Control接口
Control接口主要讓用戶空間的應用程序(alsa-lib)可以訪問和控制音頻codec芯片中的多路開關,滑動控件等。對於Mixer(混音)來說,Control接口顯得尤爲重要,從ALSA 0.9.x版本開始,所有的mixer工作都是通過control接口的API來實現的。
ALSA已經爲AC97定義了完整的控制接口模型,如果你的Codec芯片只支持AC97接口,你可以不用關心本節的內容。
<sound/control.h>定義了所有的Control API。如果你要爲你的codec實現自己的controls,請在代碼中包含該頭文件。
Controls的定義
要自定義一個Control,我們首先要定義3個回調函數:info,get和put。然後,定義一個snd_kcontrol_new結構:
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static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
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.iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,
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.name = "PCM Playback Switch",
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.index = 0,
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.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,
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.private_value = 0xffff,
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.info = my_control_info,
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.get = my_control_get,
-
.put = my_control_put
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};
iface字段指出了control的類型,alsa定義了幾種類型(SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX),常用的類型是MIXER,當然也可以定義屬於全局的CARD類型,也可以定義屬於某類設備的類型,例如HWDEP,PCMRAWMIDI,TIMER等,這時需要在device和subdevice字段中指出卡的設備邏輯編號。
name字段是該control的名字,從ALSA 0.9.x開始,control的名字是變得比較重要,因爲control的作用是按名字來歸類的。ALSA已經預定義了一些control的名字,我們在Control Name一節詳細討論。
index字段用於保存該control的在該卡中的編號。如果聲卡中有不止一個codec,每個codec中有相同名字的control,這時我們可以通過index來區分這些controls。當index爲0時,則可以忽略這種區分策略。
access字段包含了該control的訪問類型。每一個bit代表一種訪問類型,這些訪問類型可以多個“或”運算組合在一起。
private_value字段包含了一個任意的長整數類型值。該值可以通過info,get,put這幾個回調函數訪問。你可以自己決定如何使用該字段,例如可以把它拆分成多個位域,又或者是一個指針,指向某一個數據結構。
tlv字段爲該control提供元數據。
Control的名字
control的名字需要遵循一些標準,通常可以分成3部分來定義control的名字:源--方向--功能。
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源,可以理解爲該control的輸入端,alsa已經預定義了一些常用的源,例如:Master,PCM,CD,Line等等。
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方向,代表該control的數據流向,例如:Playback,Capture,Bypass,Bypass Capture等等,也可以不定義方向,這時表示該Control是雙向的(playback和capture)。
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功能,根據control的功能,可以是以下字符串:Switch,Volume,Route等等。
也有一些命名上的特例:
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全局的capture和playback "Capture Source","Capture Volume","Capture Switch",它們用於全局的capture source,switch和volume。同理,"Playback Volume","Playback Switch",它們用於全局的輸出switch和volume。
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Tone-controles 音調控制的開關和音量命名爲:Tone Control - XXX,例如,"Tone Control - Switch","Tone Control - Bass","Tone Control - Center"。
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3D controls 3D控件的命名規則:,"3D Control - Switch","3D Control - Center","3D Control - Space"。
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Mic boost 麥克風音量加強控件命名爲:"Mic Boost"或"Mic Boost(6dB)"。
訪問標誌(ACCESS Flags)
Access字段是一個bitmask,它保存了改control的訪問類型。默認的訪問類型是:SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,表明該control支持讀和寫操作。如果access字段沒有定義(.access==0),此時也認爲是READWRITE類型。
如果是一個只讀control,access應該設置爲:SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ,這時,我們不必定義put回調函數。類似地,如果是隻寫control,access應該設置爲:SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE,這時,我們不必定義get回調函數。
如果control的值會頻繁地改變(例如:電平表),我們可以使用VOLATILE類型,這意味着該control會在沒有通知的情況下改變,應用程序應該定時地查詢該control的值。
回調函數
info回調函數
info回調函數用於獲取control的詳細信息。它的主要工作就是填充通過參數傳入的snd_ctl_elem_info對象,以下例子是一個具有單個元素的boolean型control的info回調:
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static int snd_myctl_mono_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,
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struct snd_ctl_elem_info *uinfo)
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{
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uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;
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uinfo->count = 1;
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uinfo->value.integer.min = 0;
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uinfo->value.integer.max = 1;
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return 0;
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}
type字段指出該control的值類型,值類型可以是BOOLEAN, INTEGER, ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count字段指出了改control中包含有多少個元素單元,比如,立體聲的音量control左右兩個聲道的音量值,它的count字段等於2。value字段是一個聯合體(union),value的內容和control的類型有關。其中,boolean和integer類型是相同的。
ENUMERATED類型有些特殊。它的value需要設定一個字符串和字符串的索引,請看以下例子:
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static int snd_myctl_enum_info(struct snd_kcontrol *kcontrol,
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struct snd_ctl_elem_info *uinfo)
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{
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static char *texts[4] = {
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"First", "Second", "Third", "Fourth"
-
};
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uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;
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uinfo->count = 1;
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uinfo->value.enumerated.items = 4;
-
if (uinfo->value.enumerated.item > 3)
-
uinfo->value.enumerated.item = 3;
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strcpy(uinfo->value.enumerated.name,
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texts[uinfo->value.enumerated.item]);
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return 0;
-
}
alsa已經爲我們實現了一些通用的info回調函數,例如:snd_ctl_boolean_mono_info(),snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。
get回調函數
該回調函數用於讀取control的當前值,並返回給用戶空間的應用程序。
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static int snd_myctl_get(struct snd_kcontrol *kcontrol,
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struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)
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{
-
struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
-
ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value(chip);
-
return 0;
-
}
value字段的賦值依賴於control的類型(如同info回調)。很多聲卡的驅動利用它存儲硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask,這時,private_value字段可以按以下例子進行設置:
.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);
然後,get回調函數可以這樣實現:
static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,
struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)
{
int reg = kcontrol->private_value & 0xff;
int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;
int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;
....
