轉自：http://www.voidcn.com/article/p-snamarwr-p.html
一、ALSA介紹：
1、簡介：
高級Linux聲音體系（英語：Advanced LinuxSound Architecture，縮寫為ALSA）是Linux內核中，為聲卡提供的驅動組件，以替代原先的OSS（開放聲音系統）。 一部分的目的是支持聲卡的自動配置，以及完美的處理系統中的多個聲音設備，這些目的大多都已達到。另一個聲音框架JACK使用ALSA提供低延遲的專業級音頻編輯和混音能力。
Jaroslav Kysela過去是這個項目的領導者，這個項目開始於為1998年Gravis Ultrasound所開發的驅動，它一直作為一個單獨的軟件包開發，直到2002年他被引進入Linux內核的開發版本 (2.5.4-2.5.5)。從2.6版本開始ALSA成為Linux內核中默認的標准音頻驅動程序集，OSS則被標記為廢棄。
ALSA是一個完全開放源代碼的音頻驅動程序集，除了像OSS那樣提供了一組內核驅動程序模塊之外，ALSA還專門為簡化應用程序的編寫提供了相應的函數庫，與OSS提供的基於ioctl的原始編程接口相比，ALSA函數庫使用起來要更加方便一些。利用該函數庫，開發人員可以方便快捷的開發出自己的應用程序，細節則留給函數庫內部處理。當然ALSA也提供了類似於OSS的系統接口，不過ALSA的開發者建議應用程序開發者使用音頻函數庫而不是驅動程序的API。
2、分層
ALSA體系主要分為三層，按照調用關系依次是，app、alsa-lib、kerneldriver。
3、kernel driver層簡述：
Kernel driver 層，為內核驅動代碼，主要在內核源碼中的sound目錄下，負責對硬件進行控制與操作。驅動創建的設備文件，在文件系統中的/dev/snd/目錄下。注意，應用層使用alsa-API中打開的設備文件，並不是/dev/snd/目錄下的文件，而是alsa-lib對設備的再一次封裝的產物，叫做plugins，如plughw:0,0 ，后面詳細解釋。
alsa驅動的設備文件結構: 字符設備
# ls /dev/snd/ -lh
total 0
crw-rw---- 1 root root 116, 0 Aug 21 16:01 controlC0
crw-rw---- 1 root root 116, 24 Aug 21 16:01 pcmC0D0c
crw-rw---- 1 root root 116, 16 Aug 21 16:01 pcmC0D0p
crw-rw---- 1 root root 116, 25 Aug 21 16:01 pcmC0D1c
crw-rw---- 1 root root 116, 17 Aug 21 16:01 pcmC0D1p
crw-rw---- 1 root root 116, 26 Aug 21 16:01 pcmC0D2c
crw-rw---- 1 root root 116, 33 Aug 21 16:01 timer
controlC0 用於聲卡的控制，例如通道選擇，混音，麥克風的控制等
pcmC0D0c 用於錄音的pcm設備
pcmC0D0p 用於播放的pcm設備
timer 定時器
C0D0代表的是聲卡0中的設備0，pcmC0D0c最后一個c代表capture，pcmC0D0p最后一個p代表playback，這些都是alsa-driver中的命名規則。
4、alsa-lib層簡述：
Alsa-lib層，為不同的驅動提供統一的接口alsa API，簡化了開發人員對於驅動層的調用開發。主要有如下接口
網址：https://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/
The currently designed interfaces are listed below:
Information Interface (/proc/asound)
Control Interface (/dev/snd/controlCX)
Mixer Interface (/dev/snd/mixerCXDX)
PCM Interface (/dev/snd/pcmCXDX)
Raw MIDI Interface (/dev/snd/midiCXDX)
Sequencer Interface (/dev/snd/seq)
Timer Interface (/dev/snd/timer)
我們在應用中，主要使用的是 PCM 接口。如Snd_pcm_open()函數。
除了Alsa-API接口以外，alsa-lib還可以通過配置文件，開放其附加功能，如采樣率轉換、軟件混音等。
我們就是利用alsa-lib的附加功能實現我們的重采樣功能，修改的地方主要包括alsa-lib的配置和APP調用兩方面。下一章對如何利用alsa-lib的配置文件開放其采樣率轉換功能進行描述。
二、配置文件asound.conf：
asound.conf配置文件，是alsa-lib的默認配置文件，路徑在 /etc/，可以用來配置alsa庫的一些附加功能。這個文件不是alsa庫運行時所必須的，沒有它alsa庫也可以正常運行。
