Как написать и подключить драйвер звука

Ядро

•Включить поддержку Device Drivers -> Sound card support -> Advanced Linux Sound Architecture для поддержки вывода звука через интерфейс ALSA;

•Включить поддержку Device Drivers -> Sound card support -> Advanced Linux Sound Architecture -> OSS PCM (digital audio) API чтобы при сборке модуля звуковой карты были доступны функции из заголовка <sound/pcm.h>;
судя по всему, в конфигураторе ядра имеется ошибка, потому что при отключенной опции эмуляции OSS одновременно отключаются опции CONFIG_SND_TIMER и CONFIG_SND_PCM, необходимые для сборки модулей ALSA.

Проверка версии ALSA

В исходниках ядра: посмотреть include/sound/version.h.

На работающей системе:

cat /proc/asound/version

Файловая система

Создать узлы для устройства в каталоге /dev/snd:

cd /dev

mkdir snd

chmod 755 snd

cd snd

mknod controlC0 c 116 0

mknod pcmC0D0p c 116 16

mknod pcmC0D0c c 116 24

mknod timer c 116 33

mknod seq c 116 1

chmod 660 /dev/snd/*

ls -l

crw-rw----    1 root     root      116,   0 Aug 19 16:02 controlC0

crw-rw----    1 root     root      116,  24 Aug 19 16:02 pcmC0D0c

crw-rw----    1 root     root      116,  16 Aug 19 16:02 pcmC0D0p

crw-rw----    1 root     root      116,   1 Aug 19 16:01 seq

crw-rw----    1 root     root      116,  33 Aug 19 16:01 timer

Если используется эмуляция OSS, создать узлы устройств OSS:

cd /dev

mknod -m 660 mixer c 14 0

mknod -m 660 sequencer c 14 1

mknod -m 660 midi c 14 2

mknod -m 660 dsp c 14 3

mknod -m 660 audio c 14 4

mknod -m 660 sndstat c 14 6

mknod -m 660 music c 14 8

mknod -m 660 dmmidi c 14 9

mknod -m 660 dmfm c 14 10

mknod -m 660 amixer c 14 11

mknod -m 660 adsp c 14 12

mknod -m 660 amidi c 14 13

mknod -m 660 admmidi c 14 14

ln -sf /dev/mixer /dev/mixer0

ln -sf /dev/midi /dev/midi0

ln -sf /dev/dsp /dev/dsp0

ln -sf /dev/audio /dev/audio0

ln -sf /dev/adsp /dev/adsp0

ln -sf /dev/amidi /dev/amidi0

Шаблон

При подключении микросхем ЦАП и АЦП или кодека через интерфейс SSC проще всего использовать как шаблон драйвер /sound/spi/at73c213.c. Общим шаблоном является /sound/drivers/dummy.c. Интересна также реализация работы с памятью в rme32.c и rme96.c.

Информация, опубликованная на сайтах ALSA, часто не соответствует действительности, поэтому лучше всего смотреть реализацию в драйверах, находящихся в ядре.

Драйвер для неуправляемого ЦАП TDA1543 или TDA1541: sound.zip.

Как проверить

Проверка, предложенная на http://tldp.org/HOWTO/Alsa-sound-6.html в п.6.3 не работает.

Если ALSA собрана с поддержкой OSS, проверить можно так:

# cat pcm-48000-16-stereo.wav > /dev/dsp

Музыки ожидать не стоит, будет просто цифровой шум.

Либо сыграть что-нибудь через aplay или speaker-test.

Для первого теста параметры проигрываемого звукового файла должны точно соответствовать параметрам звука, поддерживаемых драйвером.

Например, если SSC работает на частоте 47348:

# speaker-test -r 47348 -f 1000 -c 2

Другие параметры можно использовать только при наличии библиотек-конвертеров. Хороший набор в libasound2 для Debian.

При проигрывании звукового PCM файла с помощью aplay загрузка процессора 1% ... 6%.

При проигрывании звукового mp3 файла 44100, 192кбит/сек с помощью madplayer загрузка процессора 25% ... 30%, прерывающая при интенсивной работе через ftp.

Для проигрывания через mplayer мощности процессора не хватает.

Для сравнения ARM11 S3C6410, 532 Мгц: madplayer загрузка процессора около 10%, mpalyer - около 40%.

Базовые частоты

SSC использует частоту шины процессора и делитель в диапазоне от 2 до 8190. Для звука обычно используют фиксированные частоты: 5512Hz, 8000Hz, 11025Hz, 16000Hz, 22050Hz, 32000Hz, 44100Hz, 48000Hz, 64000Hz, 88200Hz, 96000Hz, 176400Hz, 192000Hz. Однако, точные значения этих частот можно получить только при определённых значениях основной частоты.

Расчёт делителя:

DIV = clock / (bitrate * stereo * 16-bit)

Теперь округляем делитель до чётного значения.

DIV = (DIV + 1) & 0xFFFE

Получившаяся частота:

BITRATE = clock / (DIV * stereo * 16-bit)

Например:

DIV = 100000000 / (48000 * 2 * 16) = 65

DIV = (65 + 1) & 0xFFFE = 66

BITRATE = 100000000 / (66 * 2 * 16) = 47348,48

Таким образом, значения делителя и основной частоты для получения точных значений:

Конфигурация

Общесистемная конфигурация находится в файле /etc/asound.conf.

Конфигурация для пользователя в файле $HOME/.asoundrc.

Конфигурация подключаемых модулей библиотеки alsa-lib находится в файле /usr/share/alsa/alsa.conf.

