Linux声卡的驱动实现原理及代码实现（播放和录音的实现）.docx

一、声卡驱动 Linux下经常使用的声卡驱动程序主要有两种：OSS和ALSA。 在对硬件的适应程度上OSS要优于ALSA，它可以支持的声卡种类有很多。 ALSA尽管不及OSS运用得广泛，但却具有更加友好的编程接口，而且全然兼容于OSS。 二、Linux  OSS音频设备驱动 1、 OSS驱动的组成 OSS标准中有2个最主要的音频设备：mixer（混音器）和DSP（数字信号处理器）。 （1）在声卡的硬件电路中，mixer是一个非常重要的组成部分，它的作用是将多个信号组合或者叠加在一起，对于不同的声卡来说，其混音器的作用可能各不同样。 OSS驱动中。/dev/mixer设备文件是应用程序对mixer进行操作的软件接口。 混音器电路通常由两个部分组成：输入混音器（input mixer）和输出混音器（output mixer）。 输入混音器负责从多个不同的信号源接收模拟信号。模拟信号通过增益控制器和由软件控制的音量调节器后，在不同的混音通道中进行级别调制。然后被送到输入混音器中进行声音的合成。经过输入混音器处理后的信号仍然为模拟信号。它们将被送到A/D转换器进行数字化处理。 输出混音器的工作 Linux下的声卡驱动是操作系统与硬件之间的重要桥梁，主要任务是管理音频设备，包括播放音频、录音以及控制音量和音效。常见的Linux声卡驱动程序有Open Sound System (OSS)和Advanced Linux Sound Architecture (ALSA)。OSS由于其广泛的硬件支持而在早期占据了主导地位，而ALSA虽然在兼容性上略逊一筹，但提供了更易用的编程接口，并且完全兼容OSS。 OSS驱动主要包含两大部分：混音器(mixer)和数字信号处理器(DSP)。混音器在硬件层面扮演着混合多个音频信号的角色，分为输入混音器和输出混音器。输入混音器接收来自不同源的模拟信号，通过增益控制器和音量调节器调整后，送入输入混音器进行合成。这些模拟信号随后会被送到模数转换器(A/D)进行数字化。输出混音器则负责混合所有输出信号，同样带有增益调节和音调控制功能，最终输出到扬声器或其他模拟输出设备。 DSP在OSS中主要负责录音和播放功能，对应的设备文件是`/dev/dsp`或`/dev/sound/dsp`。向DSP写入数据会激活D/A转换器进行播放，读取数据则激活A/D转换器进行录音。在读写过程中，数据的传输速率应与声卡的采样频率匹配，否则可能会导致声音中断或延迟。此外，数据的格式（如采样率、位深度、声道数等）可以通过ioctl系统调用来设定。 在编程层面，为了注册混音器和DSP设备，需要实现file_operations结构体中的相应函数，如open、ioctl、read和write等。`register_sound_mixer`函数用于注册混音器设备，`register_sound_dsp`函数用于注册DSP设备。混音器接口的ioctl函数特别重要，因为它实现了各种混音控制命令。而DSP接口的read和write函数则分别用于从音频控制器读取录音数据和将音频数据写入控制器，ioctl函数则处理参数设置。 在实际开发中，开发者需要关注如何正确地处理音频数据的读写操作，以及如何通过ioctl系统调用来控制设备参数，以满足不同的音频需求。此外，还需要考虑多线程和同步问题，确保在并发访问设备时不会出现数据错乱或资源冲突。 Linux下的声卡驱动实现不仅涉及到硬件层面的音频信号处理，还包括了操作系统层面的设备驱动编程技术，需要深入理解音频系统的原理以及Linux内核的相关机制。通过OSS和ALSA，开发者可以创建出能够有效控制和利用声卡功能的软件，提供丰富的音频体验。