關於asound.conf的配置，可以參考以下文檔：
http://www.alsa-project.org/main/index.php/Asoundrc
先闡述一些重要的名詞：
Card：聲卡，直接對應硬件，ID從0開始計數。
Device：設備，在一個card上，可以有多個device，每個device可以獨立被打開和使用，ID從0開始計數。
Plugin：插件，前文說過，應用層調用alsa庫時，操作的並不是驅動層創建的設備文件，而是這個plugins，plugin是alsa庫對音頻處理設備的抽象，hw plugin為硬件設備抽象出的plugin，是最基礎的模塊，不需要對alsa-lib進行配置即可使用，我們常見的plughw:0,0含義就是類型為hw的plugin，編號聲卡0上面的設備0。除了hw類型的plugin外，還有一些純軟件實現的模塊，可以用來進行音頻處理，例如，可以實現音頻采樣率轉換的rate plugin，可以用來混音的dmix plugin等等。
Slave：從屬設備，可以把幾個plugin連接起來，sink端的設備就是source端設備的slave。
需要使用這些附加的plugin，就要對配置文件（asound.conf）進行配置，這個配置是實時生效的，所以我們不必修改文件系統中的文件，而是在運行我們的應用程序之前，將自己的配置文件拷貝到/etc/下，對默認的配置文件進行覆蓋就行了。
具體如何配置，書寫格式，請參看Asoundrc文檔。
以下就是我的配置，
pcm_slave.sl2 {
pcm"plughw:0,1"
rate48000
}
pcm.rate_convert {
typerate
slavesl2
}
這個配置的含義是，
下面一段：創建一個使用pcm API接口的設備，叫做rate_convert，它的類型是rate（可以實現采樣率轉換的plugin），它有一個slave叫做sl2；
上面一段：定義一個使用pcm接口的slave，叫做sl2，他實際上是plughw:0,1這個設備的別名，即等同於plughw:0,1（對應我用於播放的AIC3104芯片），這個設備需要的采樣率是48KHz。
通過這個配置，就可以在app中，使用pcm API打開rate_convert這個設備，並把解碼后的8K采樣率的PCM數據，直接使用snd_pcm_writei寫入設備，rate_convert這個設備就可以自動將PCM數據重采樣至48KHz，然后自動傳遞給plughw:0,1進行播放。
在看Asoundrc的文檔中，一直不明白，為什么在配置文件中，只有輸出的采樣率配置，而沒有輸入的采樣率配置，要重采樣，alsa-lib總得知道把啥轉換成48K吧，
在實踐中發現，可以通過APP調用alsa-API中的snd_pcm_hw_params_set_rate_near()函數將數據源的采樣率為8K傳遞給alsa-lib。下面一章對app調用alsa-API進行說明。
三、App調用方法：
在app調用這塊兒，其他的通用調用流程在這里就不累述了，使用個項目原來的那套代碼就行，只有三塊兒需要修改和注意：
1、使用snd_pcm_open()打開的設備文件rate_convert（不需再打開plughw:0,1了），PCM數據的原始采樣率，用snd_pcm_hw_params_set_rate_near()對rate_convert進行配置。
2、重要的參數Period_size，即播放周期大小，單位為Byte，需使用snd_pcm_hw_params_set_period_size_near()進行配置，如果period_size配的不對，或者不配置，會發生underRun，播放聲音斷斷續續。
8K pcm， 配置sample_rate為8000，配置period_size為256
48K pcm， 配置sample_rate為48000，配置period_size為1024
3、配置負責playback的AIC3104的采樣率為48K
四、未盡之處：
在研究alsa-lib的調用時，還有一些沒有搞明白的地方，這里記錄下來，將來大家有時間可以研究研究。
1、我的設備上音頻輸入輸出分開使用了兩塊AIC3104，這樣重采樣后G711的自編自解就不成問題，因為輸入的AIC3104設為8K，輸出的AIC3104設為48K播放重采樣后的數據，如果系統中只使用一塊AIC3104,就必須對輸入的PCM數據也進行一次重采樣，這里沒有進行研究。
2、多設備綁定，假如我們系統中有多個playback設備，現在的做法是啟兩個線程，分別寫入數據，如果可以使用alsa-lib的slave配置將多個設備進行綁定，例如一個rate plugin綁定兩個 hw plugin，然后只需向這一個rate plugin寫入數據即可，不會遇到兩個播放線程同步的問題，我試了一下，只能綁定一個slave，再多綁一個，第一個slave就會沒有播放聲音。
3、混音功能，這個混音功能看似是非常強大的，它可以把多個不同采樣率的通道，混合成一路統一采樣率的數據進行播放，如果我們以后可以進行多路解碼，或者要實現視頻會議中MCU的功能，那勢必要用到這個功能，在這里還沒有進行深究。