http://emb.hqyj.com/Column/8592.html
时间：2018-09-29作者：华清远见
近来对音频芯片兴趣颇浓，想在片选系统上实现音频驱动，仔细研究发现，Linux内核系统（3.0）可以配置两种音频编程接口驱动，其驱动架构的组成如下：

1. Linux OSS 音频设备驱动架构的组成：mixer 接口、dsp 接口及用户空间编程方法。
2. Linux ALSA 音频设备驱动架构的组成：card 和组件管理、PCM 设备、control 接口、AC97 API（或者是其他音频芯片API接口）及用户空间编程方法。

1.ASoC的由来： 由于OSS音频驱动架构是一个没有完全开放源代码的商业产品，而ALSA音频驱动架构恰好弥补了这一空白。 ASoC–ALSA System on Chip （即ALSA在片选系统上的应用），是建立在标准ALSA驱动层上，为了更好地支持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。在ASoc出现之前，内核对于SoC中的音频已经有部分的支持，不过会有一些局限性： • Codec驱动与SoC CPU的底层耦合过于紧密，这种不理想会导致代码的重复，例如，仅是wm8731的驱动，当时Linux中有分别针对4个平台的驱动代码。 • 音频事件没有标准的方法来通知用户，例如耳机、麦克风的插拔和检测，这些事件在移动设备中是非常普通的，而且通常都需要特定于机器的代码进行重新对音频路劲进行配置。 • 当进行播放或录音时，驱动会让整个codec处于上电状态，这对于PC没问题，但对于移动设备来说，这意味着浪费大量的电量。同时也不支持通过改变过取样频率和偏置电流来达到省电的目的。 ASoC正是为了解决上述种种问题而提出的，目前已经被整合至内核的代码树中：sound/soc。ASoC不能单独存在，他只是建立在标准ALSA驱动上的一个它必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作。 2.音频设备硬件接口 2.1 PCM 接口 PCM也是一种4线制接口。与I2S非常相像，但支持一个更灵活的协议。它有位时钟（BCLK）和同步时钟（SYNC）用来在Tx和Rx在传送和接收音频数据是同步连接。位时钟通常因采样率的不同而不同，然而同步时钟（SYNC）与采样频率相同。PCM同样支持时分复用，可以几个设备同时使用总线（这有时被称为network模式）。 2.2 IIS 接口 I2S是一个4线数字音频接口，常用于HiFi，STB便携设备。Tx 和Rx信号线用于音频传输。而位时钟和左右时钟（LRC）用于同步链接。I2S具有灵活性，因为控制器和解码器都可以控制位时钟和左右时钟。位时钟因采样率和主系统时钟而有不同。LRCLK与采样率相同。少数设备支持独立的ADC和DAC的LRCLK。这使在不同采样率情况下同步捕获和回放成为可能。 2.3 AC97 接口 AC97是一种个人电脑声卡上常见的五线接口。现在在很多便携设备中也很流行。这个数字音频接口有一个复位线，分时在SDATA＿OUT（回放）和SDATA＿IN（捕获） 线上传送数据。位时钟常由解码器驱动（通常是12.288MHz).帧时钟（通常48kHz)总是由控制器驱动。每个AC97帧21uS,并分为13个时间槽。 2.4 音频系统结构 通常，就像软件领域里的抽象和重用一样，嵌入式设备的音频系统可以被划分为板载硬件（Machine）、Soc（Platform）、Codec三大部分，如下图所示：

3. 软件架构

在软件层面，ASoC也把嵌入式设备的音频系统同样分为3大部分，Machine，Platform和Codec。 • Codec驱动 ASoC中的一个重要设计原则就是要求Codec驱动是平台无关的，它包含了一些音频的控件（Controls），音频接口，DAMP（动态音频电源管理）的定义和某些Codec IO功能。为了保证硬件无关性，任何特定于平台和机器的代码都要移到Platform和Machine驱动中。所有的Codec驱动都要提供以下特性： o Codec DAI 和 PCM的配置信息； o Codec的IO控制方式（I2C，SPI等）； o Mixer和其他的音频控件； o Codec的ALSA音频操作接口； 也可以增加提供以下功能： o DAPM描述信息； o DAPM事件处理程序； o DAC数字静音控制 • Platform驱动 它包含了该SoC平台的音频DMA和音频接口的配置和控制（I2S，PCM，AC97等等）；它也不能包含任何与板子或机器相关的代码。 • Machine驱动 Machine驱动负责处理机器特有的一些控件和音频事件（例如，当播放音频时，需要先行打开一个放大器）；单独的Platform和Codec驱动是不能工作的，它必须由Machine驱动把它们结合在一起才能完成整个设备的音频处理工作。

4. CLASS SOC

整个ASoC是由一些列struct组成，要搞清楚ASoC的工作机理，必须要理解这一系列struct之间的关系和作用，下面的关系图展示了ASoC中重要的数据结构之间的关联方式： Kernel 3.0中的ASoC数据结构 通过snd_soc_card结构，又引出了Machine驱动的另外两个个数据结构： snd_soc_dai_link（实例：smdk_dai[] ） snd_soc_ops（实例：smdk_ops ） snd_soc_dai_link看名字就知道，很明显它是起耦合链接作用的。它指定了Platform、Codec、codec_dai、cpu_dai的名字，稍后Machine驱动将会利用这些名字去匹配已经在系统中注册的platform，codec，dai。 snd_soc_ops连接Platform和Codec的dai_link对应的ops操作函数，本例就是smdk_ops，它只实现了hw_params函数：smdk_hw_params。 到此为止，主要的部分machine的平台设备注册我们完成了。