Linux ALSA声卡驱动之四Control设备的创建.docx
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LinuxALSA声卡驱动之四Control设备的创建
LinuxALSA声卡驱动之四：
Control设备的创建
Control接口
Control接口主要让用户空间的应用程序（alsa-lib）可以访问和控制音频codec芯片中的多路开关，滑动控件等。
对于Mixer（混音）来说，Control接口显得尤为重要，从ALSA0.9.x版本开始，所有的mixer工作都是通过control接口的API来实现的。
ALSA已经为AC97定义了完整的控制接口模型，如果你的Codec芯片只支持AC97接口，你可以不用关心本节的内容。
定义了所有的ControlAPI。
如果你要为你的codec实现自己的controls，请在代码中包含该头文件。
Controls的定义
要自定义一个Control，我们首先要定义3各回调函数：
info，get和put。
然后，定义一个snd_kcontrol_new结构：
[c-sharp]viewplaincopy
1.static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
2. .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,
3. .name = "PCM Playback Switch",
4. .index = 0,
5. .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE,
6. .private_value = 0xffff,
7. .info = my_control_info,
8. .get = my_control_get,
9. .put = my_control_put
10.};
iface字段指出了control的类型，alsa定义了几种类型（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的类型是MIXER，当然也可以定义属于全局的CARD类型，也可以定义属于某类设备的类型，例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，这时需要在device和subdevice字段中指出卡的设备逻辑编号。
name字段是该control的名字，从ALSA0.9.x开始，control的名字是变得比较重要，因为control的作用是按名字来归类的。
ALSA已经预定义了一些control的名字，我们再ControlName一节详细讨论。
index字段用于保存该control的在该卡中的编号。
如果声卡中有不止一个codec，每个codec中有相同名字的control，这时我们可以通过index来区分这些controls。
当index为0时，则可以忽略这种区分策略。
access字段包含了该control的访问类型。
每一个bit代表一种访问类型，这些访问类型可以多个“或”运算组合在一起。
private_value字段包含了一个任意的长整数类型值。
该值可以通过info，get，put这几个回调函数访问。
你可以自己决定如何使用该字段，例如可以把它拆分成多个位域，又或者是一个指针，指向某一个数据结构。
tlv字段为该control提供元数据。
Control的名字
control的名字需要遵循一些标准，通常可以分成3部分来定义control的名字：
源--方向--功能。
∙源，可以理解为该control的输入端，alsa已经预定义了一些常用的源，例如：
Master，PCM，CD，Line等等。
∙方向，代表该control的数据流向，例如：
Playback，Capture，Bypass，BypassCapture等等，也可以不定义方向，这时表示该Control是双向的（playback和capture）。
∙功能，根据control的功能，可以是以下字符串：
Switch，Volume，Route等等。
也有一些命名上的特例：
∙全局的capture和playback "CaptureSource"，"CaptureVolume"，"CaptureSwitch"，它们用于全局的capturesource，switch和volume。
同理，"PlaybackVolume"，"PlaybackSwitch"，它们用于全局的输出switch和volume。
∙Tone-controles 音调控制的开关和音量命名为：
ToneControl-XXX，例如，"ToneControl-Switch"，"ToneControl-Bass"，"ToneControl-Center"。
∙3Dcontrols 3D控件的命名规则：
，"3DControl-Switch"，"3DControl-Center"，"3DControl-Space"。
∙Micboost 麦克风音量加强控件命名为：
"MicBoost"或"MicBoost（6dB）"。
访问标志（ACCESSFlags）
Access字段是一个bitmask，它保存了改control的访问类型。
默认的访问类型是：
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明该control支持读和写操作。
如果access字段没有定义（.access==0），此时也认为是READWRITE类型。
如果是一个只读control，access应该设置为：
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，这时，我们不必定义put回调函数。
类似地，如果是只写control，access应该设置为：
SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，这时，我们不必定义get回调函数。
如果control的值会频繁地改变（例如：
电平表），我们可以使用VOLATILE类型，这意味着该control会在没有通知的情况下改变，应用程序应该定时地查询该control的值。
回调函数
info回调函数
info回调函数用于获取control的详细信息。
它的主要工作就是填充通过参数传入的snd_ctl_elem_info对象，以下例子是一个具有单个元素的boolean型control的info回调：
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_mono_info（struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_info *uinfo）
3.{
4. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_BOOLEAN;
5. uinfo->count = 1;
6. uinfo->value.integer.min = 0;
