你知道Linux 音频设备驱动架构及应用编程？

Linux视频设备驱动编程(v4l2编程)一.什么是video4linuxVideo4linux2（简称V4L2),是linux中关于视频设备的内核驱动。

在Linux 中，视频设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/video0下。

二、一般操作流程（视频设备）：1. 打开设备文件。

int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。

VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability3. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。

VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input4. 设置视频的制式和帧格式，制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。

VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。

struct v4l2_requestbuffers6. 将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。

mmap7. 将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer8. 开始视频的采集。

VIDIOC_STREAMON9. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。

VIDIOC_DQBUF10. 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。

VIDIOC_QBUF11. 停止视频的采集。

VIDIOC_STREAMOFF12. 关闭视频设备。

close(fd);三、常用的结构体(参见/usr/include/linux/videodev2.h)：struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数struct v4l2_capability cap;//这个设备的功能，比如是否是视频输入设备struct v4l2_input input; //视频输入struct v4l2_standard std;//视频的制式，比如PAL，NTSCstruct v4l2_format fmt;//帧的格式，比如宽度，高度等struct v4l2_buffer buf;//代表驱动中的一帧v4l2_std_id stdid;//视频制式，例如：V4L2_STD_PAL_Bstruct v4l2_queryctrl query;//查询的控制struct v4l2_control control;//具体控制的值下面具体说明开发流程（网上找的啦，也在学习么）打开视频设备在V4L2中，视频设备被看做一个文件。

Linux系统设备驱动程序概述1.1 Linux设备驱动程序分类Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。

