Linux ALSA聲卡驅動之六：ASoC架構中的Machine

前面一節的內容我們提到，ASoC被分爲Machine、Platform和Codec三大部分，其中的Machine驅動負責Platform和Codec之間的耦合以及部分和設備或板子特定的代碼，再次引用上一節的內容：Machine驅動負責處理機器特有的一些控件和音頻事件（例如，當播放音頻時，需要先行打開一個放大器）；單獨的Platform和Codec驅動是不能工作的，它必須由Machine驅動把它們結合在一起才能完成整個設備的音頻處理工作。

ASoC的一切都從Machine驅動開始，包括聲卡的註冊，綁定Platform和Codec驅動等等，下面就讓我們從Machine驅動開始討論吧。

1. 註冊Platform Device

ASoC把聲卡註冊爲Platform Device，我們以裝配有WM8994的一款Samsung的開發板SMDK爲例子做說明，WM8994是一顆Wolfson生產的多功能Codec芯片。

代碼的位於：/sound/soc/samsung/smdk_wm8994.c，我們關注模塊的初始化函數：

static int __init smdk_audio_init(void)
{
    int ret;

    smdk_snd_device = platform_device_alloc("soc-audio", -1);
    if (!smdk_snd_device)
        return -ENOMEM;

    platform_set_drvdata(smdk_snd_device, &smdk);

    ret = platform_device_add(smdk_snd_device);
    if (ret)
        platform_device_put(smdk_snd_device);

    return ret;
}

由此可見，模塊初始化時，註冊了一個名爲soc-audio的Platform設備，同時把smdk設到platform_device結構的dev.drvdata字段中，這裏引出了第一個數據結構snd_soc_card的實例smdk，他的定義如下：

static struct snd_soc_dai_link smdk_dai[] = {
    { /* Primary DAI i/f */
        .name = "WM8994 AIF1",
        .stream_name = "Pri_Dai",
        .cpu_dai_name = "samsung-i2s.0",
        .codec_dai_name = "wm8994-aif1",
        .platform_name = "samsung-audio",
        .codec_name = "wm8994-codec",
        .init = smdk_wm8994_init_paiftx,
        .ops = &smdk_ops,
    }, { /* Sec_Fifo Playback i/f */
        .name = "Sec_FIFO TX",
        .stream_name = "Sec_Dai",
        .cpu_dai_name = "samsung-i2s.4",
        .codec_dai_name = "wm8994-aif1",
        .platform_name = "samsung-audio",
        .codec_name = "wm8994-codec",
        .ops = &smdk_ops,
    },
};

static struct snd_soc_card smdk = {
    .name = "SMDK-I2S",
    .owner = THIS_MODULE,
    .dai_link = smdk_dai,
    .num_links = ARRAY_SIZE(smdk_dai),
};

 

通過snd_soc_card結構，又引出了Machine驅動的另外兩個個數據結構：

• snd_soc_dai_link（實例：smdk_dai[] ）

• snd_soc_ops（實例：smdk_ops ）

其中，snd_soc_dai_link中，指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai的名字，稍後Machine驅動將會利用這些名字去匹配已經在系統中註冊的platform，codec，dai，這些註冊的部件都是在另外相應的Platform驅動和Codec驅動的代碼文件中定義的，這樣看來，Machine驅動的設備初始化代碼無非就是選擇合適Platform和Codec以及dai，用他們填充以上幾個數據結構，然後註冊Platform設備即可。當然還要實現連接Platform和Codec的dai_link對應的ops實現，本例就是smdk_ops，它只實現了hw_params函數：smdk_hw_params。

2. 註冊Platform Driver

按照Linux的設備模型，有platform_device，就一定會有platform_driver。ASoC的platform_driver在以下文件中定義：sound/soc/soc-core.c。

還是先從模塊的入口看起：

static int __init snd_soc_init(void)
{
    ......
    return platform_driver_register(&soc_driver);
}

soc_driver的定義如下：

/* ASoC platform driver */
static struct platform_driver soc_driver = {
    .driver     = {
        .name       = "soc-audio",
        .owner      = THIS_MODULE,
        .pm     = &soc_pm_ops,
    },
    .probe      = soc_probe,
    .remove     = soc_remove,
};

我們看到platform_driver的name字段爲soc-audio，正好與platform_device中的名字相同，按照Linux的設備模型，platform總線會匹配這兩個名字相同的device和driver，同時會觸發soc_probe的調用，它正是整個ASoC驅動初始化的入口。

