ALSA声卡_从零编写之参数设置(基于优龙FS2410开发板，UDA1341声卡)

一、实验环境

1.1 虚拟机环境

    a) Vmware版本：Vmware Workstation 12.5.7

    b) Ubuntu版本：9.10

    c) 内核版本：2.6.31.14

    d) toolchain版本：arm-linux-gcc 4.3.2

1.2 开发板

    优龙FS2410开发板，UDA1341声卡

    内核版本：3.4.2

二、概述

2.1 目标

     之前在写裸板程序时，已经了解了怎样写代码来操作硬件，设置参数，传输数据。现在的任务就是按照ASOC的框架，来重新写这些代码（难点在于理解软件框架）

2.2 哪些地方的代码会涉及到参数设置

      根据之前“分析调用过程”那节视频中，用strace跟踪的结果，总结出以下几个地方的代码会涉及到参数设置：

1. soc_pcm_open依次调用cpu_dai, platform(dma), codec_dai, machine的open或startup函数，经查：

cpu_dai

       s3c24xx_i2s_dai.ops(即s3c24xx_i2s_dai_ops)，无startup函数

platform(dma)

       samsung_asoc_platform.ops(即dma_ops).dma_open里：snd_pcm_hw_constraint_integer,snd_soc_set_runtime_hwparams(&dma_hardware)

codec_dai

       uda134x_dai_ops.startup即uda134x_startup 里：

       snd_pcm_hw_constraint_minmax(SNDRV_PCM_HW_PARAM_RATE), snd_pcm_hw_constraint_minmax(SNDRV_PCM_HW_PARAM_SAMPLE_BITS)

machine

       s3c24xx_uda134x_dai_link.ops(即s3c24xx_uda134x_ops).startup即s3c24xx_uda134x_startup里：

      主要工作是设置rate[]的值（算法原理可参考：在uda1341的i2s中256fs,384fs和512fs表示的实际意义和如何auto智能选择）

      通过分析这些函数可知，它们并没有涉及到硬件操作，所以我们把它们都归并到dma_open里实现

   2. soc_pcm_hw_params依次调用machine,codec_dai,cpu_dai,platform(dma)的hw_params函数

machine  

       s3c24xx_uda134x .hw_params 即s3c24xx_uda134x_hw_params

codec_dai

       uda134x_dai_ops.hw_params 即uda134x_hw_params

cpu_dai

       s3c24xx_i2s_dai_ops.hw_params 即s3c24xx_i2s_hw_params

platform(dma)

       samsung_asoc_platform.ops(即dma_ops). hw_params 即dma_hw_params

      通过分析这些函数可知，它们涉及到了硬件操作，所以我们需要分别在这些hw_params函数所属的驱动中实现

三、具体实现

3.1 实现dma_open

(参考：soundsocsamsungdma.c)

static const struct snd_pcm_hardware s3c2440_dma_hardware = {

.info = SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |

    SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER |

    SNDRV_PCM_INFO_MMAP |

    SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID |

    SNDRV_PCM_INFO_PAUSE |

    SNDRV_PCM_INFO_RESUME,

.formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE |

    SNDRV_PCM_FMTBIT_U16_LE |

    SNDRV_PCM_FMTBIT_U8 |

    SNDRV_PCM_FMTBIT_S8,

.channels_min = 2,

.channels_max = 2,

.buffer_bytes_max = 128*1024,

.period_bytes_min = PAGE_SIZE,

.period_bytes_max = PAGE_SIZE*2,

.periods_min = 2,

.periods_max = 128,

.fifo_size = 32,

};

static int s3c2440_dma_open(struct snd_pcm_substream *substream)

{

    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

    int ret;

    //去掉了和prtd相关的代码，因为这是samsung自己定义的用于dma操作的数据结构，我们不使用，而是自己来实现dma操作

    /* 设置属性 */

    snd_pcm_hw_constraint_integer(runtime, SNDRV_PCM_HW_PARAM_PERIODS); //约束:采样周期必须是整数

    snd_soc_set_runtime_hwparams(substream, &s3c2440_dma_hardware); //后续的snd_pcm_hw_constraints_complete会使用runtime->hw里的信息来调用一系列的snd_pcm_hw_constraint_xxx

    return 0;

