第三階段應用層——2.10 視訊監控—ALSA驅動層架構的簡單分析

視訊監控—ALSA驅動架構的簡單分析

• 硬體平台：韋東山嵌入式Linxu開發闆（S3C2440.v3）
• 軟體平台：運作于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系統
• 開發環境：arm-linux-gcc-4.3.2工具鍊、linux-3.4.2核心(開發版根檔案系統)
• 源碼倉庫：https://gitee.com/d_1254436976/Embedded-Linux-Phase-3

目錄

• 視訊監控—ALSA驅動架構的簡單分析
• • 一、ALSA的簡單介紹
  • 二、架構分析
  • • 1、sound.c檔案分析
    • • 1.1 `snd_open()`函數，關鍵`snd_minor`數組
      • 1.2 `snd_minor`數組來源：`snd_register_device_for_dev()`聲霸卡裝置注冊函數
      • 1.3 誰來調用`snd_register_device_for_dev()`，建立聲霸卡裝置結點
      • 1.4 小結
    • 2、control.c檔案分析
    • • 2.1 `snd_ctl_dev_register()`的調用來源
      • 2.2 誰來調用`snd_ctl_create()`函數
      • 2.3 小結
    • 3、pcm.c檔案分析
    • • 3.1 `snd_pcm_dev_register()`函數
      • 3.2 `snd_pcm_dev_register()`的調用來源
      • 3.3 小結
  • 三、整體總結

一、ALSA的簡單介紹

ALSA是在Linux核心中的進階Linux聲音體系結構，為Linux作業系統提供音頻和MIDI功能。其具有以下重要功能：

• 對所有類型的音頻接口的有效支援，從消費類聲霸卡到專業的多通道音頻接口。
• 完全子產品化的聲音驅動程式。
• SMP和線程安全設計。
• 使用者空間庫（alsa-lib）可以簡化應用程式程式設計并提供更進階别的功能。
• 支援較早的Open Sound System（OSS）API，為大多數OSS程式提供二進制相容性。

Linux中ALSA的主要檔案：

• include/sound/driver.h

• sound/core/*.c

二、架構分析

此架構分析針對的是對聲霸卡的控制接口與裝置接口的結構，會忽略一些其他的東西。

1、sound.c檔案分析

通過入口函數

alsa_sound_init()

，來進行分析，得到如下圖：

1.1

snd_open()

函數，關鍵

snd_minor

數組

這個檔案的

file_operation

結構體對應的

.open

函數，其要做一些初始化工作，找到對應的裝置fops結構體：

1. 得到某個裝置的次裝置号
2. 根據次裝置号在

   snd_minor

   數組中找到對應

   snd_minor

   結構體
3. 擷取到對應的

   fops

   結構體

   

1.2

snd_minor

數組來源：

snd_register_device_for_dev()

聲霸卡裝置注冊函數

那麼

snd_minor

數組來自于哪裡呢？

通過在

sound.c

檔案中搜尋

snd_minor

數組，找到在

snd_register_device_for_dev()

函數構造：

1. 根據傳進來的參數設定

   preg

   ，即

   snd_minor

   結構體
2. 把設定好的

   preg

   放入

   snd_minors

   數組中
3. 建立裝置

   

1.3 誰來調用

snd_register_device_for_dev()

，建立聲霸卡裝置結點

那麼誰來調用

snd_register_device_for_dev()

來建立聲霸卡裝置呢？

通過在核心中搜尋，得到以下結果：

分為兩個分支進行：

• control.c檔案的

  snd_ctl_dev_register()

  函數（

  snd_register_device_for_dev()

  在core.h中定義的

  snd_register_device()

  函數中被調用，

  snd_register_device()

  最終在control.c檔案的

  snd_ctl_dev_register()

  函數調用）
• pcm.c檔案的

  snd_pcm_dev_register()

  函數

  

1.4 小結

在sound.c檔案中，主要做了一下事情：

1. 調用

   snd_register_device_for_dev()

   ，根據傳入的參數構造了

   snd_minor

   數組，并把傳入的

   fops

   結構體放入到數組中；
2. 在sound.c檔案的

   fops

   結構體的

   .open

   函數，擷取到裝置的

   fops

   結構體

2、control.c檔案分析

2.1

snd_ctl_dev_register()

