《第17章、Linux音频设备驱动》.pdf

入式学院—华清远见旗下品牌： 入式学院—华清远见旗下品牌： 《Linux 设备驱动开发详解》——第17 章、Linux 音频设备驱动 第17 章 Linux 音频设备驱动 在Linux 系统中，先后出现了音频设备的两种框架：OSS 和ALSA，本节将在介 绍数字音频设备及音频设备硬件接口的基础上讲解OSS 和ALSA 驱动的结构。 17.1～17.2 节讲解了音频设备及PCM、IIS 和AC97 硬件接口。 17.3 节讲解了Linux OSS 音频设备驱动的组成、mixer 接口、dsp 接口及用户空间 编程方法。 17.4 节讲解了Linux ALSA 音频设备驱动的组成、card 和组件管理、PCM 设备、 control 接口、AC97 API 及用户空间编程方法。 17.5 节以S3C2410 通过IIS 接口外接UDA 1341 编解码器的实例讲解了OSS 驱动。 17.6节以PXA255 通过AC97 接口外接AC97 编解码器的实例讲解了ALSA 驱动。 入式学院—华清远见旗下品牌： 《Linux 设备驱动开发详解》——第 17 章、Linux 音频设备驱动 数字音频设备 目前，手机、PDA、MP3 等许多 入式设备中包含了数字音频设备，一个典型的 数字音频系统的电路组成如图17.1 所示。图17.1 中的嵌入式微控制器/DSP 中集成了 PCM、IIS 或 AC97 音频接口，通过这些接口连接外部的音频编解码器即可实现声音 的AD 和DA 转换，图中的功放完成模拟信号的放大功能。 图17.1 典型的数字音频系统电路 音频编解码器是数字音频系统的核心，衡量它的主要指标如下。 1．采样频率 采样的过程就是将通常的模拟音频信号的电信号转换成二进制码0 和1 的过程， 这些0 和1 便构成了数字音频文件。图17.2 中的正弦曲线代表原始音频曲线，方格代 表采样后得到的结果，二者越吻合说明采样结果越好。 入式学院—华清远见旗下品牌： 《Linux 设备驱动开发详解》——第17 章、Linux 音频设备驱动 图17.2 数字音频采样 采样频率是每秒钟的采样次数，我们常说的 44.1kHz 采样频率就是每秒钟采样 44100 次。理论上采样频率越高，转换精度越高，目前主流的采样频率是48kHz 。 2 ．量化精度 量化精度是指对采样数据分析的精度，比如24bit 量化精度就是指将标准电平信 号按照2 的24 次方进行分析，也就是说将图17.2 中的纵坐标等分为224 等分。量化精 度越高，声音就越逼真。 音频设备硬件接口 17.2.1 PCM 接口 针对不同的数字音频子系统，出现了几种微处理器或DSP 与音频器件间用于数字 转换的接口。 最简单的音频接口是PCM （脉冲编码调制）接口，该接口由时钟脉冲（BCLK ）、 帧同步信号 （FS ）及接收数据 （DR ）和发送数据 （DX ）组成。在FS 信号的上升沿， 数据传输从MSB （Most Significant Bit ）开始，FS 频率等于采样率。FS 信号之后开始 数据字的传输，单 的数据位按顺序进行传输，一 时钟周期传输一 数据字。发送 MSB 时，信号的等级首先降到最低，以避免在不同终端的接口使用不同的数据方案 时造成MSB 的丢失。 PCM 接口很容易实现，原则上能够支持任何数据方案和任何采样率，但需要每 音频通道获得一 独立的数据队列。 17.2.2 IIS 接口 IIS 接口 （Inter-IC Sound ）在20 世纪80 年代首先被PHILIPS 用于消费音频产品，并在 入式学院—华清远见旗下品牌：