}

3.2 实现machine、codec_dai、cpu_dai、platform(dma)的hw_params函数

注：由于codec_dai（uda1341_hw_params）涉及代码最复杂，所以放在最后实现

3.2.1 实现s3c2440_uda1341.hw_params 即s3c2440_uda1341_hw_params

      分析内核的s3c24xx_uda134x_hw_params()可知：它主要是调用了snd_soc_dai_set_fmt、snd_soc_dai_set_sysclk、snd_soc_dai_set_clkdiv来设置cpu_dai和codec_dai的数据格式以及时钟，而这些工作可以拆开后分别放在cpu_dai（见下文s3c2440_i2s_hw_params）和codec_dai（见下文uda1341_hw_params ()）中。所以s3c2440_uda1341_hw_params不用实现。

注：关于怎样根据app提供的rate来计算clk、clk_source、fs_mod、div，可参考：在uda1341的i2s中256fs,384fs和512fs表示的实际意义和如何auto智能选择

3.2.2 实现s3c2440_i2s_dai_ops.hw_params 即s3c2440_i2s_hw_params

struct s3c2440_iis_regs {

    unsigned int iiscon ;

    unsigned int iismod ;

    unsigned int iispsr ;

    unsigned int iisfcon;

    unsigned int iisfifo;

};

static volatile unsigned int *gpecon;

static volatile struct s3c2440_iis_regs *iis_regs;

static int s3c2440_i2s_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params, struct snd_soc_dai *dai)

{

/* 根据params设置IIS控制器 */

/* 参考裸板程序soc/iis.c的iis_init */

    int tmp_fs;

    int i;

    int min = 0xffff;

    int pre = 0;

    unsigned int fs;

    struct clk *clk = clk_get(NULL, 'pclk');

    /* 配置GPIO用于IIS */

    *gpecon &= ~((3<<0) | (3<<2) | (3<<4) | (3<<6) | (3<<8));

    *gpecon |= ((2<<0) | (2<<2) | (2<<4) | (2<<6) | (2<<8));

    /* bit[9] : Master clock select, 0-PCLK

     * bit[8] : 0 = Master mode

     * bit[7:6] : 10 = Transmit mode

     * bit[4] : 0-IIS compatible format

     * bit[3] : serial bit clock frequency select,1: 32fs，这样可以兼容8bit 和16bit的serial data bit per channel

     * bit[2] : 384fs, 确定了MASTER CLOCK之后, fs = MASTER CLOCK/384

     * bit[1:0] : Serial bit clock frequency select, 32fs

     */

    if (params_format(params) == SNDRV_PCM_FORMAT_S16_LE)

        iis_regs->iismod = (2<<6) | (0<<4) | (1<<3) | (1<<2) | (1);

    else if (params_format(params) == SNDRV_PCM_FORMAT_S8)

        iis_regs->iismod = (2<<6) | (0<<4) | (0<<3) | (1<<2) | (1);

    else

        return -EINVAL;

/* 参考: s3c2440 datasheet: IIS prescaler(IISPSR) register

  * Master clock = PCLK/(n+1)

  * fs = Master clock / 384

  * fs = PCLK / (n+1) / 384

  */

//根据以上公式，对于app传入的fs采样率，计算出最接近的tmp_fs，以及对应的iispsr

fs = params_rate(params);

    for (i = 0; i <= 31; i++) //IISPSR controlA, data value:[0~31]

    {

        tmp_fs = clk_get_rate(clk)/384/(i+1);

        if (ABS(tmp_fs, fs) < min)

        {

            min = ABS(tmp_fs, fs);

            pre = i;

        }

    }

    iis_regs->iispsr = (pre << 5) | (pre);

    /*

     * bit15 : Transmit FIFO access mode select, 1-DMA

     * bit13 : Transmit FIFO, 1-enable

     */

    iis_regs->iisfcon = (1<<15) | (1<<13);

    /*

     * bit[5] : Transmit DMA service request, 1-enable

     * bit[1] : IIS prescaler, 1-enable

     */

    iis_regs->iiscon = (1<<5) | (1<<1) ;

    clk_put(clk);

    return 0;

}

static int s3c2440_iis_init(void)

{

    gpecon   = ioremap(0x56000040, 4);

    iis_regs = ioremap(0x55000000, sizeof(struct s3c2440_iis_regs));

    platform_device_register(&s3c2440_iis_dev);

    platform_driver_register(&s3c2440_iis_drv);

    return 0;

}

static void s3c2440_iis_exit(void)

{

    platform_device_unregister(&s3c2440_iis_dev);

    platform_driver_unregister(&s3c2440_iis_drv);

    iounmap(gpecon);

    iounmap(iis_regs);

