只寫
13 case O_RDWR: //讀寫
14 break;
15 default: //只讀不合法
16 return - EPERM;
17 }
18 //設置DMA緩衝區
19 if (!s->buffers && audio_setup_buf(s))
20 return - ENOMEM;
21
22 count &= ~0x03;
23
24 while (count > 0) //直到滿足用戶的所有寫需求
25 {
26 audio_buf_t *b = s->buf;
27 //非阻塞訪問
28 if (file->f_flags &O_NONBLOCK)
29 {
30 ret = - EAGAIN;
31 if (down_trylock(&b->sem))
32 break;
33 }
34 else
35 {
36 ret = - ERESTARTSYS;
37 if (down_interruptible(&b->sem))
38 break;
39 }
40 //從用戶空間拷貝音頻數據
41 if (audio_channels == 2)
42 {
43 chunksize = s->fragsize - b->size;
44 if (chunksize > count)
45 chunksize = count;
46 DPRINTK("write %d to %d/n", chunksize, s->buf_idx);
47 if (copy_from_user(b->start + b->size, buffer, chunksize))
48 {
49 up(&b->sem);
50 return - EFAULT;
51 }
52 b->size += chunksize;
53 }
54 else
55 {
56 chunksize = (s->fragsize - b->size) >> 1;
57
58 if (chunksize > count)
59 chunksize = count;
60 DPRINTK("write %d to %d/n", chunksize *2, s->buf_idx);
61 if (copy_from_user_mono_stereo(b->start + b->size, buffer, chunksize))
62 {
63 up(&b->sem);
64 return - EFAULT;
65 }
66
67 b->size += chunksize * 2;
68 }
69
70 buffer += chunksize;
71 count -= chunksize; //已經從用戶拷貝了一部分，count減少
72 if (b->size < s->fragsize)
73 {
74 up(&b->sem);
75 break;
76 }
77 //發起DMA操作
78 s3c2410_dma_queue_buffer(s->dma_ch, (void*)b, b->dma_addr, b->size,
79 DMA_BUF_WR);
80 b->size = 0;
81 NEXT_BUF(s, buf);
82 }
83
84 if ((buffer - buffer0))
85 ret = buffer - buffer0;
86
87 DPRINTK("audio_write : end count=%d/n/n", ret);
88
89 return ret;
90 }