在移动设备中,Codec的作用可以归结为4种,分别是:
- 对PCM等信号进行D/A转换,把数字的音频信号转换为模拟信号
- 对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换,把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号
- 对音频通路进行控制,比如播放音乐,收听调频收音机,又或者接听电话时,音频信号在codec内的流通路线是不一样的
- 对音频信号做出相应的处理,例如音量控制,功率放大,EQ控制等等
ASoC对Codec的这些功能都定义好了一些列相应的接口,以方便地对Codec进行控制.ASoC对Codec驱动的一个基本要求是:驱动程序的代码必须要做到平台无关性,以方便同一个Codec的代码不经修改即可用在不同的平台上.以下的讨论基于wolfson的Codec芯片WM8994,kernel的版本3.3.x.
2. ASoC中对Codec的数据抽象描述Codec的最主要的几个数据结构分别是: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驱动中也会使用到,Platform和Codec的DAI通过snd_soc_dai_link结构,在Machine驱动中进行绑定连接.下面我们先看看这几个结构的定义,这里我只贴出我要关注的字段,详细的定义请参照:/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设备的指针 */
5 const struct snd_soc_codec_driver *driver; /* 指向该codec的驱动的指针 */
6 struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动的card实例 */
7 int num_dai; /* 该Codec数字接口的个数，目前越来越多的Codec带有多个I2S或者是PCM接口 */
8 int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */
9 int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */
10 int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 */
11
12 /* runtime */
13 ......
14 /* codec IO */
15 void *control_data; /* 该指针指向的结构用于对codec的控制，通常和read，write字段联合使用 */
16 enum snd_soc_control_type control_type;/* 可以是SND_SOC_SPI，SND_SOC_I2C，SND_SOC_REGMAP中的一种 */
17 unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int); /* 读取Codec寄存器的函数 */
18 int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int); /* 写入Codec寄存器的函数 */
19 /* dapm */
20 struct snd_soc_dapm_context dapm; /* 用于DAPM控件 */
21 };
snd_soc_codec_driver
自由互联热门推荐：PDF电子发票识别软件，一键识别电子发票并导入到Excel中！10大顶级数据挖掘软件！人工智能的十大作用！ 1 /* codec driver */
2 struct snd_soc_codec_driver {
3 /* driver ops */
4 int (*probe)(struct snd_soc_codec *); /* codec驱动的probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */
5 int (*remove)(struct snd_soc_codec *);
6 int (*suspend)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */
7 int (*resume)(struct snd_soc_codec *); /* 电源管理 */
8
9 /* Default control and setup, added after probe() is run */
10 const struct snd_kcontrol_new *controls; /* 音频控件指针 */
11 const struct snd_soc_dapm_widget *dapm_widgets; /* dapm部件指针 */
12 const struct snd_soc_dapm_route *dapm_routes; /* dapm路由指针 */
13
14 /* codec wide operations */
15 int (*set_sysclk)(...); /* 时钟配置函数 */
16 int (*set_pll)(...); /* 锁相环配置函数 */
17
18 /* codec IO */
19 unsigned int (*read)(...); /* 读取codec寄存器函数 */
20 int (*write)(...); /* 写入codec寄存器函数 */
21 int (*volatile_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否是volatile */
22 int (*readable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可读 */
23 int (*writable_register)(...); /* 用于判定某一寄存器是否可写 */
24
25 /* codec bias level */
26 int (*set_bias_level)(...); /* 偏置电压配置函数 */
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; /* 设备指针 */
9
10 /* driver ops */
11 struct snd_soc_dai_driver *driver; /* 指向dai驱动结构的指针 */
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; /* 用于管理playback dma */
19 void *capture_dma_data; /* 用于管理capture dma */
20
21 /* parent platform/codec */
22 union {
23 struct snd_soc_platform *platform; /* 如果是cpu dai，指向所绑定的平台 */
24 struct snd_soc_codec *codec; /* 如果是codec dai指向所绑定的codec */
25 };
26 struct snd_soc_card *card; /* 指向Machine驱动中的crad实例 */
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驱动名字 */
14
15 /* DAI driver callbacks */
16 int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai); /* dai驱动的probe函数，由snd_soc_instantiate_card回调 */
17 int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);
18 int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai); /* 电源管理 */
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结构 */
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用于实现该dai的控制盒参数配置
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的注册
因为Codec驱动的代码要做到平台无关性,要使得Machine驱动能够使用该Codec,Codec驱动的首要任务就是确定snd_soc_codec和snd_soc_dai的实例,并把它们注册到系统中,注册后的codec和dai才能为Machine驱动所用,以WM8994为例,对应的代码位置:/sound/soc/codecs/wm8994.c,模块的入口函数注册了一个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,必定会有相应的platform device,这个platform device的来源后面再说,显然,platform driver注册后,probe回调将会被调用,这里是wm8994_probe函数
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的定义如下(代码中定义了3个dai,这里只列出第一个)
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 }
可见,Codec驱动的第一个步骤就是定义snd_soc_codec_driver和snd_soc_dai_driver的实例,然后调用snd_soc_register_codec函数对Codec进行注册.进入snd_soc_register_codec函数看看
首先,它申请了一个snd_soc_codec结构的实例
1 codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
确定codec的名字,这个名字很重要,Machine驱动定义的snd_soc_dai_link中会指定每个link的codec和dai的名字,进行匹配绑定时就是通过和这里的名字比较,从而找到该Codec的!
