PCM data flow之一：概述

2024-04-16 07:38

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本文主要是介绍PCM data flow之一：概述，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Linux kernel version：3.4.5

SoC：Samsung exynos

Userspace：tinyalsa

音频驱动主要有三部分组成：

1、 Platform：通常指某款SoC平台，如exynos、omap等等。Platform又可细分两部分：

1.1、CPU DAI：在嵌入式系统里面通常指CPU的I2S、PCM总线接口，负责将音频数据从AIF FIFO搬运到CODEC（Playback的情形，Capture则方向相反）。CPU DAI通过snd_soc_register_dai()来注册。注：DAI是Digital Audio Interface的缩写，分为CPU DAI和CODEC DAI，这两者通过I2S/PCM总线连接；AIF是Audio Interface的缩写，一般分为I2S和PCM接口。

1.2、DMA：负责将音频数据从userspace通过DMA操作搬运到AIF FIFO，这部分的逻辑比较复杂，以下几篇会对它详细阐述。DMA操作通过snd_soc_register_platform()来注册。值得留意的是：某些情形下是不需要DMA操作的，比如Modem和CODEC直连，因为Modem本身已经把数据送到它的PCM接口FIFO了，这时只需启动PCM接口把数据搬运到CODEC即可；在这种情形下，Machine驱动snd_soc_dai_link中需要指定.platform_name = "snd-soc-dummy", 这是虚拟出来的DMA驱动。

2、CODEC：对于Playback来说，userspace送过来的PCM数据是经过抽样量化出来的数字信号，在codec经过DAC转换成模拟信号送到外放耳机输出，这样我们就可以听到声音了。Codec字面意思是编解码器，但芯片里面的部件很多，常见的有AIF（音频接口）、DAC、ADC、Mixer、PGA、Line-in、Line-out，有些高端的codec芯片还有EQ、DSP、SRC、DRC、AGC、Echo canceller、Noise suppression等功能。

3、Machine：指某一款机器，它把CPU DAI、CODEC DAI、MODEM DAI各个音频总线接口通过定义dai_link链结起来，然后注册snd_soc_card。和上面两个不一样，Platform和CODEC驱动一般是可以重用的，而Machine有它特定的硬件特性，几乎是不可重用的。所谓的硬件特性指：DAIs之间的链结；通过某个GPIO打开Amplifier；通过某个GPIO检测耳机插拔；使用某个时钟如MCLK/External OSC作为I2S、CODEC模块的基准时钟源等等。

因此从上面的描述来看，对于Playback，PCM数据流向大致是：

[cpp] view plain copy print ?

| DMA | | I2S/PCM | | AIF->DAC->PGA/Mixer |
-----------> AIF FIFO ----------------> CODEC ----------------> SPK/HS/Earpiece

              | DMA |                 | I2S/PCM |        | AIF->DAC->PGA/Mixer |
userspace----------------> AIF FIFO ----------------> CODEC ----------------> SPK/HS/Earpiece

我们这系列的内容主要讲述pcm数据如何从userspace如何通过DMA搬运到AIF FIFO的。至于I2S控制方面，逻辑是非常简单的，读写寄存器启动I2S传输即可。

这系列初步定为如下几个部分：

1、当pcm_open时，如何检查hw constraints（硬件特性限制，如支持的通道数/采样率/数据格式、DMA的period size和period count等）；如何设置hw params（channels/sample rate/pcm format/period size/period count等）；如何设置sw params（start_threshold/stop_threshold/silence_threshold等）；如何调用platform/codec/machine的hw_params()回调函数。

2、当pcm_write时，如何把pcm数据从userspace拷贝到dma_alloc_writecombine()分配出来的dma buffer中；如何触发platform/codec/machine的trigger()函数去启动DMA，把数据从dma buffer搬运到AIF FIFO。但在这之前，会先分析dma buffer分配过程，还有dma搬运的src源地址和dst目的地址如何设定，这部分平台相关。

3、 xrun出现的根源是什么？有些资料这样提及：“xrun指的是，声卡period一到，引发一个中断，告诉alsa驱动，要填入数据，或读走数据，但是问题在于alsa的读取和写入操作必须用户调用writei和readi才会发生的，它不会去缓存数据；如果上层没有用户调用writei和readi，那么就会产生 overrun（录制时，数据都满了，还没被读走）和underrun（需要数据来播放，却不写入数据），统称为xrun”。这里源码上分析它是如何产生的，这样我们知道需要正确配置好哪个参数才能更好避免xrun或取得更好的表现性能。

涉及到的源码文件：

[plain] view plain copy print ?

sound/core/pcm_native.c
sound/core/pcm_lib.c
sound/soc/samsung/i2s.c
sound/soc/samsung/dma.c
arch/arm/mm/dma-mapping.c
arch/arm/plat-samsung/dma-ops.c

sound/core/pcm_native.c
sound/core/pcm_lib.c
sound/soc/samsung/i2s.c
sound/soc/samsung/dma.c
arch/arm/mm/dma-mapping.c
arch/arm/plat-samsung/dma-ops.c

可以看到只有pcm_native.c和pcm_lib.c是平台无关的，其他都平台相关。但不要紧，平台相关部分仅仅是dma的初始化和它的操作函数，这一部分在其他平台也是类似的，只是实现不大一致。

这篇关于PCM data flow之一：概述的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！