的調用來源

通過在control.c檔案中的追蹤可以知道：

1. 在

   snd_ctl_create()

   函數中，建構了

   snd_device_ops

   結構體，在結構體内部把

   snd_ctl_dev_register()

   聯系起來；
2. 在

   snd_ctl_dev_register()

   函數中，把control.c檔案中建構的

   file_operations

   結構體傳入到

   snd_register_device()

   函數中，同時制定了這個控制接口的名字

   sprintf(name, "controlC%i", cardnum);

3. 在

   snd_register_device()

   函數中，最終通過

   snd_register_device_for_dev()

   函數把

   file_operations

   結構體放入到

   snd_minor

   數組
4. 通過名字可以知道，control.c檔案中建構的

   file_operations

   結構體，即

   snd_ctl_f_ops

   ，是與聲霸卡控制接口相關的結構體。

   

2.2 誰來調用

snd_ctl_create()

函數

通過核心的檢索在發現：

1. 在

   init.c

   檔案中的

   snd_card_create()

   中調用了

   snd_ctl_create()

   

2.3 小結

通過分析可以知道，這個分支的主要作用：

1. 建立聲霸卡的控制接口
2. 調用

   snd_register_device_for_dev()

   ，把與控制接口相關的fops結構體放入到

   snd_minior

   數組中.
3. 聲霸卡控制接口的名字為

   controlC%i

3、pcm.c檔案分析

3.1

snd_pcm_dev_register()

函數

在這個函數中，主要完成如下事：

1. 根據傳入的裝置類型（錄音/播放），注冊對應的聲霸卡裝置
2. 制定聲霸卡裝置的名字
3. 根據上述資訊，注冊聲霸卡裝置節點

   

3.2

snd_pcm_dev_register()

的調用來源

通過在pcm.c檔案中尋找可以知道如下調用順序：

1. 與上述control.c分析和相似的，在

   _snd_pcm_new()

   函數中建構了

   snd_device_ops

   結構體，在結構體内部把

   snd_pcm_dev_register()

   聯系起來；

   

3.3 小結

通過分析可以知道，這個分支的主要作用：

1. 建立聲霸卡的裝置接點，對于聲霸卡的錄音與播放，可以建立兩個不同的裝置節點；
2. 最終調用

   snd_register_device_for_dev()

   ，把與裝置相關的fops結構體放入到

   snd_minior

   數組中.
3. 聲霸卡裝置接口的名字為

   pcmC%iD%ip

   （播放）與

   "pcmC%iD%ic"

   （錄音）（其中， C0D0代表的是聲霸卡0中的裝置0， pcmC0D0c最後一個c代表capture， pcmC0D0p最後一個p代表

   playback）

三、整體總結

通過上述的分析，得到了如下的架構圖：

1. 主要分為兩個分支：注冊聲霸卡控制節點與聲霸卡裝置節點

2. 在注冊聲霸卡控制節點分支中：

   2.1 配置設定了記憶體，用來設定控制節點的結構體

   2.2 制定了節點的名字

   2.3 構造了控制接口相關的fops結構體

   2.4 最終調用

   snd_register_device_for_dev()

   ，把與控制接口相關的fops結構體放入到

   snd_minior

   數組中

3. 在注冊聲霸卡裝置節點分支中：

   3.1 配置設定了記憶體，用來設定聲霸卡裝置節點的結構體

   3.2 制定了聲霸卡裝置節點的名字

   3.3 構造了聲霸卡裝置節點相關的fops結構體

   3.4 最終調用

   snd_register_device_for_dev()

   ，把與聲霸卡裝置節點相關的fops結構體放入到

   snd_minior

   數組中

4. 在sound.c中，當使用者打開聲霸卡裝置時

   4.1 得到某個裝置的次裝置号

   4.2 通過上述步驟得到的

   snd_minior

   數組中，根據次裝置好找到對應的

   snd_minor

   結構體

   4.3 進而在

   snd_minor

   結構體中獲得對應的fops結構體