1. Codec簡介
在移動設備中,Codec的作用可以歸結為4種,分別是:
- 對PCM等信號進行D/A轉換,把數字的音頻信號轉換為模擬信號
- 對Mic、Linein或者其他輸入源的模擬信號進行A/D轉換,把模擬的聲音信號轉變CPU能夠處理的數字信號
- 對音頻通路進行控制,比如播放音樂,收聽調頻收音機,又或者接聽電話時,音頻信號在codec內的流通路線是不一樣的
- 對音頻信號做出相應的處理,例如音量控制,功率放大,EQ控制等等
ASoC對Codec的這些功能都定義好了一些列相應的接口,以方便地對Codec進行控制.ASoC對Codec驅動的一個基本要求是:驅動程序的代碼必須要做到平台無關性,以方便同一個Codec的代碼不經修改即可用在不同的平台上.以下的討論基於wolfson的Codec芯片WM8994,kernel的版本3.3.x.
2. ASoC中對Codec的數據抽象
描述Codec的最主要的幾個數據結構分別是:snd_soc_codec,snd_soc_codec_driver,snd_soc_dai,snd_soc_dai_driver,其中的snd_soc_dai和snd_soc_dai_driver在ASoC的Platform驅動中也會使用到,Platform和Codec的DAI通過snd_soc_dai_link結構,在Machine驅動中進行綁定連接.下面我們先看看這幾個結構的定義,這里我只貼出我要關注的字段,詳細的定義請參照:/include/sound/soc.h
snd_soc_codec
1 /* SoC Audio Codec device */ 2 struct snd_soc_codec { 3 const char *name; /* Codec的名字*/ 4 struct device *dev; /* 指向Codec設備的指針 */ 5 const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向該codec的驅動的指針 */ 6 struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驅動的card實例 */ 7 int num_dai; /* 該Codec數字接口的個數，目前越來越多的Codec帶有多個I2S或者是PCM接口 */ 8 int (*volatile_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否是volatile */ 9 int (*readable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可讀 */ 10 int (*writable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可寫 */ 11 12 /* runtime */ 13 ...... 14 /* codec IO */ 15 void *control_data; /* 該指針指向的結構用於對codec的控制，通常和read，write字段聯合使用 */ 16 enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI，SND_SOC_I2C，SND_SOC_REGMAP中的一種 */ 17 unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int); /* 讀取Codec寄存器的函數 */ 18 int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int); /* 寫入Codec寄存器的函數 */ 19 /* dapm */ 20 struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用於DAPM控件 */ 21 };
snd_soc_codec_driver
1 /* codec driver */ 2 struct snd_soc_codec_driver { 3 /* driver ops */ 4 int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驅動的probe函數，由snd_soc_instantiate_card回調 */ 5 int (*remove)(struct snd_soc_codec *); 6 int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 電源管理 */ 7 int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 電源管理 */ 8 9 /* Default control and setup, added after probe() is run */ 10 const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音頻控件指針 */ 11 const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指針 */ 12 const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指針 */ 13 14 /* codec wide operations */ 15 int (*set_sysclk)(...); /* 時鍾配置函數 */ 16 int (*set_pll)(...); /* 鎖相環配置函數 */ 17 18 /* codec IO */ 19 unsigned int (*read)(...); /* 讀取codec寄存器函數 */ 20 int (*write)(...); /* 寫入codec寄存器函數 */ 21 int (*volatile_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否是volatile */ 22 int (*readable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可讀 */ 23 int (*writable_register)(...); /* 用於判定某一寄存器是否可寫 */ 24 25 /* codec bias level */ 26 int (*set_bias_level)(...); /* 偏置電壓配置函數 */ 27 28 };
snd_soc_dai
1 /* 2 * Digital Audio Interface runtime data. 3 * 4 * Holds runtime data for a DAI. 5 */ 6 struct snd_soc_dai { 7 const char *name; /* dai的名字 */ 8 struct device *dev; /* 設備指針 */ 9 10 /* driver ops */ 11 struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驅動結構的指針 */ 12 13 /* DAI runtime info */ 14 unsigned int capture_active:1; /* stream is in use */ 15 unsigned int playback_active:1; /* stream is in use */ 16 17 /* DAI DMA data */ 18 void *playback_dma_data; /* 用於管理playback dma */ 19 void *capture_dma_data; /* 用於管理capture dma */ 20 21 /* parent platform/codec */ 22 union { 23 struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai，指向所綁定的平台 */ 24 struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所綁定的codec */ 25 }; 26 struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驅動中的crad實例 */ 27 };
snd_soc_dai_driver
