【转】高通音频架构学习

一、Kernel层

音频由于其特殊的工作，使得它的结构特别的复杂，而且在自己的结构基础上还引入了ALSA架构，不过在android系统上所引入的并非完整的ALSA架构而是精简版的tinyalsa，但是就算精简版也是内容相当丰厚。

除此，音频还拥有自己的单独的处理器ADSP以及独立的电源管理系统DAPM(便携式动态音频电源管理），使得音频在任何时候都是以最低功耗运行，降低了便携设备的功耗。

在某些播放场景甚至不需要CPU的介入，比如接打电话的通过音频，如果手机处于休眠可以不需要唤醒CPU直接传递语音数据。要想知道整个过程中音频数据的流转需要一步步去了解，音频架构中所涉及到的各个部分，缺一环则不可，先看看ALSA架构。

二、 ALSA

Advanced Linux Sound Architecture 高级Linux音频架构，对于android系统来说其实用的只是一个精简版的ALSA架构，有一部分ALSA的接口是放在用户空间，供上层调用来接通kernel

根据音频数据的流向再把音频内核分为以下三个层次：

• tinyAlsa
• ALSA Core
• ASoC

2.1 Tinyalsa

ALSA lib的源码地址在：external/tinyalsa目录下，其中包含：tinyplay/tinycap/tinymix，这些是供用户空间之间调用的alsa接口，用来播放、录音及控制。并且它们的代码非常的简单，其主要功能是解耦，方便调试，这里不做过多赘述。

2.2 ALSA CORE

ASLA核心他的主要代码是在kernel/msm-x.xx/sound/core，alsa 核心层，向上提供逻辑设备（PCM / CTL / MIDI / TIMER /…）系统调用，向下驱动硬件设备（ Machine / I2S / DMA / CODEC ）

2.3 ASoc

ASoc（ALSA system on chip） 是建立在标准 alsa core 基础上，为了更好支持嵌入式系统和应用于移动设备的音频 codec 的一套软件体系。主要代码存在于：vendor/qcom/opensource/audio-kernel，kernel/msm-x.xx/sound

ASoC被分为Machine、Platform和Codec三大部分。
其中的Machine驱动负责Platform和Codec之间的耦合和设备或板子特定的代码。

Platform驱动 的主要作用是完成音频数据的管理，最终通过CPU的数字音频接口（DAI）把音频数据传送给Codec进行处理，最终由Codec输出驱动耳机或者是喇叭的音信信号。

• Machine

  • 用于描述设备组件信息和特定的控制如耳机/外放等。

  • Machine是指某一款机器，可以是某款设备，某款开发板，又或者是某款智能手机，由此可以看出Machine几乎是不可重用的，每个Machine上的硬件实现可能都不一样，CPU不一样，Codec不一样，音频的输入、输出设备也不一样，Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一个载体。

  • Machine 这一部分将平台驱动和 Codec 驱动绑定在一起，描述了板级的硬件特征。
    主要负责 Platform 和 Codec 之间的耦合以及部分和设备或板子特定的代码。
    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。

  • ASoC 的一切都从 Machine 驱动开始，包括声卡的注册，绑定 Platform 和 Codec 驱动等等。

• Platform

  • 用于实现平台相关的DMA驱动和音频接口等。

  • Platform 一般是指某一个SoC平台，比如 pxaxxx,s3cxxxx,omapxxx 等等，与音频相关的通常包含该 SoC 中的时钟、DMA、I2S、PCM等等，只要指定了 SoC，那么我们可以认为它会有一个对应的 Platform，它只与 SoC 相关，与 Machine 无关，这样我们就可以把 Platform 抽象出来，使得同一款 SoC 不用做任何的改动，就可以用在不同的 Machine 中。实际上，把 Platform 认为是某个 SoC 更好理解。