3. 初始化入口soc_probe()

soc_probe函數本身很簡單，它先從platform_device參數中取出snd_soc_card，然後調用snd_soc_register_card，通過snd_soc_register_card，爲snd_soc_pcm_runtime數組申請內存，每一個dai_link對應snd_soc_pcm_runtime數組的一個單元，然後把snd_soc_card中的dai_link配置複製到相應的snd_soc_pcm_runtime中，最後，大部分的工作都在snd_soc_instantiate_card中實現，下面就看看snd_soc_instantiate_card做了些什麼：

該函數首先利用card->instantiated來判斷該卡是否已經實例化，如果已經實例化則直接返回，否則遍歷每一對dai_link，進行codec、platform、dai的綁定工作，下只是代碼的部分選節，詳細的代碼請直接參考完整的代碼樹。

/* bind DAIs */
for (i = 0; i < card->num_links; i++)
    soc_bind_dai_link(card, i);

ASoC定義了三個全局的鏈表頭變量：codec_list、dai_list、platform_list，系統中所有的Codec、DAI、Platform都在註冊時連接到這三個全局鏈表上。soc_bind_dai_link函數逐個掃描這三個鏈表，根據card->dai_link[]中的名稱進行匹配，匹配後把相應的codec，dai和platform實例賦值到card->rtd[]中（snd_soc_pcm_runtime）。經過這個過程後，snd_soc_pcm_runtime：（card->rtd）中保存了本Machine中使用的Codec，DAI和Platform驅動的信息。

snd_soc_instantiate_card接着初始化Codec的寄存器緩存，然後調用標準的alsa函數創建聲卡實例： 

/* card bind complete so register a sound card */
ret = snd_card_create(SNDRV_DEFAULT_IDX1, SNDRV_DEFAULT_STR1,
        card->owner, 0, &card->snd_card);
card->snd_card->dev = card->dev;

card->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;
card->dapm.dev = card->dev;
card->dapm.card = card;
list_add(&card->dapm.list, &card->dapm_list);

然後，依次調用各個子結構的probe函數：

/* initialise the sound card only once */
if (card->probe) {
    ret = card->probe(card);
    if (ret < 0)
        goto card_probe_error;
}

/* early DAI link probe */
for (order = SND_SOC_COMP_ORDER_FIRST; order <= SND_SOC_COMP_ORDER_LAST;
        order++) {
    for (i = 0; i < card->num_links; i++) {
        ret = soc_probe_dai_link(card, i, order);
        if (ret < 0) {
            pr_err("asoc: failed to instantiate card %s: %d\n",
               card->name, ret);
            goto probe_dai_err;
        }
    }
}

for (i = 0; i < card->num_aux_devs; i++) {
    ret = soc_probe_aux_dev(card, i);
    if (ret < 0) {
        pr_err("asoc: failed to add auxiliary devices %s: %d\n",
               card->name, ret);
        goto probe_aux_dev_err;
    }
}

在上面的soc_probe_dai_link()函數中做了比較多的事情，把他展開繼續討論：

static int soc_probe_dai_link(struct snd_soc_card *card, int num, int order)
{
        ......
    /* set default power off timeout */
    rtd->pmdown_time = pmdown_time;

    /* probe the cpu_dai */
    if (!cpu_dai->probed &&
            cpu_dai->driver->probe_order == order) {

        if (cpu_dai->driver->probe) {
            ret = cpu_dai->driver->probe(cpu_dai);
        }
        cpu_dai->probed = 1;
        /* mark cpu_dai as probed and add to card dai list */
        list_add(&cpu_dai->card_list, &card->dai_dev_list);
    }

    /* probe the CODEC */
    if (!codec->probed &&
            codec->driver->probe_order == order) {
        ret = soc_probe_codec(card, codec);
    }

    /* probe the platform */
    if (!platform->probed &&
            platform->driver->probe_order == order) {
        ret = soc_probe_platform(card, platform);
    }

    /* probe the CODEC DAI */
    if (!codec_dai->probed && codec_dai->driver->probe_order == order) {
        if (codec_dai->driver->probe) {
            ret = codec_dai->driver->probe(codec_dai);
        }

        /* mark codec_dai as probed and add to card dai list */
        codec_dai->probed = 1;
        list_add(&codec_dai->card_list, &card->dai_dev_list);
    }

