音频处理介绍(Linux手机)

音频处理介绍(Linux手机)

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

昨天从整体上介绍了一下音频处理流程，让大家对音频处理有个大致的概念，以便进行深入的研究。

整个音频处理可以分为三个部分：

用户空间

Mplayerservice 它是一个独立的服务进程，其主要作用有；

1. 首先是充当一个抽象层，隔离下层的软件和硬件平台，让应用程序不受下层变化的影响，比如以前我们用mplayer，现在改为用gstreamer，上层应用程序不需要做任何修改。
2. 其次是负责播放任务的调度，上层有很多个应用程序要播放声音，像SMS,MMS,EMAIL,电话,媒体播放器和GUI等等，它们之间如何协调，这是很重要的。
3. 最后它在MVC模型中充当模型的作用，播放状态可以由此转发给关心这些事件的应用程序。

Gstreamer 它是Mplayerservice的实现，其主要负责音视频的编解码，对此不太熟悉，而且已经有很多资料介绍，这里就不多说了。


ALSA lib 现在播放声音用的ALSA，而不是OSS了，ALSA内核提供的接口比较底层，ALSA lib把它们包装成易用的接口函数。

内核空间

ALSA接口：通过/dev/snd下的设备文件与用户空间进行交互，对于声音数据，它提供了两种交互方式，一种是基于文件IO的读写方式，播放时向里面写数据，录音时从里面读数据。另外一种是基于内存映射的方式，通过mmap把DMA内存映射到用户空间，直接从里面读写数据。

ALSA core：这块是比较复杂的，它主要的功能是抽取各种不同驱动的公共代码；为上层提供统一的接口；为下层提供一个框架。不过我们主要关心的是PCM数据的播放和读写，以及对硬件的控制。

ALSA driver：这一部分就是实际的驱动程序，包括与上面对应的PCM和Control两部分。

硬件

音频芯片我们用的是WM9713，它的主要功能其实就是A/D转换和D/A转换，播放时把数字信号转换成模拟信号，录音时把模拟信号转换成数字信号。因为触摸屏也用到了A/D转换，为了重用这个功能，所以WM9713集成了音频处理和触摸屏处理两部分功能。

WM9713支持AC97标准，通过64个寄存器对它进行控制，这个在WM9713的datasheet里有详细的描述。

WM9713与PXA300之间通过同步串号SSP通信。PXA300在硬件上对AC97有支持，它提供了FIFO，所以音频数据可以通过DMA方式读写。

驱动程序导读

sound/arm/codec/ac97acodec.c包装了对AC97寄存器的读写操作，zy_ac97_acodec_write向指定的偏移量写入数据，zy_ac97_acodec_read从指定的偏移量读取数据。&(p_ac97_reg->codec_regs_primary_aud[0])是寄存器的基址。

sound/arm/codec/acodec.c 提供codec的初始化和~初始化以及电源管理的suspend和resume函数。AC97的PIN配置可以参考arch/arm/mach-pxa/zylonite.c:zylonite_ac97_pins。

sound/arm/codec/lt*是marvell另外一个硬件平台Littleton的驱动。

sound/arm/codec/wm9713.c，这里面主要是对AC97控制功能的包装，提供比如像设置音量之类的函数，zy_acodec_set_pen_down_interrupt／zy_wm9713_enable_touch／zy_wm9713_disable_touch／zy_wm9713_disable_touch几个函数用于触摸屏控制和采样。

sound/arm/codec/wm9713_bb.c好像是用于BaseBand的，里面的内容与wm9713类似，具体差别还不是很清楚，希望哪位高手能告知。有时间再研究一下。

sound/arm/mhn_audio_card.c 声卡驱动入口，提供audio_codec_zy_driver结构，通过driver_register注册到内核里去，在audio_codec_zy_probe函数中创建声卡对象，并注册到ALSA框架中。

sound/arm/mhn_audio_control.c 对codec/wm9713.c中的函数进一步包装，通过audio_codec_control_new为声卡创建一个控制对象。

sound/arm/mhn_audio_pcm.c 对PCM对象进行包装，audio_codec_pcm_new中可以创建HIFI PCM和Voice PCM，两个的差别，我不太清楚，希望哪位高手能告知。SSP的初始化和～初始化也是在这里做的。

sound/arm/mhn_audio_voice_pcm.c 实现了voice PCM对象，其核心就是结构voice_pcm_ops，该结构中最重要的成员是voice_pcm_trigger，voice_pcm_trigger负责DMA传输的起动和停止。

sound/core/pcm_native.c 对下层的PCM驱动提供包装，为上层提供统一的接口，snd_pcm_f_ops_playback文件操作结构提供播放功能的函数，snd_pcm_f_ops_capture文件操作结构提供录音功能的函数。

sound/core/control.c对下层的Control驱动提供包装，为上层提供统一的接口，snd_ctl_f_ops文件操作结构提供控制功能函数，其中主要是snd_ctl_ioctl函数。

播放的过程大致如下：
Snd_pcm_f_ops_playback.write即snd_pcm_write调用snd_pcm_lib_write
snd_pcm_lib_write调用Snd_pcm_lib_write1
Snd_pcm_lib_write1通过snd_pcm_lib_write_transfer把数据写入DMA buffer中，然后调用snd_pcm_start开始DMA传输数据到WM9713里去。

录音的过程大致如下：
Snd_pcm_f_ops_capture.read即snd_pcm_read调用snd_pcm_lib_read
snd_pcm_lib_read调用snd_pcm_lib_read1
snd_pcm_lib_read1调用snd_pcm_start从WM9713传输数据到DMA内存中，然后调用snd_pcm_lib_read_transfer拷贝数据到用户的buffer.

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