Параметры подключаемых модулей можно посмотреть на странице

http://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/pcm_plugins.html

Поиск и решение проблем

Посмотреть список карт, которые видит ALSA:

# cat /proc/asound/cards

Посмотреть /sys/class/sound и проверить соответствующие устройства:

# ls -l /sys/class/sound/

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 audio -> ../../devices/virtual/sound/card0/audio

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 card0 -> ../../devices/virtual/sound/card0

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 controlC0 -> ../../devices/virtual/sound/card0/controlC0

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 dsp -> ../../devices/virtual/sound/card0/dsp

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 mixer -> ../../devices/virtual/sound/card0/mixer

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 pcmC0D0p -> ../../devices/virtual/sound/card0/pcmC0D0p

lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 25 12:50 timer -> ../../devices/virtual/sound/timer

Проверить младшие номера устройств и сравнить их со списком в /proc/asound/devices:

# cat /proc/asound/devices

  0: [ 0]   : control

 16: [ 0- 0]: digital audio playback

 33:        : timer

Устройство с Linux как звуковая карта для компьютера

К сожалению, не работает. Причина непонятна. На ПК с Windows устройство не стартует, при подключении к ПК с Linux плата виснет.

Gadget Audio имеет класс USB Audio, воспринимаемый базовым компьютером как звуковая карта. Он принимает с компьютера через USB PCM поток и посылает его в звуковой кодек на плате для проигрывания. Для записи аналогично выполняется обратная работа.

Исходник: drivers/usb/gadget/audio.c.

Конфигурирование Audio Gadget в ядре

Перед включением данной функции убедитесь, что аудиокодек на вашей плате работает нормально.

[Linux Kernel Configuration] → [Device Drivers] → [USB support] → [USB Gadget Support]

<M> Support for USB Gadgets 

<M>     Audio Gadget (EXPERIMENTAL) 

Сначала на плате загружается драйвер аудио кодека.

Затем загружается драйвер Audio Gadget.

# insmod g_audio

Если всё нормально, появится сообщение, похожее на это:

g_audio gadget: Hardware params: access 3, format 2, channels 2, rate 48000     

g_audio gadget: audio_buf_size 48000, req_buf_size 200, req_count 256           

g_audio gadget: Linux USB Audio Gadget, version: Dec 18, 2008                   

g_audio gadget: g_audio ready                                                   

# g_audio gadget: high speed config #1: Linux USB Audio Gadget

На стороне ПК с Linux:

# cat /proc/asound/cards

 0 [Intel          ]: HDA-Intel - HDA Intel

                      HDA Intel at 0xdfdfc000 irq 16

 1 [Gadget         ]: USB-Audio - Linux USB Audio Gadget

                      Linux 2.6.31.6-ADI-2010R1-pre-svn7883 with musb_h Linux USB Audio Gadget at usb

here,audio gadget device is shown up as sound card 1.

На стороне ПК с Windows появится новое устройство.

Тестирование

Проигрывание музыки на ПК под Linux через новое устройство, как показано выше, это звуковая карта 1:

# aplay -D plug:hw:1 a.wav

Playing WAVE 'a.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 22050 Hz, Stereo

Непонятные моменты:

1.Где брать корректную информацию. Ссылки с сайта проекта либо не открываются, либо содержат устаревшую или некорректную информацию. Попытки получить ответы по указанным электронным адресам и на IRC канале также успехом не увенчались.

2.Как можно сделать простейшую проверку драйвера?

3.Почему при отключении эмуляции OSS в ядре отключаются интерфейсы timer и PCM и невозможно скомпилировать драйвер?

4.Можно ли проигрывать звук не пользуясь интерфейсом PCM. Например, если кодек поддерживает аппаратное кодирование/декодирование данных?

5.Как расчитывать параметры драйвера period_bytes_min, period_bytes_max, periods_min, periods_max для получения требуемой задержки?

6.При трассировке плеера aplay видны запросы библиотеки libasound_module_rate_speexrate.so. Однако, это библиотека входит в набор для Debian. Каким образом происходит проигрывание на других системах?

Смотри также

Драйверы

http://opensource.wolfsonmicro.com/cgi-bin/gitweb.cgi?p=linux-2.6-asoc.git;a=tree;f=sound/soc/codecs;hb=dev

Драйверы для микросхем Analog Devices

http://docs.blackfin.uclinux.org/doku.php?id=linux-kernel:drivers#alsa_system_on_a_chip_codecs

ЧаВо

http://alsa.opensrc.org/index.php/FAQ

libasound2

http://packages.debian.org/source/lenny/alsa-lib

Ben Collins. Writing an ALSA driver

http://ben-collins.blogspot.com/2010/04/writing-alsa-driver.html

A close look at ALSA

http://www.volkerschatz.com/noise/alsa.html

Introduction to Sound Programming with ALSA

http://www.linuxjournal.com/article/6735

Audio in embedded Linux systems

http://free-electrons.com/docs/audio/

A Guide Through The Linux Sound API Jungle

http://0pointer.de/blog/projects/guide-to-sound-apis

Драйвер под Linux (не ALSA) для звукового кодека vs1053 с примером под плату MMnet1002

http://sourceforge.net/projects/vs10xx/

Доработанный драйвер vs1053 для работы в виде модуля. Для описания используется board.h. Добавлено отключение аппаратного сброса.

vs10xx.zip

Gadget Audio

http://docs.blackfin.uclinux.org/doku.php?id=linux-kernel:usb-gadget:audio