1 /* 2 * Digital Audio Interface Driver. 3 * 4 * Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97 5 * operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this 6 * structure for every DAI they have. 7 * 8 * This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each 9 * interface. 10 */ 11 struct snd_soc_dai_driver { 12 /* DAI description */ 13 const char *name; /* dai驅動名字 */ 14 15 /* DAI driver callbacks */ 16 int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驅動的probe函數，由snd_soc_instantiate_card回調 */ 17 int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai); 18 int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 電源管理 */ 19 int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai); 20 21 /* ops */ 22 const struct snd_soc_dai_ops *ops; /* 指向本dai的snd_soc_dai_ops結構 */ 23 24 /* DAI capabilities */ 25 struct snd_soc_pcm_stream capture; /* 描述capture的能力 */ 26 struct snd_soc_pcm_stream playback; /* 描述playback的能力 */ 27 };
snd_soc_dai_ops用於實現該dai的控制盒參數配置
1 struct snd_soc_dai_ops { 2 /* 3 * DAI clocking configuration, all optional. 4 * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params. 5 */ 6 int (*set_sysclk)(...); 7 int (*set_pll)(...); 8 int (*set_clkdiv)(...); 9 /* 10 * DAI format configuration 11 * Called by soc_card drivers, normally in their hw_params. 12 */ 13 int (*set_fmt)(...); 14 int (*set_tdm_slot)(...); 15 int (*set_channel_map)(...); 16 int (*set_tristate)(...); 17 /* 18 * DAI digital mute - optional. 19 * Called by soc-core to minimise any pops. 20 */ 21 int (*digital_mute)(...); 22 /* 23 * ALSA PCM audio operations - all optional. 24 * Called by soc-core during audio PCM operations. 25 */ 26 int (*startup)(...); 27 void (*shutdown)(...); 28 int (*hw_params)(...); 29 int (*hw_free)(...); 30 int (*prepare)(...); 31 int (*trigger)(...); 32 /* 33 * For hardware based FIFO caused delay reporting. 34 * Optional. 35 */ 36 snd_pcm_sframes_t (*delay)(...); 37 };
3. Codec的注冊
因為Codec驅動的代碼要做到平台無關性,要使得Machine驅動能夠使用該Codec,Codec驅動的首要任務就是確定snd_soc_codec和snd_soc_dai的實例,並把它們注冊到系統中,注冊后的codec和dai才能為Machine驅動所用,以WM8994為例,對應的代碼位置:/sound/soc/codecs/wm8994.c,模塊的入口函數注冊了一個platform driver
1 static struct platform_driver wm8994_codec_driver = { 2 .driver = { 3 .name = "wm8994-codec", 4 .owner = THIS_MODULE, 5 }, 6 .probe = wm8994_probe, 7 .remove = __devexit_p(wm8994_remove), 8 }; 9 10 module_platform_driver(wm8994_codec_driver);
有platform driver,必定會有相應的platform device,這個platform device的來源后面再說,顯然,platform driver注冊后,probe回調將會被調用,這里是wm8994_probe函數
1 static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device *pdev) 2 { 3 return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_dev_wm8994, 4 wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai)); 5 }
其中,soc_codec_dev_wm8994和wm8994_dai的定義如下(代碼中定義了3個dai,這里只列出第一個)
1 static struct snd_soc_codec_driver soc_codec_dev_wm8994 = { 2 .probe = wm8994_codec_probe, 3 .remove = wm8994_codec_remove, 4 .suspend = wm8994_suspend, 5 .resume = wm8994_resume, 6 .set_bias_level = wm8994_set_bias_level, 7 .reg_cache_size = WM8994_MAX_REGISTER, 8 .volatile_register = wm8994_soc_volatile, 9 };
1 static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = { 2 { 3 .name = "wm8994-aif1", 4 .id = 1, 5 .playback = { 6 .stream_name = "AIF1 Playback", 7 .channels_min = 1, 8 .channels_max = 2, 9 .rates = WM8994_RATES, 10 .formats = WM8994_FORMATS, 11 }, 12 .capture = { 13 .stream_name = "AIF1 Capture", 14 .channels_min = 1, 15 .channels_max = 2, 16 .rates = WM8994_RATES, 17 .formats = WM8994_FORMATS, 18 }, 19 .ops = &wm8994_aif1_dai_ops, 20 }, 21 ...... 22 }
可見,Codec驅動的第一個步驟就是定義snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver的實例,然后調用snd_soc_register_codec函數對Codec進行注冊.進入snd_soc_register_codec函數看看
首先,它申請了一個snd_soc_codec結構的實例
1 codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
確定codec的名字,這個名字很重要,Machine驅動定義的snd_soc_dai_link中會指定每個link的codec和dai的名字,進行匹配綁定時就是通過和這里的名字比較,從而找到該Codec的!