1 /* create CODEC component name */ 2 codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);
然后初始化它的各个字段,多数字段的值来自上面定义的snd_soc_codec_driver的实例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;
在做了一些寄存器缓存的初始化和配置工作后,通过snd_soc_register_dais函数对本Codec的dai进行注册
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实例链接到全局链表codec_list中,并且调用snd_soc_instantiate_cards是函数触发Machine驱动进行一次匹配绑定操作
1 list_add(&codec->list, &codec_list); 2 snd_soc_instantiate_cards();
上面的snd_soc_register_dais函数其实也是和snd_soc_register_codec类似,显示为每个snd_soc_dai实例分配内存,确定dai的名字,用snd_soc_dai_driver实例的字段对它进行必要初始化,最后把该dai链接到全局链表dai_list中,和Codec一样,最后也会调用snd_soc_instantiate_cards函数触发一次匹配绑定的操作
图3.1 dai的注册
关于snd_soc_instantiate_cards函数,请参阅另一篇博文:Linux音频驱动之六:ASoC架构中的Machine
前面已经提到,codec驱动把自己注册为一个platform driver,那对应的platform device在哪里定义?答案是在以下代码文件中:/drivers/mfd/wm8994-core.c.
WM8994本身具备多种功能,除了codec外,它还有作为LDO和GPIO使用,这几种功能共享一些IO和中断资源,linux为这种设备提供了一套标准的实现方法:mfd设备.其基本思想是为这些功能的公共部分实现一个父设备,以便共享某些系统资源和功能,然后每个子功能实现为它的子设备,这样既共享了资源和代码,又能实现合理的设备层次结构,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,因为WM8994使用I2C进行内部寄存器的存取,它首先注册了一个I2C驱动:
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);
进入wm8994_i2c_probe()函数,它先申请了一个wm8994结构的变量,该变量被作为这个I2C设备的driver_data使用,上面已经讲过,codec作为它的子设备,将会取出并使用这个driver_data.接下来,本函数利用regmap_init_i2c()初始化并获得一个regmap结构,该结构主要用于后续基于regmap机制的寄存器I/O,关于regmap我们留在后面再讲.最后,通过wm8994_device_init()来添加mfd子设备
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 }
继续进入wm8994_device_init()函数,它首先为两个LDO添加mfd子设备
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);
因为WM1811,WM8994,WM8958三个芯片功能类似,因此这三个芯片都使用了WM8994的代码,所以wm8994_device_init()接下来根据不同的芯片型号做了一些初始化动作,这部分的代码就不贴了.接着,从platform_data中获得部分配置信息
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子设备和gpio子设备
1 wm8994_irq_init(wm8994); 2 3 ret = mfd_add_devices(wm8994->dev, -1, 4 wm8994_devs, ARRAY_SIZE(wm8994_devs), 5 NULL, 0);
经过以上这些处理后,作为父设备的I2C设备已经准备就绪,它的下面挂着4个子设备:ldo-0,ldo-1,codec,gpio.其中,codec子设备的加入,它将会和前面所讲codec的platform driver匹配,触发probe回调完成下面所说的codec驱动的初始化工作.
5. Codec初始化Machine驱动的初始化,codec和dai的注册,都会调用snd_soc_instantiate_cards()进行一次声卡和codec,dai,platform的匹配绑定过程,这里所说的绑定,正如Machine驱动一文中所描述,就是通过3个全局链表,按名字进行匹配,把匹配的codec,dai和platform实例赋值给声卡每对dai的snd_soc_pcm_runtime变量中.一旦绑定成功,将会使得codec和dai驱动的probe回调被调用,codec的初始化工作就在该回调中完成.对于WM8994,该回调就是wm8994_codec_probe函数
图5.1 wm8994_codec_probe
- 取出父设备的driver_data,其实就是上一节的wm8994结构变量,取出其中的regmap字段,复制到codec的control_data字段中;
- 申请一个wm8994_priv私有数据结构,并把它设为codec设备的driver_data;
- 通过snd_soc_codec_set_cache_io初始化regmap io,完成这一步后,就可以使用API:snd_soc_read(),snd_soc_write()对codec的寄存器进行读写了;
- 把父设备的driver_data(struct wm8994)和platform_data保存到私有结构wm8994_priv中;
- 因为要同时支持3个芯片型号,这里要根据芯片的型号做一些特定的初始化工作;
- 申请必要的几个中断;
- 设置合适的偏置电平;
- 通过snd_soc_update_bits修改某些寄存器;
- 根据父设备的platform_data,完成特定于平台的初始化配置;
- 添加必要的control,dapm部件进而dapm路由信息;
至此,codec驱动的初始化完成.
6. regmap-io我们知道,要想对codec进行控制,通常都是通过读写它的内部寄存器完成的,读写的接口通常是I2C或者是SPI接口,不过每个codec芯片寄存器的比特位组成都有所不同,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,数据是9bits,WM8993的寄存器地址是8bits,数据也是16bits,而WM8994的寄存器地址是16bits,数据也是16bits.在kernel3.1版本,内核引入了一套regmap机制和相关的API,这样就可以用统一的操作来实现对这些多样的寄存器的控制.regmap使用起来也相对简单
- 为codec定义一个regmap_config结构实例,指定codec寄存器的地址和数据位等信息;
- 根据codec的控制总线类型,调用以下其中一个函数,得到一个指向regmap结构的指针:
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);
- 把获得的regmap结构指针赋值给codec->control_data;
- 调用soc-io的api:snd_soc_codec_set_cache_io使得soc-io和regmap进行关联
完成以上步骤后,codec驱动就可以使用诸如snd_soc_read、snd_soc_write、snd_soc_update_bits等API对codec的寄存器进行读写了.
本文转自:http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/7283833