在Linux内核的不断升级过程中，驱动程序的结构还是相对稳定。

在2.0.xx到2.2.xx的变动里，驱动程序的编写做了一些改变，但是从2.0.xx的驱动到2.2.xx的移植只需做少量的工作。

Linux系统的设备分为字符设备(char device)，块设备(block device)和网络设备(network device)三种。

字符设备是指存取时没有缓存的设备。

块设备的读写都有缓存来支持，并且块设备必须能够随机存取(random access)，字符设备则没有这个要求。

典型的字符设备包括鼠标，键盘，串行口等。

块设备主要包括硬盘软盘设备，CD-ROM等。

一个文件系统要安装进入操作系统必须在块设备上。

网络设备在Linux里做专门的处理。

Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket机制。

在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据的传递。

系统里支持对发送数据和接收数据的缓存，提供流量控制机制，提供对多协议的支持。

1.2编写驱动程序的一些基本概念无论是什么操作系统的驱动程序，都有一些通用的概念。

操作系统提供给驱动程序的支持也大致相同。

下面简单介绍一下网络设备驱动程序的一些基本要求。

1.2.1发送和接收这是一个网络设备最基本的功能。

一块网卡所做的无非就是收发工作。

所以驱动程序里要告诉系统你的发送函数在哪里，系统在有数据要发送时就会调用你的发送程序。

还有驱动程序由于是直接操纵硬件的，所以网络硬件有数据收到最先能得到这个数据的也就是驱动程序，它负责把这些原始数据进行必要的处理然后送给系统。

这里，操作系统必须要提供两个机制，一个是找到驱动程序的发送函数，一个是驱动程序把收到的数据送给系统。

1.2.2中断中断在现代计算机结构中有重要的地位。

LINUX设备驱动开发详解概述LINUX设备驱动开发是一项非常重要的任务，它使得硬件设备能够与操作系统进行有效地交互。

本文将详细介绍LINUX设备驱动开发的基本概念、流程和常用工具，帮助读者了解设备驱动开发的要点和技巧。

设备驱动的基本概念设备驱动是连接硬件设备和操作系统的桥梁，它负责处理硬件设备的输入和输出，并提供相应的接口供操作系统调用。

设备驱动一般由设备驱动程序和设备配置信息组成。

设备驱动程序是编写解决设备驱动的代码，它负责完成设备初始化、IO操作、中断处理、设备状态管理等任务。

设备驱动程序一般由C语言编写，使用Linux内核提供的API函数进行开发。

设备配置信息是定义硬件设备的相关参数和寄存器配置的文件，它告诉操作系统如何与硬件设备进行交互。

设备配置信息一般以设备树或者直接编码在设备驱动程序中。

设备驱动的开发流程设备驱动的开发流程包括设备初始化、设备注册、设备操作函数编写和设备驱动注册等几个主要步骤。

下面将详细介绍这些步骤。

设备初始化设备初始化是设备驱动开发的第一步，它包括硬件初始化和内存分配两个主要任务。

硬件初始化是对硬件设备进行基本的初始化工作，包括寄存器配置、中断初始化等。

通过操作设备的寄存器，将设备设置为所需的状态。

内存分配是为设备驱动程序分配内存空间以便于执行。

在设备初始化阶段，通常需要为设备驱动程序分配一块连续的物理内存空间。

设备注册设备注册是将设备驱动程序与设备对象进行关联的过程，它使得操作系统能够正确地管理设备。

设备注册包括设备号分配、设备文件创建等操作。

设备号是设备在系统中的唯一标识符，通过设备号可以找到设备对象对应的设备驱动程序。

设备号分配通常由操作系统负责，设备驱动程序通过注册函数来获取设备号。

设备文件是用户通过应用程序访问设备的接口，它是操作系统中的一个特殊文件。

设备文件的创建需要通过设备号和驱动程序的注册函数来完成。

设备操作函数编写设备操作函数是设备驱动程序的核心部分，它包括设备打开、设备关闭、读和写等操作。

Linux⾳频驱动学习之：（1）ASOC详解⼀、⾳频架构概述（1）ALSA是Advanced Linux Sound Architecture 的缩写，⽬前已经成为了linux的主流⾳频体系结构，想了解更多的关于ALSA的这⼀开源项⽬的信息和知识，请查看以下⽹址：/。

在内核设备驱动层，ALSA提供了alsa-driver，同时在应⽤层，ALSA为我们提供了alsa-lib，应⽤程序只要调⽤alsa-lib提供的API，即可以完成对底层⾳频硬件的控制。

（2）PCM是英⽂Pulse-code modulation的缩写，中⽂译名是脉冲编码调制。

我们知道在现实⽣活中，⼈⽿听到的声⾳是模拟信号，PCM就是要把声⾳从模拟转换成数字信号的⼀种技术，他的原理简单地说就是利⽤⼀个固定的频率对模拟信号进⾏采样，采样后的信号在波形上看就像⼀串连续的幅值不⼀的脉冲，把这些脉冲的幅值按⼀定的精度进⾏量化，这些量化后的数值被连续地输出、传输、处理或记录到存储介质中，所有这些组成了数字⾳频的产⽣过程。

PCM信号的两个重要指标是采样频率和量化精度，⽬前，CD⾳频的采样频率通常为44100Hz，量化精度是16bit。

通常，播放⾳乐时，应⽤程序从存储介质中读取⾳频数据（MP3、WMA、AAC......），经过解码后，最终送到⾳频驱动程序中的就是PCM数据，反过来，在录⾳时，⾳频驱动不停地把采样所得的PCM数据送回给应⽤程序，由应⽤程序完成压缩、存储等任务。

所以，⾳频驱动的两⼤核⼼任务就是：playback 如何把⽤户空间的应⽤程序发过来的PCM数据，转化为⼈⽿可以辨别的模拟⾳频capture 把mic拾取到得模拟信号，经过采样、量化，转换为PCM信号送回给⽤户空间的应⽤程序（3）ASoC--ALSA System on Chip： 建⽴在标准ALSA驱动层上，为了更好地⽀持嵌⼊式处理器和移动设备中的⾳频Codec的⼀套软件体系。

linux设备驱动程序编写流程编写Linux设备驱动程序的流程可以概括为以下几个步骤：1.了解设备及其硬件接口：在编写设备驱动程序之前，首先需要了解要驱动的设备及其硬件接口。

