ALSA声卡10_从零编写之数据传输_学习笔记

1、引言

（1）应用程序使用声卡的时候，数据流程是：应用程序把数据发送给驱动，驱动把数据发送给硬件声卡，声卡把数据转换成声音数据播放出去。

（2）可以使用两种方式发送数据

第一种：app发数据，等驱动处理完后再发下一段（处理完再发下一段就会导致声音会断断续续 ）

第二种：应用程序不断地发数据，驱动程序不断地取数据，不断地发给硬件。解决了声音断续的问题，但是要创建一个非常大的缓冲区（在驱动程序里面申请的 ，称其为buffer）

一个采样点的数据包括左声道数据和右声道数据

这里hw_ptr是指针（ 更新是指指针向后移）

2、怎么写驱动(s3c2440_dma.c(platform))

（1）负责数据传输的是平台部分里面的DMA文件，修改s3c2440_dma.c

3、分配/释放buffer

创建声卡时，s3c2440_dma_new函数被调用，函数里分配dma buffer.销毁声卡时，释放dma buffer

（1）分配DMA BUFFER

static int s3c2440_dma_new(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd)
{
struct snd_card *card = rtd->card->snd_card;
struct snd_pcm *pcm = rtd->pcm;
struct snd_pcm_substream *substream = pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream;
struct snd_dma_buffer *buf = &substream->dma_buffer;


int ret = 0;


    /* 1. 分配DMA BUFFER */
if (!card->dev->dma_mask)
card->dev->dma_mask = &dma_mask;
if (!card->dev->coherent_dma_mask)
card->dev->coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);


if (pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream) {//播放功能
   playback_dma_info.virt_addr = (unsigned int)dma_alloc_writecombine(pcm->card-   >dev, s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max,
  &playback_dma_info.phy_addr, GFP_KERNEL);//分配DMA BUFFER   //virt_addr 是buffer的虚拟地址，buffer_bytes_max是分配缓冲区的大小，phy_addr是所分配缓冲区的物理地址
        if (!playback_dma_info.virt_addr)//如果虚拟地址为空，返回错误
        {
            return -ENOMEM; //返回没有内存的错误标志
        }
        playback_dma_info.buf_max_size = s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max;//分配成功，记录分配buffer的大小，尽管分配128K,但用到多少是app决定的 

    //把buffer信息告诉alsa的核心层
    buf->dev.type = SNDRV_DMA_TYPE_DEV;
    buf->dev.dev = pcm->card->dev;
    buf->private_data = NULL;
        buf->area = playback_dma_info.virt_addr;//播放相关的dma  buffer  的信息的结构体
        buf->bytes = playback_dma_info.buf_max_size;//buf的大小
}//


return ret;
}

（2）释放DMA BUFFER

static void s3c2440_dma_free(struct snd_pcm *pcm)
{
dma_free_writecombine(pcm->card->dev, playback_dma_info.buf_max_size,
     (void *)playback_dma_info.virt_addr, playback_dma_info.phy_addr);//释放的是playback(播放)部分的dma buffer(buffer大小，buffer的虚拟地址，buffer的物理地址)
}

4、request_irq

(1)open函数

static int s3c2440_dma_open(struct snd_pcm_substream *substream)
{
struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
    int ret;
    /* 注册中断 */
    ret = request_irq(IRQ_DMA2,s3c2440_dma2_irq, IRQF_DISABLED, 'myalsa for playback',substream);
    if (ret)   //IRQ_DMA2是中断号，s3c2440_dma2_irq是中断处理函数， IRQF_DISABLED是标志（当发生中断时，在中断处理过程中，中断是保持屏蔽的）， 'myalsa for playback'是中断名字，substream是device ID 
    {
        printk('request_irq error!n');
        return -EIO;
    }


return 0;
}

(2)中断请求函数（数据传输成功后，更新hw_ptr等信息）

static irqreturn_t s3c2440_dma2_irq(int irq, void *devid) //左边参数是中断号，右边是设备ID
{
    struct snd_pcm_substream *substream = devid;//在open函数调用的请求中断函数 request_irq中的给中断处理函数s3c2440_dma2_irq的参数substream
        
    /* 更新状态信息 */  当传输完一个DMA后，发生中断
    playback_dma_info.dma_ofs += playback_dma_info.period_size;//偏移地址向后移一个period
    if (playback_dma_info.dma_ofs >= playback_dma_info.buffer_size)//如果偏移地址超过buffer 的范围
        playback_dma_info.dma_ofs = 0;//就指向buffer的开头
    
    /* 更新hw_ptr等信息,（驱动部分）
     * 并且判断:如果buffer里没有数据了,则调用trigger来停止DMA 
     */

传完一个ＤＭＡ，
    snd_pcm_period_elapsed(substream);  


    if (playback_dma_info.be_running)
    {
        /* 如果还有数据，be_running是1表明在运行
         * 1. 加载下一个period 
         * 2. 再次启动DMA传输
         */
        load_dma_period();
        s3c2440_dma_start();
    }


    return IRQ_HANDLED;
}

5、 s3c2440_dma_hw_params（准备DMA传输的参设设置）

static int s3c2440_dma_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,
struct snd_pcm_hw_params *params)
{
struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
unsigned long totbytes = params_buffer_bytes(params);//所使用的buffer大小由应用程序传进来的参数params决定的
    
