### Linux中的音频设备驱动：OSS与ALSA
#### 数字音频设备概述
在现代电子设备中，数字音频设备的应用非常广泛，从智能手机到个人电脑再到各种嵌入式系统，几乎无处不在。一个典型的数字音频系统主要包括数字信号处理器（DSP）、音频编解码器（Codec）以及必要的外围设备（如扬声器、麦克风等）。本文将重点介绍Linux操作系统中的两种音频设备驱动框架——OSS（Open Sound System）和ALSA（Advanced Linux Sound Architecture），并通过具体案例来展示这两种驱动的设计与实现。
#### 数字音频设备核心指标
在了解OSS和ALSA之前，我们先来了解一下衡量数字音频编解码器性能的主要指标：
1. **采样频率**：指每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位通常是赫兹（Hz）。根据奈奎斯特采样定理，为了完整地重建音频信号，采样频率至少应该是原信号最高频率成分的两倍。例如，44.1kHz的采样频率足以满足大多数音乐录音的需求。
2. **量化精度**：指每次采样值的数字化精度。常用的量化精度有16位、24位等，位数越高意味着可以更精细地表达音频信号，从而使得声音更加逼真。
#### 音频设备硬件接口
1. **PCM接口**：PCM（Pulse Code Modulation）是最基本的数字音频接口之一，它包括三个主要信号线：时钟脉冲（BCLK）、帧同步信号（FS）以及数据线（DR和DX）。PCM接口简单易用，适用于多种音频编解码器，但需要为每个音频通道配置独立的数据队列。
2. **IIS接口**：IIS（Inter-IC Sound）接口是为立体声音频设计的，它通过左/右时钟信号（LRCLK）在左右声道之间切换数据传输。这种设计非常适合于立体声或多声道音频系统，可以减少所需的信号线数量。
3. **AC97接口**：AC97（Audio Codec '97）是一种更为复杂的音频接口标准，它不仅定义了数据格式，还包括了一套控制协议。AC97接口使用较少的信号线实现了音频数据与控制命令的传输，这使得它可以有效地应用于复杂的音频编解码器。
#### OSS音频设备驱动
OSS是早期的Linux音频驱动框架，它提供了一系列API用于控制音频硬件。OSS驱动的结构包括：
- **Mixer接口**：用于控制音量、静音等设置。
- **DSP接口**：提供数字信号处理的功能。
- **用户空间编程方法**：允许应用程序直接与音频硬件交互。
#### ALSA音频设备驱动
ALSA是OSS的继任者，它提供了更为强大的音频处理能力，并且具有更好的兼容性和扩展性。ALSA驱动的关键组成部分包括：
- **Card和组件管理**：ALSA将音频硬件抽象为“卡”，每张卡可以包含多个组件，如输入输出设备。
- **PCM设备**：定义了数字音频数据的传输方式。
- **Control接口**：类似于OSS的Mixer接口，但功能更强大。
- **AC97 API**：专门用于控制AC97接口的音频编解码器。
- **用户空间编程方法**：ALSA提供了一套丰富的库函数，使得开发者可以更容易地开发音频应用程序。
#### 实例讲解
1. **S3C2410与UDA1341**：通过IIS接口将S3C2410处理器与UDA1341音频编解码器连接起来。UDA1341是一款高性能的双通道立体声编解码器，支持多种数字音频格式。
2. **PXA255与AC97编解码器**：PXA255处理器通过AC97接口连接至AC97编解码器。这个例子展示了如何利用AC97接口的特性来控制音频编解码器的各项参数。
#### 结论
通过本文的介绍，我们可以看出OSS和ALSA在音频设备驱动方面有着各自的特点。OSS较为简单，适合初学者入门；而ALSA则更为强大，能够满足复杂应用场景的需求。随着技术的发展，ALSA已经成为Linux音频驱动的标准选择，为开发者提供了更多的可能性和灵活性。