这包括设备的功能、操作方式、寄存器映射、中断、DMA等信息。

还需要查阅相关文档，如设备手册、硬件规格等，以了解设备的详细信息。

2.确定设备的类型：根据设备的特点，确定设备驱动程序的类型。

常见的设备类型包括字符设备、块设备、网络设备、USB设备等。

根据设备类型的不同，编写设备驱动程序的方式和要点也会有所不同。

3.创建设备驱动的数据结构：在Linux内核中，每个设备驱动都有一个对应的数据结构，用于描述设备驱动程序的属性和操作函数。

这个数据结构通常是一个结构体，其中包含设备名、设备ID、设备操作函数指针等。

4.分配和注册设备号：每个设备驱动程序在Linux系统中都需要有一个唯一的设备号，用于标识该设备。

设备号的分配可以使用动态方式，也可以使用静态方式，具体选择取决于需求。

获取设备号后，需要通过相应的函数将设备号与设备驱动程序关联起来。

5.实现设备的打开和关闭函数：设备的打开和关闭函数在设备被打开和关闭时调用，用于初始化和释放设备所需的资源。

这些函数通常包括初始化硬件，申请和释放I/O端口、中断、DMA等资源的操作。

6.实现设备读写函数：根据设备的特点和功能，实现设备的读和写操作函数。

读函数用于从设备读取数据，写函数用于向设备写入数据。

这些函数通常包括和硬件交互的操作，如读写寄存器、发送接收数据等。

7.处理设备中断：对于需要处理中断的设备，需要实现中断处理函数。

中断处理函数在设备产生中断时自动调用，用于响应和处理中断事件。

中断处理函数通常需要执行与中断相关的操作，如读写寄存器、处理数据等。

8.实现设备控制函数：设备控制函数用于处理设备的特殊操作，如配置设备参数、控制设备行为等。

这些函数通常被应用程序调用，用于与设备进行交互和控制。

9.注册设备驱动程序：将设备驱动程序注册到Linux内核中，使其能够被系统识别和使用。

1.ASoC的由来ASoC--ALSA System on Chip <ALSA与芯片相关的部分>，是建立在标准ALSA驱动层上，为了更好的支持嵌入式处理器和移动设备中的音频Codec的一套软件体系。

在ASoC之前，内核对于SoC中的音频已经有部分的支持，不过有一些局限性：. Codec驱动与SoC CPU的底层耦合过于紧密，这种不理想会导致代码的重复，例如，wm8731的驱动，linux中有分别针对4个平台的驱动代码。

. 音频事件没有标准的方法来通知用户，例如耳机、麦克风的插拔和检测，这些事件在移动设备中是非常普通的，而且通常都需要特定的于机器的代码进行重新对音频路径进行配置。

. 当进行播放或录音时，驱动会让整个codec处于上电状态，这对于pc没问题，但对于移动设备来说，这意味着浪费大量的电量。

同时也不支持通过改变采样率和偏置电流来达到省电的目的。

ASoC正式为解决这些问题提出的，目前已经被整合到内核代码树中：sound/soc. ASoC 不能单独存在，他只是建立在标准ALSA驱动上，它必须和标准的ALSA驱动框架相结合才能工作2.硬件架构通常，就像软件领域里的抽象和重用一样，嵌入式设备的音频系统可以被划分为板载硬件(Machine)、Soc(platform)、Codec三大部分，如下图：. Machine 是指某一款机器，可以说是某款设备，由此可以看出Machine是不可重用的，每个Machine上的硬件实现可能都不一样，CPU不一样，Codec不一样，音频的输入，输出设备也是不一样，Machine为CPU、Codec、输入输出设备提供了一个载体。