}

3.2.3 实现s3c2440_dma_ops.hw_params 即s3c2440_dma_hw_params

      分析内核的dma_hw_params()可知：主要工作涉及到数据的传输，所以我们把s3c2440_dma_hw_params留到下一节“数据传输”再实现。

3.2.4 实现uda1341_dai_ops.hw_params 即uda1341_hw_params

（为了简单, 在uda1341_init_regs里就设置好固定的参数（比如时钟、格式），并且由uda1341_soc_probe一次性调用）

#define UDA134X_RATES SNDRV_PCM_RATE_8000_48000

#define UDA134X_FORMATS (SNDRV_PCM_FMTBIT_S8 | SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE |

SNDRV_PCM_FMTBIT_S18_3LE | SNDRV_PCM_FMTBIT_S20_3LE)

/* status control */

#define STAT0 (0x00)

#define STAT0_RST (1 << 6)

#define STAT0_SC_MASK (3 << 4)

#define STAT0_SC_512FS (0 << 4)

#define STAT0_SC_384FS (1 << 4)

#define STAT0_SC_256FS (2 << 4)

#define STAT0_IF_MASK (7 << 1)

#define STAT0_IF_I2S (0 << 1)

#define STAT0_IF_LSB16 (1 << 1)

#define STAT0_IF_LSB18 (2 << 1)

#define STAT0_IF_LSB20 (3 << 1)

#define STAT0_IF_MSB (4 << 1)

#define STAT0_IF_LSB16MSB (5 << 1)

#define STAT0_IF_LSB18MSB (6 << 1)

#define STAT0_IF_LSB20MSB (7 << 1)

#define STAT0_DC_FILTER (1 << 0)

#define STAT0_DC_NO_FILTER (0 << 0)

#define STAT1 (0x80)

#define STAT1_DAC_GAIN (1 << 6) /* gain of DAC */

#define STAT1_ADC_GAIN (1 << 5) /* gain of ADC */

#define STAT1_ADC_POL (1 << 4) /* polarity of ADC */

#define STAT1_DAC_POL (1 << 3) /* polarity of DAC */

#define STAT1_DBL_SPD (1 << 2) /* double speed playback */

#define STAT1_ADC_ON (1 << 1) /* ADC powered */

#define STAT1_DAC_ON (1 << 0) /* DAC powered */

/* data0 direct control */

#define DATA0 (0x00)

#define DATA0_VOLUME_MASK (0x3f)

#define DATA0_VOLUME(x) (x)

#define DATA1 (0x40)

#define DATA1_BASS(x) ((x) << 2)

#define DATA1_BASS_MASK (15 << 2)

#define DATA1_TREBLE(x) ((x))

#define DATA1_TREBLE_MASK (3)

#define DATA2 (0x80)

#define DATA2_PEAKAFTER (0x1 << 5)

#define DATA2_DEEMP_NONE (0x0 << 3)

#define DATA2_DEEMP_32KHz (0x1 << 3)

#define DATA2_DEEMP_44KHz (0x2 << 3)

#define DATA2_DEEMP_48KHz (0x3 << 3)

#define DATA2_MUTE (0x1 << 2)

#define DATA2_FILTER_FLAT (0x0 << 0)

#define DATA2_FILTER_MIN (0x1 << 0)

#define DATA2_FILTER_MAX (0x3 << 0)

/* data0 extend control */

#define EXTADDR(n) (0xc0 | (n))

#define EXTDATA(d) (0xe0 | (d))

#define EXT0 0

#define EXT0_CH1_GAIN(x) (x)

#define EXT1 1

#define EXT1_CH2_GAIN(x) (x)

#define EXT2 2

#define EXT2_MIC_GAIN_MASK (7 << 2)

#define EXT2_MIC_GAIN(x) ((x) << 2)

#define EXT2_MIXMODE_DOUBLEDIFF (0)

#define EXT2_MIXMODE_CH1 (1)

#define EXT2_MIXMODE_CH2 (2)

#define EXT2_MIXMODE_MIX (3)

#define EXT4 4

#define EXT4_AGC_ENABLE (1 << 4)

#define EXT4_INPUT_GAIN_MASK (3)

#define EXT4_INPUT_GAIN(x) ((x) & 3)

#define EXT5 5

#define EXT5_INPUT_GAIN(x) ((x) >> 2)

#define EXT6 6

#define EXT6_AGC_CONSTANT_MASK (7 << 2)

#define EXT6_AGC_CONSTANT(x) ((x) << 2)