  • 这一部分只关心CPU本身，不关心Codec。

  • 主要处理两个问题：DMA引擎 和 SoC集成的PCM、I2S或AC ‘97数字接口控制。
    主要作用是完成音频数据的管理，最终通过CPU的数字音频接口（DAI）把音频数据传送给Codec进行处理，最终由Codec输出驱动耳机或者是喇叭的音信信号。

  • 在具体实现上，ASoC 有把 Platform 驱动分为两个部分：snd_soc_platform_driver 和 snd_soc_dai_driver。

  • 其中，platform_driver 负责管理音频数据，把音频数据通过dma或其他操作传送至cpu dai中，dai_driver则主要完成cpu一侧的dai的参数配置，同时也会通过一定的途径把必要的dma等参数与snd_soc_platform_driver进行交互。

• Codec

  • 用于实现平台无关的功能，如寄存器读写接口，音频接口，各widgets的控制接口和DAPM的实现等。

  • 字面上的意思就是编解码器，Codec里面包含了I2S接口、D/A、A/D、Mixer、PA（功放），通常包含多种输入（Mic、Line-in、I2S、PCM）和 多个输出（耳机、喇叭、听筒，Line-out），Codec和Platform一样，是可重用的部件，同一个 Codec 可以被不同的Machine使用。嵌入式 Codec 通常通过I2C对内部的寄存器进行控制。

  • 这一部分只关心 Codec 本身，与 CPU 平台相关的特性不由此部分操作。

  • 在移动设备中，Codec 的作用可以归结为4种，分别是：

  1. 对 PCM 等信号进行 D/A 转换，把数字的音频信号转换为模拟信号。
  2. 对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号。
  3. 对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的。
  4. 对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等。
  • ASoC 对 Codec 的这些功能都定义好了一些列相应的接口，以方便地对Codec进行控制。
    ASoC 对 Codec 驱动的一个基本要求是：驱动程序的代码必须要做到平台无关性，以方便同一个 Codec 的代码不经修改即可用在不同的平台上。

• DAPM

  • DAPM是Dynamic Audio Power Management的缩写，直译过来就是动态音频电源管理的意思，

  • DAPM是为了使基于linux的移动设备上的音频子系统，在任何时候都工作在最小功耗状态下。
    DAPM对用户空间的应用程序来说是透明的，所有与电源相关的开关都在ASoc core中完成。
    用户空间的应用程序无需对代码做出修改，也无需重新编译，DAPM根据当前激活的音频流（playback/capture）和声卡中的mixer等的配置来决定那些音频控件的电源开关被打开或关闭。

  • DPCM ：Dynamic PCM

ASoC对于Alsa来说，就是分别注册PCM/CONTROL类型的snd_device设备，并实现相应的操作方法集。
图中DAI是数字音频接口，用于配置音频数据格式等。

• ☁ Codec 驱动 向 ASoC 注册 snd_soc_codec 和 snd_soc_dai 设备。
• ☁ Platform 驱动 向 ASoC 注册 snd_soc_platform 和 snd_soc_dai 设备。
• ☁ Machine 驱动通过 snd_soc_dai_link 绑定 codec / dai / platform 。

Widget是各个组件内部的小单元。处在活动通路上电，不在活动通路下电。ASoC的DAPM正是通过控制这些Widget的上下电达到动态电源管理的效果。

• ☁ path描述与其它widget的连接关系。
• ☁ event用于通知该widget的上下电状态。
• ☁ power指示当前的上电状态。
• ☁ control实现空间用户接口用于控制widget的音量/通路切换等。

以上的内容可以对ALSA有个简单的了解，如果想要更深入的了解需要自行查找相关资料学习。那么我们知道了音频内核的组成，众所周知一台机器要想发出声音需要有声卡才行，声卡是我们音频中的核心，既然如此重要那么声卡和上面说的machine、platform和codec它们几者的关系如何呢？它们又是怎样开始工作的呢？接下来就来探究一下声卡的注册流程

只是好奇了解一下这个框架，具体详细的内容，大家可以访问原文链接：https://blog.csdn.net/wh2526422/article/details/126247382