轉自：https://blog.csdn.net/qq_21186033/article/details/117655677
1 基本概念
HDA Codec結構將不同的codec functions描述成一系列參數化模塊。每個模塊（以及模塊的組合）為一個addressable node，每個node都可通過一系列只讀的capabilities（parameters）和一系列可讀寫的command（controls）來進行配置和操作。
Function Group分為Audio Function Group和Modem Function Group，function group中的節點又稱為widget。每個widget都有一個獨立的地址，用來對它進行控制（controls）或讀取widget狀態。
每個codec在初始化過程中都會被分配一個獨立的codec address（CAd）。codec中的每個節點都有一個獨立的node ID（NID）。CAd和NID的結合能夠為每個codec中的每個節點組合成一個獨立的地址。
每個widget只能屬於一個function group，且只能和同一個function group的widget連接；每個Widget都有一系列標准的parameters（capabilities）和controls（命令和狀態寄存器）
PCM是英文Pulse-code modulation的縮寫， PCM就是要把聲音從模擬轉換成數字信號的一種技術，他的原理簡單地說就是利用一個固定的頻率對模擬信號進行采樣，采樣后的信號在波形上看就像一串連續的幅值不一的脈沖，把這些脈沖的幅值按一定的精度進行量化，這些量化后的數值被連續地輸出、傳輸、處理或記錄到存儲介質中，所有這些組成了數字音頻的產生過程。
此Capabilitie（PCM信號）的重要參數包括的兩個重要指標：采樣頻率和量化精度。
播放音樂時，應用程序從存儲介質中讀取音頻數據（MP3、WMA、AAC......），經過解碼后，得到PCM數據，最終送到音頻驅動程序中。
在錄音時，音頻驅動不停地把采樣所得的PCM數據送回給應用程序，由應用程序完成壓縮、存儲等任務。
2 Audio Function Group分類
Audio Output Converter, 主要為DAC或S/PDIF OUT，節點的輸入端連接至codec中的HDA link Audio Input Converter, 主要為ADC或者S/PDIF IN，節點的輸出端連接至codec中的HDA link
Pin complex widget, 提供了Audio Function Group和其他Function Group的外部連接。HDMI或DP這樣的可以操作聲音的digital display connection，被歸類為digital pin widget。
Mixer, 混合器，在該種節點中，所有輸入端必須有相同的放大器參數（若沒有則必須全部沒有），若需要不同的輸入端有不同的放大器參數，則利用multiplexer來連接不同的輸入，再連接至mixer中。mixer的所有輸入均為硬連接，不能選擇只使用其中幾個，上面的那幾種節點可以。
Multiplexer, 多選器，對input的選擇依賴於一個connection selector來完成。
Power Widget，通過對任意widgets的組合提供電源狀態控制，來優化電源管理，與其他widget沒有硬件上的連接，但是會通過connection list來規定用來控制哪些widget。
Volume Knob Widget，對特定的輸出pin提供機械上的音量控制。該widget的connection list描述了哪些widget（主要是pin widget）的音量會被該widget控制。
3 HDA初始化及codec的枚舉
（1）控制器初始化
當HDA控制器在上電后，退出上電復位時，所有控制器寄存器將處於其上電默認狀態，並且鏈接將處於非活動狀態。啟動控制器的第一步是正確編程PCI PCI Express或其他系統總線接口。由於此操作特定於控制器實現，因此應遵循特定控制器的文檔。編程結束時，控制器應准備好在系統總線上傳輸數據。例如，當使用PCI時，中斷線 基址和其他PCI配置空間寄存器應正確編程。
當控制器第一次啟動時，Offset 08h: GCTL – Global Control寄存器CRST位為0，表示控制器處於復位狀態。將CRST位置一來復位HDA控制器，控制器將經歷一系列必要的步驟，以使自己脫離復位。鏈接被啟動，狀態機將自己初始化。
當硬件執行這些步驟時，CRST位將顯示為0。初始化完成后，CRST位的讀取將返回1，表示控制器現在已准備好工作。因此，在控制器退出復位后，軟件應等待CRST被讀取為1后再繼續。
（2） codec枚舉
當通過CRST啟用鏈路時，codec將檢測到重置信號的反斷言，並請求控制器進行狀態更改和枚舉。當控制器硬件檢測到這些請求時，它將向codec提供它們的唯一地址，並設置控制器STATESTS位，以指示在相應的SDATA\u INx信號上檢測到狀態更改事件。軟件可以使用這些位來確定連接到鏈接的codec的地址。給定位位置的1表示存在相關地址處的codec。
例如，值05h意味着有地址為0和2的codec連接到鏈接。從RESET#de斷言到codec請求枚舉最晚可長達25幀。在將CRST讀取為1之后，軟件必須等待至少521us（25幀），然后再假設codec已發出所有狀態更改請求並已由控制器注冊。這使codec有足夠的時間執行自我初始化。
如果軟件希望在連接新的codec時獲得中斷，例如在熱插拔事件期間，軟件可以將INTCTL寄存器中的CIE位設置為1，以啟用包括狀態更改事件的控制器中斷。當接收到中斷時，可以檢查STATESTS位，以確定先前未識別的codec是否請求狀態更改。