7. uinfo->value.integer.max = 1;
8. return 0;
9.}
type字段指出该control的值类型，值类型可以是BOOLEAN,INTEGER,ENUMERATED,BYTES,IEC958和INTEGER64之一。
count字段指出了改control中包含有多少个元素单元，比如，立体声的音量control左右两个声道的音量值，它的count字段等于2。
value字段是一个联合体（union），value的内容和control的类型有关。
其中，boolean和integer类型是相同的。
ENUMERATED类型有些特殊。
它的value需要设定一个字符串和字符串的索引，请看以下例子：
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_enum_info（struct snd_kcontrol *kcontrol,
2.struct snd_ctl_elem_info *uinfo）
3.{
4. static char *texts[4] = {
5. "First", "Second", "Third", "Fourth"
6. };
7. uinfo->type = SNDRV_CTL_ELEM_TYPE_ENUMERATED;
8. uinfo->count = 1;
9. uinfo->value.enumerated.items = 4;
10. if （uinfo->value.enumerated.item > 3）
11. uinfo->value.enumerated.item = 3;
12. strcpy（uinfo->value.enumerated.name,
13. texts[uinfo->value.enumerated.item]）;
14. return 0;
15.}
alsa已经为我们实现了一些通用的info回调函数，例如：
snd_ctl_boolean_mono_info（），snd_ctl_boolean_stereo_info（）等等。
get回调函数
该回调函数用于读取control的当前值，并返回给用户空间的应用程序。
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_get（struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol）
3.{
4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip（kcontrol）;
5. ucontrol->value.integer.value[0] = get_some_value（chip）;
6. return 0;
7.}
value字段的赋值依赖于control的类型（如同info回调）。
很多声卡的驱动利用它存储硬件寄存器的地址、bit-shift和bit-mask，这时，private_value字段可以按以下例子进行设置：
.private_value=reg|（shift<<16）|（mask<<24）;
然后，get回调函数可以这样实现：
staticintsnd_sbmixer_get_single（structsnd_kcontrol*kcontrol,
structsnd_ctl_elem_value*ucontrol）
{
intreg=kcontrol->private_value&0xff;
intshift=（kcontrol->private_value>>16）&0xff;
intmask=（kcontrol->private_value>>24）&0xff;
....
//根据以上的值读取相应寄存器的值并填入value中
}
如果control的count字段大于1，表示control有多个元素单元，get回调函数也应该为value填充多个数值。
put回调函数
put回调函数用于把应用程序的控制值设置到control中。
[c-sharp]viewplaincopy
1.static int snd_myctl_put（struct snd_kcontrol *kcontrol,
2. struct snd_ctl_elem_value *ucontrol）
3.{
4. struct mychip *chip = snd_kcontrol_chip（kcontrol）;
5. int changed = 0;
6. if （chip->current_value !
=
7. ucontrol->value.integer.value[0]） {
8. change_current_value（chip,
9. ucontrol->value.integer.value[0]）;
10. changed = 1;
11. }
12. return changed;
13.}
如上述例子所示，当control的值被改变时，put回调必须要返回1，如果值没有被改变，则返回0。
如果发生了错误，则返回一个负数的错误号。
和get回调一样，当control的count大于1时，put回调也要处理多个control中的元素值。
创建Controls
当把以上讨论的内容都准备好了以后，我们就可以创建我们自己的control了。
alsa-driver为我们提供了两个用于创建control的API：
∙snd_ctl_new1（）
∙snd_ctl_add（）
我们可以用以下最简单的方式创建control：
[c-sharp]viewplaincopy
1.err = snd_ctl_add（card, snd_ctl_new1（&my_control, chip））;
2.if （err < 0）
3. return err;
在这里，my_control是一个之前定义好的snd_kcontrol_new对象，chip对象将会被赋值在kcontrol->private_data字段，该字段可以在回调函数中访问。
snd_ctl_new1（）会分配一个新的snd_kcontrol实例，并把my_control中相应的值复制到该实例中，所以，在定义my_control时，通常我们可以加上__devinitdata前缀。
snd_ctl_add则把该control绑定到声卡对象card当中。
元数据（Metadata）
很多mixercontrol需要提供以dB为单位的信息，我们可以使用DECLARE_TLV_xxx宏来定义一些包含这种信息的变量，然后把control的tlv.p字段指向这些变量，最后，在access字段中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ标志，就像这样：
staticDECLARE_TLV_DB_SCALE（db_scale_my_control,-4050,150,0）;
staticstructsnd_kcontrol_newmy_control__devinitdata={
...