. Platforn 一般是指某一个SoC平台，比如pxaxxx, s3cxxxx, omapxxx等，与音频相关的通常包含该SoC中的时钟、DMA、I2S、PCM等，只要指定了SoC，那么我们就可以认为它会有一个对应的platform，它只与SoC相关，与Machine无关，这样我们就可以把platform 抽象出来，使得同一款SoC不做改动就可以在不同的Machine中。

LINUX⾳频驱动架构简介下⾳频驱动开发，要遵循标准的ALSA架构，下⾯分别从硬件架构、软件架构、驱动程序，3个⽅⾯分析。

硬件架构硬件上⾳频总线接⼝有很多，如I2S、PCM、TDM、SLIMBUS等，以I2S为例分析：I2S接⼝.png播放流程1. 使⽤I2C对CODEC做初始化配置。

2. ⾳频数据从外部flash读取到内存中。

3. 数据经过DMA送到I2S的TXFIFO。

4. 数据由TXFIFO送到CODEC硬件。

5. 在CODEC硬件⾥，数据从数字信号转变成模拟信号。

6. 模拟信号经过喇叭播放出来，就实现了声⾳的播放。

录⾳流程与播放流程相反，在第5步，从模拟信号变成数字信号，其他都⼀样软件架构-ALSA安卓的整体⾳频架构ALSA.png从上到下分别是：1. APP-HAL，安卓中的⾳频框架，⽤于适配LINUX内核。

2. ALSA-lib，LINUX内核⾳频驱动框架。

3. machine-codec驱动，硬件⾳频驱动程序。

驱动程序按照ALSA驱动框架要实现的接⼝有：driver.png各个部分功能分别是：1. DTS，⾳频硬件参数配置。

2. CPU DAI，CPU上的⾳频接⼝驱动，如I2S,PCM,SLIMBUS等。

3. platform，基于CPU的DMA接⼝封装，⽤于实现⾳频数据在内存和DMA之间流动。

4. CODEC DAI，CODEC上的⾳频接⼝驱动。

5. CODEC，CODEC⾃⾝驱动。

6. I2C，实现CODEC的配置接⼝。

7. machine，设备层⾯组装所有驱动，实现⾳频通路。

Linux音频驱动之一：ALSA架构简介一. 概述ALSA是Advanced Sound Architecture 的缩写，目前已经成为了linux的主流音频体系结构，想了解更多的关于ALSA的这一开源项目的信息和学问，请查看以下网址：。

在内核设备驱动层，ALSA提供了alsa-driver，同时在应用层，ALSA 为我们提供了alsa-lib，应用程序只要调用alsa-lib提供的API，即可以完成对底层音频硬件的控制。

图 1.1 alsa的软件体系结构由图1.1可以看出，用户空间的alsa-lib对应用程序提供统一的API 接口，这样可以躲藏了驱动层的实现详情，简化了应用程序的实现难度。

内核空间中，alsa-soc其实是对alsa-driver的进一步封装，他针对设备提供了一些列增加的功能。

本系列博文仅对嵌入式系统中的alsa-driver和alsa-soc举行研究。

二. ALSA设备文件结构我们从alsa在linux中的设备文件结构开头我们的alsa之旅. 看看我的电脑中的alsa驱动的设备文件结构:$ cd /dev/snd$ ls -lcrw-rw----+ 1 root audio 116, 8 2011-02-23 21:38 controlC0 crw-rw----+ 1 root audio 116, 4 2011-02-23 21:38 midiC0D0 crw-rw----+ 1 root audio 116, 7 2011-02-23 21:39 pcmC0D0c crw-rw----+ 1 root audio 116, 6 2011-02-23 21:56 pcmC0D0p crw-rw----+ 1 root audio 116, 5 2011-02-23 21:38 pcmC0D1p crw-rw----+ 1 root audio 116, 3 2011-02-23 21:38 seq第1页共4页。