4 HDA與codec通信機制
一旦枚舉了附加的codec，就可以向codec發送命令以確定其功能。codec命令和控制描述了向codec發送控制信息和從codec接收控制信息的機制。命令和控制數據是低帶寬的異步數據，在鏈路上一次傳輸一個命令。無論是控制器的入站還是控制器的出站，都不能以任何方式確保定時。codec命令和控制由控制器通過兩個關鍵機制來處理，即命令出站環形緩沖區（CORB）和響應輸入環形緩沖區（RIRB）。軟件負責通過CORB控制和RIRB控制寄存器配置控制器的CORB和RIRB。
HDA控制器和codec的通信機制主要依賴於兩個機制：
CORB(Command Outbound Ring Buffer)和RIRB(Response Input Ring Buffer)。軟件通過CORB和RIRB相關寄存器們來對這兩個機制進行配置。
（1）PIO方式
1）將verb數據寫入Offset 60h: Immediate Command Output Interface寄存器中。
2）設置Offset 68h: Immediate Command Status寄存器的低倆位置1。
3）查看Offset 68h: Immediate Command Status寄存器的BIT0，確認數據寫入執行完畢。
4）從Offset 64h: Immediate Response Input Interface寄存器中將結果讀出來。
（2）DMA方式
1）Command Outbound Ring Buffer – CORB
a 數據交互
controller 用來發從命令給codec的機制。CORB是一個系統內存中的環形緩沖區，用於將軟件中發送的命令傳遞給連接在HDA鏈路上的codecs。另外有兩個硬件中的指針，Write Pointer和Read Pointer。寫指針是軟件用來告訴硬件CORB中最后一個有效的命令是哪個。而硬件通過讀指針來告訴軟件最后一個獲取的命令是哪個。（每向CORB中放入一個新命令，寫指針+1（軟件寫），硬件每處理一個CORB中的命令，讀指針+1（硬件寫））。HDA控制器中的DMA engine會不停的比較讀寫指針，當兩者不相同時，會不停的從buffer中獲取命令通過鏈路傳遞到codec上，直到讀寫指針的值相同。
注：
b Each entry in the CORB is also 32 bits long and matches the verb format.
c first commands will be placed at a offset of 4 bytes into the CORB buffer, as CORBWP will be 0, so CORBWP + 1 will indicate a 4-byte offset into the CORB.
2）Response Inbound Ring Buffer - RIRB
a RIRB數據交互
RIRB是codecs發送回復給controller的機制。同樣也是系統內存中的一個環形緩沖區，用來存儲連接在鏈路上的codec發送的response信息。回復可分為請求的（回復controller發送的命令）和自發的（codec直接發送，標記某些事件的）。軟件需要區分回復是來自哪個codec的，以及該回復是自發的還是請求的。同CORB相同，RIRB中也有Read Pointer和Write Pointer。讀指針僅被軟件所使用，用來記錄上一個從buffer中讀到的回復。寫指針在硬件中用來指明最后一個寫進buffer中的回復。controller可通過Interrupt和Polling兩種方式來通知軟件RIRB需要被讀了。
b Entry Format
The response passed from the codecs to the controller is 32 bits long. Each entry in the RIRB is 64 bits long.
5 HDA codec數據流
硬件框架如下圖：
Streams and Channels
HDA中通過抽象出streams和channels來描述link中傳輸的數據的方式。
stream是在系統內存和該數據的codec譯碼時創建的虛擬連接，由通過鏈路的單個DMA通道驅動。軟件負責創建和管理流。與流相關的關鍵參數，如流參數、通道數、數據格式、位深度等，由軟件定義。
channels就是我們很熟悉的聲道的概念，所以，一個立體音stream中包含L和R兩個channel。
上圖描述了上面提到的各個概念之間的關系。每個active stream必須連接到一個DMA引擎上，上面的stream 1,2,3都是active stream,其中1,3是output類型的 stream,2是input類型的stream.4就是一個inactive stream.
下圖描述了link、stream、channels之間的關系。
下圖描述了Link上數據流幀的格式：
注：Link上傳輸多個frames,每個frams的大小是固定的
CORB、RIRB是用來傳輸命令的，對應的數據的傳輸是通過BDL(Buffer Descriptor List)來管理的。BDL是由BDLE(Buffer Descriptor List Entries)組成的，BDL和BDLE的格式分別如下圖：
其中IOC（Interrupt on Completion），這個標志位決定着DMA傳輸一定數據后觸發中斷，中斷處理中會喚醒應用層阻塞式的寫數據線程。這個”一定數據量”其實就是我們在設置hw_params時設置的periods值，periods也就是我們將一大塊輸出緩存進行了均分出來的的一片片buffer。