.access=SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE|
SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,
...
.tlv.p=db_scale_my_control,
};
DECLARE_TLV_DB_SCALE宏定义的mixercontrol，它所代表的值按一个固定的dB值的步长变化。
该宏的第一个参数是要定义变量的名字，第二个参数是最小值，以0.01dB为单位。
第三个参数是变化的步长，也是以0.01dB为单位。
如果该control处于最小值时会做出mute时，需要把第四个参数设为1。
DECLARE_TLV_DB_LINEAR宏定义的mixercontrol，它的输出随值的变化而线性变化。
该宏的第一个参数是要定义变量的名字，第二个参数是最小值，以0.01dB为单位。
第二个参数是最大值，以0.01dB为单位。
如果该control处于最小值时会做出mute时，需要把第二个参数设为TLV_DB_GAIN_MUTE。
这两个宏实际上就是定义一个整形数组，所谓tlv，就是Type-Lenght-Value的意思，数组的第0各元素代表数据的类型，第1个元素代表数据的长度，第三个元素和之后的元素保存该变量的数据。
Control设备的建立
Control设备和PCM设备一样，都属于声卡下的逻辑设备。
用户空间的应用程序通过alsa-lib访问该Control设备，读取或控制control的控制状态，从而达到控制音频Codec进行各种Mixer等控制操作。
Control设备的创建过程大体上和PCM设备的创建过程相同。
详细的创建过程可以参考本博的另一篇文章：
Linux音频驱动之三：
PCM设备的创建。
下面我们只讨论有区别的地方。
我们需要在我们的驱动程序初始化时主动调用snd_pcm_new（）函数创建pcm设备，而control设备则在snd_card_create（）内被创建，snd_card_create（）通过调用snd_ctl_create（）函数创建control设备节点。
所以我们无需显式地创建control设备，只要建立声卡，control设备被自动地创建。
和pcm设备一样，control设备的名字遵循一定的规则：
controlCxx，这里的xx代表声卡的编号。
我们也可以通过代码正是这一点，下面的是snd_ctl_dev_register（）函数的代码：
[c-sharp]viewplaincopy
1./*
2. * registration of the control device
3. */
4.static int snd_ctl_dev_register（struct snd_device *device）
5.{
6. struct snd_card *card = device->device_data;
7. int err, cardnum;
8. char name[16];
9.
10. if （snd_BUG_ON（!
card））
11. return -ENXIO;
12. cardnum = card->number;
13. if （snd_BUG_ON（cardnum < 0 || cardnum >= SNDRV_CARDS））
14. return -ENXIO;
15. /* control设备的名字 */
16. sprintf（name, "controlC%i", cardnum）;
17. if （（err = snd_register_device（SNDRV_DEVICE_TYPE_CONTROL, card, -1,
18. &snd_ctl_f_ops, card, name）） < 0）
19. return err;
20. return 0;
21.}
snd_ctl_dev_register（）函数会在snd_card_register（）中，即声卡的注册阶段被调用。
注册完成后，control设备的相关信息被保存在snd_minors[]数组中，用control设备的此设备号作索引，即可在snd_minors[]数组中找出相关的信息。
注册完成后的数据结构关系可以用下图进行表述：
control设备的操作函数入口
用户程序需要打开control设备时，驱动程序通过snd_minors[]全局数组和此设备号，可以获得snd_ctl_f_ops结构中的各个回调函数，然后通过这些回调函数访问control中的信息和数据（最终会调用control的几个回调函数get，put，info）。
详细的代码我就不贴了，大家可以读一下代码：
/sound/core/control.c。
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