1 /* create CODEC component name */ 2 codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);
然后初始化它的各個字段,多數字段的值來自上面定義的snd_soc_codec_driver的實例soc_codec_dev_wm8994
1 codec->write = codec_drv->write; 2 codec->read = codec_drv->read; 3 codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register; 4 codec->readable_register = codec_drv->readable_register; 5 codec->writable_register = codec_drv->writable_register; 6 codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF; 7 codec->dapm.dev = dev; 8 codec->dapm.codec = codec; 9 codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier; 10 codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event; 11 codec->dev = dev; 12 codec->driver = codec_drv; 13 codec->num_dai = num_dai;
在做了一些寄存器緩存的初始化和配置工作后,通過snd_soc_register_dais函數對本Codec的dai進行注冊
1 /* register any DAIs */ 2 if (num_dai) { 3 ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai); 4 if (ret < 0) 5 goto fail; 6 }
最后,它把codec實例鏈接到全局鏈表codec_list中,並且調用snd_soc_instantiate_cards是函數觸發Machine驅動進行一次匹配綁定操作
1 list_add(&codec->list, &codec_list); 2 snd_soc_instantiate_cards();
上面的snd_soc_register_dais函數其實也是和snd_soc_register_codec類似,顯示為每個snd_soc_dai實例分配內存,確定dai的名字,用snd_soc_dai_driver實例的字段對它進行必要初始化,最后把該dai鏈接到全局鏈表dai_list中,和Codec一樣,最后也會調用snd_soc_instantiate_cards函數觸發一次匹配綁定的操作
圖3.1 dai的注冊
關於snd_soc_instantiate_cards函數,請參閱另一篇博文:Linux音頻驅動之六:ASoC架構中的Machine
4. mfd設備
前面已經提到,codec驅動把自己注冊為一個platform driver,那對應的platform device在哪里定義?答案是在以下代碼文件中:/drivers/mfd/wm8994-core.c.
WM8994本身具備多種功能,除了codec外,它還有作為LDO和GPIO使用,這幾種功能共享一些IO和中斷資源,linux為這種設備提供了一套標准的實現方法:mfd設備.其基本思想是為這些功能的公共部分實現一個父設備,以便共享某些系統資源和功能,然后每個子功能實現為它的子設備,這樣既共享了資源和代碼,又能實現合理的設備層次結構,主要利用到的API就是:mfd_add_devices(),mfd_remove_devices(),mfd_cell_enable(),mfd_cell_disable(),mfd_clone_cell().
回到wm8994-core.c中,因為WM8994使用I2C進行內部寄存器的存取,它首先注冊了一個I2C驅動:
1 static struct i2c_driver wm8994_i2c_driver = { 2 .driver = { 3 .name = "wm8994", 4 .owner = THIS_MODULE, 5 .pm = &wm8994_pm_ops, 6 .of_match_table = wm8994_of_match, 7 }, 8 .probe = wm8994_i2c_probe, 9 .remove = wm8994_i2c_remove, 10 .id_table = wm8994_i2c_id, 11 }; 12 13 static int __init wm8994_i2c_init(void) 14 { 15 int ret; 16 17 ret = i2c_add_driver(&wm8994_i2c_driver); 18 if (ret != 0) 19 pr_err("Failed to register wm8994 I2C driver: %d\n", ret); 20 21 return ret; 22 } 23 module_init(wm8994_i2c_init);
進入wm8994_i2c_probe()函數,它先申請了一個wm8994結構的變量,該變量被作為這個I2C設備的driver_data使用,上面已經講過,codec作為它的子設備,將會取出並使用這個driver_data.接下來,本函數利用regmap_init_i2c()初始化並獲得一個regmap結構,該結構主要用於后續基於regmap機制的寄存器I/O,關於regmap我們留在后面再講.最后,通過wm8994_device_init()來添加mfd子設備
