基于 oss 框架的音频驱动
基于 oss 框架完成系统平台音频驱动的适配。
oss 框架可被多个平台应用,因此 oss 提供 OS 目录来存放平台文件(比如:linux.c),该文件主要提供平台对 oss 框架封装后的相关接口。
以 Linux 为例,入口接口为:
调用 oss 框架通用初始接口 oss_commit_init 。
初始工作完成后,便可注册音频驱动,oss 框架中提供 drv 目录来存放驱动文件。
oss 框架中驱动涉及:
- mixer(混频器),提供的接口为 oss_install_mixer,创建设备文件并提供文件操作集合 mixer_cdev_drv。
- audio dev (音频设备),提供的接口为 oss_install_audio,创建设备文件并提供文件操作集合 audio_cdev_drv。
- 创建虚拟混频器 vmix_mixer,实现混音功能。
驱动主要对上述中 mixer,audio dev 的操作进行实现,对应的操作结构为 _mixer_driver_t 和 audiodrv_t。
oss 框架提供了命令模式来操作音频设备,比如:
录音操作, oss_record 命令,该命令接口为 ossrecord_main():
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解析命令参数,oss 框架提供 dspdev_t 结构体与全局变量这两种形式对命令参数进行记录。
比如:参数 结构体/全局变量 -v -d <设备文件名 dsp->name> -s <速率 force_speed> -c <通道 force_channels> -t <时间 datalimit> -
录音操作,置只读标记(dsp->flags),调用 open_device 接口,传参为 dspdev_t 结构。打开设备以文件形式来执行,入口为 Linux.c 提供的 open 接口。
Linux 提供了统一的创建字符设备接口,该接口为所有设备绑定统一的文件操作集合。
注意,音频设备又包含 mixer,audio dev 等不同的硬件组件,因此 oss 框架为不同的硬件组件提供了对应的操作。因此,文件操作实际是对这些操作的封装。比如:Linux 的 open 实际执行的操作是 oss_audio_open_devfile 接口。
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oss_audio_open_devfile 接口根据设备编号在全局数组 audio_devfiles 中获取 adev_t 结构,audio_devfiles 为全局数组,创建 audio dev 过程中会被应用。若 adev_t 结构不为空,则调用 oss_audio_open_engine 接口。
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oss_audio_open_engine 接口根据设备编号在全局数组 audio_engine 获取 adev_t 结构,audio_engine 数组与 audi_devfiles 数组作用相同。随后,调用驱动自定义 open 接口。以 usb audio 为例,此时会对 usb 进行初始化,比如:缓存,urb 等。同时,oss 框架会对 adev_t 结构进行初始化。
此时,设备已打开且完成必要的初始化操作。
- 调用 encode_sound 接口开始录音及编码,编码工作由 oss 框架自行完成。上述过程中,并未对音频设备的格式,通道,采样率等进行配置,因此,调用 setup_device() 接口,判断格式,速率,通道匹配是否与命令参数一致,若不一致,则关闭设备并重新打开。随后,通过 ioctl 接口重新设置设备的通道等信息。
若需要对录音进行保存,则 oss 框架会创建录音文件,并写入文件头部信息以及录音数据,文件头部信息主要说明音频文件的格式,采样频率等信息。
- record 接口完成录音操作,在 while(1) 循环中完成录音工作,申请一段内存空间,将读取的数据保存到该空间, 文件操作接口为 read。
read 接口的操作流程与 open 类似,linux.c 自定义 read 接口。
随后依次执行 oss_audio_read --> prepare_input --> launch_input
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adrv_prepare_for_input adrv_start_input --> adrv_trigger (注:操作由驱动来完成具体的实现)
- 完成录音文件。
oss 框架提供 ossplay_main() 接口进行播放操作,过程简析(大致与录音过程类似):
- 解析播放命令参数。(-d,将设备名赋值给 dsp->name)。
- 标记只写标志,dsp->flag = O_WRONLY;
- open_device() 打开设备。调用顺序与录音相同,依次为 lib_open --> oss_open --> oss_audio_open_devfile --> oss_aduio_open_engine --> usbaudio_open
- play_file() 读取音频文件,并解析文件头,根据文件头类型选择对应的操作。
- play_iff() --> decode_sound() 播放音频文件。
- 申请内存空间,读取音频文件,将数据写入该空间中,调用 write 接口开始将数据写入设备。与录音相同,创建 uio 结构,调用 oss_audio_write()。
- 获取音频设备 audio_dev,查找其拥有 dmap_out 地址空间,将数据写入该控件,随后调用 launch_output()。
- 触发输出标记,开始将 dmap 空间中的数据进行输出。
调用 open 打开设备阶段,oss 框架为每一个音频设备创建内存空间,由 dmap_p 结构进行相关的描述,实际类型为 _dmap_t。
因此,oss 框架中,核心结构体为 _adev_t 结构,用于对设备进行描述,后期的初始,读,写等操作都是通过 _adev_t 结构来完成。
驱动主要对 _adev_t 结构进行填充,主要为驱动操作集合,使用的端口。
驱动集合结构为 audiodrv_t 和 _mixer_driver_t。端口由驱动根据硬件设备构建,同时由 _adev_t 指向。
设备打开时,驱动主要自行对端口进行设置。以 USB 为例,驱动主要为设备关联 usb 设备端点,同时创建通信管道(即 urb)。触发设备时,查看当前端口触发条件,随后通过端口的 usb 端点设备进行数据的发送或接收。