//根據以上的值讀取相應寄存器的值並填入value中
}
如果control的count字段大於1,表示control有多個元素單元,get回調函數也應該爲value填充多個數值。
put回調函數
put回調函數用於把應用程序的控制值設置到control中。
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static int snd_myctl_put(struct snd_kcontrol *kcontrol,
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struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)
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{
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struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip(kcontrol);
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int changed = 0;
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if (chip->current_value !=
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ucontrol->value.integer.value[0]) {
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change_current_value(chip,
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ucontrol->value.integer.value[0]);
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changed = 1;
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}
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return changed;
-
}
如上述例子所示,當control的值被改變時,put回調必須要返回1,如果值沒有被改變,則返回0。如果發生了錯誤,則返回一個負數的錯誤號。
和get回調一樣,當control的count大於1時,put回調也要處理多個control中的元素值。
創建Controls
當把以上討論的內容都準備好了以後,我們就可以創建我們自己的control了。alsa-driver爲我們提供了兩個用於創建control的API:
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snd_ctl_new1()
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snd_ctl_add()
我們可以用以下最簡單的方式創建control:
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err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));
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if (err < 0)
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return err;
在這裏,my_control是一個之前定義好的snd_kcontrol_new對象,chip對象將會被賦值在kcontrol->private_data字段,該字段可以在回調函數中訪問。
snd_ctl_new1()會分配一個新的snd_kcontrol實例,並把my_control中相應的值複製到該實例中,所以,在定義my_control時,通常我們可以加上__devinitdata前綴。snd_ctl_add則把該control綁定到聲卡對象card當中。
元數據(Metadata)
很多mixer control需要提供以dB爲單位的信息,我們可以使用DECLARE_TLV_xxx宏來定義一些包含這種信息的變量,然後把control的tlv.p字段指向這些變量,最後,在access字段中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ標誌,就像這樣:
static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);
static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
...
.access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |
SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,
...
.tlv.p = db_scale_my_control,
};
DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定義的mixer control,它所代表的值按一個固定的dB值的步長變化。該宏的第一個參數是要定義變量的名字,第二個參數是最小值,以0.01dB爲單位。第三個參數是變化的步長,也是以0.01dB爲單位。如果該control處於最小值時會做出mute時,需要把第四個參數設爲1。
DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定義的mixer control,它的輸出隨值的變化而線性變化。 該宏的第一個參數是要定義變量的名字,第二個參數是最小值,以0.01dB爲單位。第二個參數是最大值,以0.01dB爲單位。如果該control處於最小值時會做出mute時,需要把第二個參數設爲TLV_DB_GAIN_MUTE。
這兩個宏實際上就是定義一個整形數組,所謂tlv,就是Type-Lenght-Value的意思,數組的第0各元素代表數據的類型,第1個元素代表數據的長度,第三個元素和之後的元素保存該變量的數據。
Control設備的建立
Control設備和PCM設備一樣,都屬於聲卡下的邏輯設備。用戶空間的應用程序通過alsa-lib訪問該Control設備,讀取或控制control的控制狀態,從而達到控制音頻Codec進行各種Mixer等控制操作。
Control設備的創建過程大體上和PCM設備的創建過程相同。詳細的創建過程可以參考本博的另一篇文章:Linux音頻驅動之三:PCM設備的創建。下面我們只討論有區別的地方。
我們需要在我們的驅動程序初始化時主動調用snd_pcm_new()函數創建pcm設備,而control設備則在snd_card_create()內被創建,snd_card_create()通過調用snd_ctl_create()函數創建control設備節點。所以我們無需顯式地創建control設備,只要建立聲卡,control設備被自動地創建。
和pcm設備一樣,control設備的名字遵循一定的規則:controlCxx,這裏的xx代表聲卡的編號。我們也可以通過代碼正是這一點,下面的是snd_ctl_dev_register()函數的代碼:
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static int snd_ctl_dev_register(struct snd_device *device)
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{
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struct snd_card *card = device->device_data;
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int err, cardnum;
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char name[16];
-
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if (snd_BUG_ON(!card))
-
return -ENXIO;
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cardnum = card->number;
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if (snd_BUG_ON(cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS))
-
return -ENXIO;
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sprintf(name, "controlC%i", cardnum);
-
if ((err = snd_register_device(SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL, card, -1,
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&snd_ctl_f_ops, card, name)) < 0)
-
return err;
-
return 0;
-
}
snd_ctl_dev_register()函數會在snd_card_register()中,即聲卡的註冊階段被調用。註冊完成後,control設備的相關信息被保存在snd_minors[]數組中,用control設備的此設備號作索引,即可在snd_minors[]數組中找出相關的信息。註冊完成後的數據結構關係可以用下圖進行表述:
control設備的操作函數入口
用戶程序需要打開control設備時,驅動程序通過snd_minors[]全局數組和此設備號,可以獲得snd_ctl_f_ops結構中的各個回調函數,然後通過這些回調函數訪問control中的信息和數據(最終會調用control的幾個回調函數get,put,info)。詳細的代碼我就不貼了,大家可以讀一下代碼:/sound/core/control.c。