1 static int wm8994_i2c_probe(struct i2c_client *i2c, 2 const struct i2c_device_id *id) 3 { 4 struct wm8994 *wm8994; 5 int ret; 6 wm8994 = devm_kzalloc(&i2c->dev, sizeof(struct wm8994), GFP_KERNEL); 7 i2c_set_clientdata(i2c, wm8994); 8 wm8994->dev = &i2c->dev; 9 wm8994->irq = i2c->irq; 10 wm8994->type = id->driver_data; 11 wm8994->regmap = regmap_init_i2c(i2c, &wm8994_base_regmap_config); 12 13 return wm8994_device_init(wm8994, i2c->irq); 14 }
繼續進入wm8994_device_init()函數,它首先為兩個LDO添加mfd子設備
1 /* Add the on-chip regulators first for bootstrapping */ 2 ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1, 3 wm8994_regulator_devs, 4 ARRAY_SIZE(wm8994_regulator_devs), 5 NULL, 0);
因為WM1811,WM8994,WM8958三個芯片功能類似,因此這三個芯片都使用了WM8994的代碼,所以wm8994_device_init()接下來根據不同的芯片型號做了一些初始化動作,這部分的代碼就不貼了.接着,從platform_data中獲得部分配置信息
1 if (pdata) { 2 wm8994->irq_base = pdata->irq_base; 3 wm8994->gpio_base = pdata->gpio_base; 4 5 /* GPIO configuration is only applied if it's non-zero */ 6 ...... 7 }
最后,初始化irq,然后添加codec子設備和gpio子設備
1 wm8994_irq_init(wm8994); 2 3 ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1, 4 wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs), 5 NULL, 0);
經過以上這些處理后,作為父設備的I2C設備已經准備就緒,它的下面掛着4個子設備:ldo-0,ldo-1,codec,gpio.其中,codec子設備的加入,它將會和前面所講codec的platform driver匹配,觸發probe回調完成下面所說的codec驅動的初始化工作.
5. Codec初始化
Machine驅動的初始化,codec和dai的注冊,都會調用snd_soc_instantiate_cards()進行一次聲卡和codec,dai,platform的匹配綁定過程,這里所說的綁定,正如Machine驅動一文中所描述,就是通過3個全局鏈表,按名字進行匹配,把匹配的codec,dai和platform實例賦值給聲卡每對dai的snd_soc_pcm_runtime變量中.一旦綁定成功,將會使得codec和dai驅動的probe回調被調用,codec的初始化工作就在該回調中完成.對於WM8994,該回調就是wm8994_codec_probe函數
圖5.1 wm8994_codec_probe
- 取出父設備的driver_data,其實就是上一節的wm8994結構變量,取出其中的regmap字段,復制到codec的control_data字段中;
- 申請一個wm8994_priv私有數據結構,並把它設為codec設備的driver_data;
- 通過snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io,完成這一步后,就可以使用API:snd_soc_read(),snd_soc_write()對codec的寄存器進行讀寫了;
- 把父設備的driver_data(struct wm8994)和platform_data保存到私有結構wm8994_priv中;
- 因為要同時支持3個芯片型號,這里要根據芯片的型號做一些特定的初始化工作;
- 申請必要的幾個中斷;
- 設置合適的偏置電平;
- 通過snd_soc_update_bits修改某些寄存器;
- 根據父設備的platform_data,完成特定於平台的初始化配置;
- 添加必要的control,dapm部件進而dapm路由信息;
至此,codec驅動的初始化完成.
6. regmap-io
我們知道,要想對codec進行控制,通常都是通過讀寫它的內部寄存器完成的,讀寫的接口通常是I2C或者是SPI接口,不過每個codec芯片寄存器的比特位組成都有所不同,寄存器地址的比特位也有所不同.例如WM8753的寄存器地址是7bits,數據是9bits,WM8993的寄存器地址是8bits,數據也是16bits,而WM8994的寄存器地址是16bits,數據也是16bits.在kernel3.1版本,內核引入了一套regmap機制和相關的API,這樣就可以用統一的操作來實現對這些多樣的寄存器的控制.regmap使用起來也相對簡單
- 為codec定義一個regmap_config結構實例,指定codec寄存器的地址和數據位等信息;
- 根據codec的控制總線類型,調用以下其中一個函數,得到一個指向regmap結構的指針:
struct regmap *regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config); struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *dev, const struct regmap_config *config);
- 把獲得的regmap結構指針賦值給codec->control_data;
- 調用soc-io的api:snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap進行關聯
完成以上步驟后,codec驅動就可以使用諸如snd_soc_read、snd_soc_write、snd_soc_update_bits等API對codec的寄存器進行讀寫了.
本文轉自:http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/7283833