PCM_data_flow_in_ASoC-Part1

Linux ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) 是一个提供音频和MIDI功能给Linux操作系统的内核驱动框架。ASoC（Advanced Linux Sound Architecture System on Chip）则是建立在标准ALSA驱动层之上的软件体系，它旨在更好地支持嵌入式处理器和移动设备中的音频CODEC。PCM（Pulse Code Modulation）是将模拟信号转换成数字信号的技术，常用于音频信号的数字化过程中。本部分将分析ASoC架构下的三大部分，即Codec（编解码器）、Platform（平台）和Machine（机器），以及它们在Linux ALSA驱动中所扮演的角色。 Platform通常指特定的SoC（System on Chip）平台，例如三星的Exynos或高通的QCOM等。它可细分为CPU的数字音频接口（cpu_dai）和平台 DMA（pcmdma）两部分。cpu_dai在嵌入式系统中指CPU的I2S或PCM总线控制器，负责将音频数据从I2S发送FIFO搬运到CODEC，或在录音时将数据从CODEC搬运到I2S接收FIFO。cpu_dai通过函数snd_soc_register_dai()来注册。与此相对应的codec_dai则是CODEC的数字音频接口，通过I2S或PCM总线与cpu_dai相连。 pcmdma部分负责将DMA缓冲区中的音频数据搬运到I2S发送FIFO。音频DMA驱动通过snd_soc_register_platform()进行注册。在某些情况下，如Modem与CODEC直连时，并不需要DMA操作，因为Modem已经将数据送至PCMFIFO。此时，Machine驱动中的dai_link需要指定.platform_name="snd-soc-dummy"，这表示一个虚拟出来的platform驱动。 Codec部分涉及用户空间发送的PCM数据，这些数据是经过抽样和量化后的数字信号。在CODEC芯片中，这些信号经过DAC（Digital to Analog Converter）转换为模拟信号，然后通过外放耳机输出。CODEC芯片内部通常包含多个组件，例如AIF（音频接口）、DAC、ADC（Analog to Digital Converter）、Mixer、PGA（可编程增益放大器）、Line-in/Line-out、EQ（均衡器）、DSP（数字信号处理器）、SRC（采样率转换器）、DRC（动态范围控制器）、AGC（自动增益控制）、回声消除器和噪声抑制器等。 Machine部分将cpu_dai、codec_dai、modem_dai等音频接口通过定义dai_link连接起来，并注册为snd_soc_card。与Platform和CODEC驱动不同，Machine驱动通常是特定于某一设备的。 在ALSA/ASoC架构中，还有几个重要的概念需要了解： - I2S/PCM/AC97是CODEC与CPU间音频通信的协议、接口或总线。 - DAI代表数字音频接口，它被分为cpu_dai和codec_dai，两者通过I2S/PCM/AC97连接。 - DAC负责将数字信号转换成模拟信号，而ADC则执行相反的转换。 - DSP用于处理数字信号，比如执行音频效果处理、回声消除等。 - Mixer将多个模拟信号混合成一个单一的模拟信号。 - PCM不仅是一种音频模拟信号转换成数字信号的技术，还指一种音频通信协议/接口。 - SampleRate，也称为采样频率，是每秒钟采样次数的度量，常见的有44.1Khz和48Khz。 - SampleLength，也称为量化位数，它决定了信号的动态范围和精确度。 DAPM是动态音频电源管理，它是ASoC的重要组成部分，负责管理音频CODEC中各个组件的电源状态，以达到省电的目的。 在学习了以上知识点后，理解ALSA/ASoC的pcm_dma注册过程、PCM数据流向codec的路径以及pcm_dma的ops函数集如何启动DMA搬运PCM数据，对于在新的平台上实现pcm_dma驱动将大有帮助。此外，这也有助于识别和调整xrun（传输错误）的根源，并在CPU性能与PCM延迟之间取得平衡。