    /* complete DAI probe during last probe */
    if (order != SND_SOC_COMP_ORDER_LAST)
        return 0;

    ret = soc_post_component_init(card, codec, num, 0);
    if (ret)
        return ret;
        ......
    /* create the pcm */
    ret = soc_new_pcm(rtd, num);
        ........
    return 0;
}

該函數出了挨個調用了codec，dai和platform驅動的probe函數外，在最後還調用了soc_new_pcm()函數用於創建標準alsa驅動的pcm邏輯設備。現在把該函數的部分代碼也貼出來：

/* create a new pcm */
int soc_new_pcm(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd, int num)
{
    ......
    struct snd_pcm_ops *soc_pcm_ops = &rtd->ops;

    soc_pcm_ops->open    = soc_pcm_open;
    soc_pcm_ops->close   = soc_pcm_close;
    soc_pcm_ops->hw_params   = soc_pcm_hw_params;
    soc_pcm_ops->hw_free = soc_pcm_hw_free;
    soc_pcm_ops->prepare = soc_pcm_prepare;
    soc_pcm_ops->trigger = soc_pcm_trigger;
    soc_pcm_ops->pointer = soc_pcm_pointer;

    ret = snd_pcm_new(rtd->card->snd_card, new_name,
            num, playback, capture, &pcm);

    /* DAPM dai link stream work */
    INIT_DELAYED_WORK(&rtd->delayed_work, close_delayed_work);

    rtd->pcm = pcm;
    pcm->private_data = rtd;
    if (platform->driver->ops) {
        soc_pcm_ops->mmap = platform->driver->ops->mmap;
        soc_pcm_ops->pointer = platform->driver->ops->pointer;
        soc_pcm_ops->ioctl = platform->driver->ops->ioctl;
        soc_pcm_ops->copy = platform->driver->ops->copy;
        soc_pcm_ops->silence = platform->driver->ops->silence;
        soc_pcm_ops->ack = platform->driver->ops->ack;
        soc_pcm_ops->page = platform->driver->ops->page;
    }

    if (playback)
        snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, soc_pcm_ops);

    if (capture)
        snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, soc_pcm_ops);

    if (platform->driver->pcm_new) {
        ret = platform->driver->pcm_new(rtd);
        if (ret < 0) {
            pr_err("asoc: platform pcm constructor failed\n");
            return ret;
        }
    }

    pcm->private_free = platform->driver->pcm_free;
    return ret;
}

該函數首先初始化snd_soc_runtime中的snd_pcm_ops字段，也就是rtd->ops中的部分成員，例如open，close，hw_params等，緊接着調用標準alsa驅動中的創建pcm的函數snd_pcm_new()創建聲卡的pcm實例，pcm的private_data字段設置爲該runtime變量rtd，然後用platform驅動中的snd_pcm_ops替換部分pcm中的snd_pcm_ops字段，最後，調用platform驅動的pcm_new回調，該回調實現該platform下的dma內存申請和dma初始化等相關工作。到這裏，聲卡和他的pcm實例創建完成。

回到snd_soc_instantiate_card函數，完成snd_card和snd_pcm的創建後，接着對dapm和dai支持的格式做出一些初始化合設置工作後，調用了 card->late_probe(card)進行一些最後的初始化合設置工作，最後則是調用標準alsa驅動的聲卡註冊函數對聲卡進行註冊：

if (card->late_probe) {
    ret = card->late_probe(card);
    if (ret < 0) {
        dev_err(card->dev, "%s late_probe() failed: %d\n",
            card->name, ret);
        goto probe_aux_dev_err;
    }
}

snd_soc_dapm_new_widgets(&card->dapm);

if (card->fully_routed)
    list_for_each_entry(codec, &card->codec_dev_list, card_list)
        snd_soc_dapm_auto_nc_codec_pins(codec);

ret = snd_card_register(card->snd_card);
if (ret < 0) {
    printk(KERN_ERR "asoc: failed to register soundcard for %s\n", card->name);
    goto probe_aux_dev_err;
}

 至此，整個Machine驅動的初始化已經完成，通過各個子結構的probe調用，實際上，也完成了部分Platfrom驅動和Codec驅動的初始化工作，整個過程可以用一下的序列圖表示：

                                                                               圖3.1  基於3.0內核  soc_probe序列圖

下面的序列圖是本文章第一個版本，基於內核2.6.35，大家也可以參考一下兩個版本的差異：

                                                                               圖3.2  基於2.6.35  soc_probe序列圖