    /* 根据params设置DMA */
snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, &substream->dma_buffer);


    /* s3c2440_dma_new（驱动程序里面）分配了很大的DMA BUFFER，应用程序会用多大是由应用程序决定的，传进来的参数params
     * params决定使用多大
     */
runtime->dma_bytes            = totbytes;//记录所使用的大小，以后会用到，应用程序写到尾部时会返回来，尾部在哪里由尾部决定的。
    playback_dma_info.buffer_size = totbytes;//buffer_size
    playback_dma_info.period_size = params_period_bytes(params);//period_size，buffer里面，一次DMA传输是以period传输的


    return 0;
}

6、prepare函数（准备DMA传输的数据）

static int s3c2440_dma_prepare(struct snd_pcm_substream *substream)
{
    /* 准备DMA传输 */

    /* 复位各种状态信息（清零） */
    playback_dma_info.dma_ofs = 0;//偏移值设置为0，以后DMA传输从开始处开始
    playback_dma_info.be_running = 0;//表示DMA尚未启动，还没运行
    
    /* 加载第1个period */
    load_dma_period();


return 0;
}

return ret;
}

7、加载需要传输的数据

/* 数据传输: 源,目的,长度 */
static void load_dma_period(void)
{       
/* 把源,目的,长度告诉DMA */
dma_regs->disrc      = playback_dma_info.phy_addr + playback_dma_info.dma_ofs;       /* 源的物理地址 */物理地址+偏移地址
dma_regs->disrcc     = (0<<1) | (0<<0); /* 源位于AHB总线, 源地址递增 */
dma_regs->didst      = 0x55000010;        /* 目的的物理地址 */IIC控制器
dma_regs->didstc     = (0<<2) | (1<<1) | (1<<0); /* 目的位于APB总线, 目的地址不变 */


    /* bit22: 1-noreload *表示传完一段数据后会重新加载某些值，自己启动DMA，在我们的中断程序是自己启动DMA的，所以不让它自动下载，因而把它设置为1，自动加载的话在中断函数还没有处理前就自动传输数据/解决播放存在杂音的问题
dma_regs->dcon       = (1<<31)|(0<<30)|(1<<29)|(0<<28)|(0<<27)|(0<<24)|(1<<23)|(1<<22)|(1<<20)|(playback_dma_info.period_size/2);  /* 使能中断,单个传输,硬件触发 */period_size长度，每次传输不是传输整个buffer,是传输里面的某个period,period_size大小。buffer_size是应用程序所使用buffer的大小，buf_max_size是驱动程序分配的buffer大小，应用程序只可能使用里面的一部分。除以2是因为(1<<20)也就是2个字节，因而以字节为单位所以要除以2。也就是传输多少次，每次传输2个字节。
}

8、dma_trigger函数（触发DMA传输，传输完成后，产生中断，进入中断处理函数s3c2440_dma2_irq）

static int s3c2440_dma_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd)
{
int ret = 0;


    /* 根据cmd启动或停止DMA传输 */
switch (cmd) {
case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:
case SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME:
case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE:
        /* 启动DMA传输 */
        playback_dma_info.be_running = 1;//还有数据的状态信息
        s3c2440_dma_start();
break;


case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:
case SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND:
case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH:
        /* 停止DMA传输 */
        playback_dma_info.be_running = 0;//传完数据的状态信息
        s3c2440_dma_stop();
break;


default:
ret = -EINVAL;
break;
}

9、dma_pointer函数（表示下一次DMA传输的位置（每一次DMA传输一个period）,hw_ptr指针是根据DMA位置来确定的）

/* 返回结果是frame（单位是frame） */
static snd_pcm_uframes_t s3c2440_dma_pointer(struct snd_pcm_substream *substream)
{
return bytes_to_frames(substream->runtime, playback_dma_info.dma_ofs);//playback_dma_info.dma_ofs是DMA传输的偏移地址，如果偏移地址超出buffer的范围，就应该回到开始的位置，假如一个period里面有3个frame,如果位置指向period开始处，返回值是3，指向右边是6.也就是
}

10、总结

（1）创建声卡时导致 s3c2440_dma_new函数被调用

（2）s3c2440_dma_new函数里面分配DMA  BUFFER（分配最大的，128K，但并不表示一定要用完（根据应用程序参数决定））

（3）应用程序打开设备，播放声音的时候，在open函数（s3c2440_dma_open）,设置属性，注册中断；在close函数中,释放中断

（4）设置参数（在s3c2440_dma_hw_params函数中），驱动程序分配了很大一块空间，确定buffer_size(应用程序传进来的params参数决定的)，period_size(buffer里是逐个peroid传输的)

一次DMA传输是以period传输的

（5）准备DMA传输（s3c2440_dma_prepare）,加载第一个period(load_dma_period)

（6）启动DMA 传输（s3c2440_dma_trigger）,一个period传输完后会产生中断）调用中断处理函数（s3c2440_dma2_irp更新偏移地址。更新alsa驱动的其他状态信息。如果还有数据，再次加载period,再次启动