今天主要是讲解音频虚拟驱动来分析驱动的编写。但是这篇文章并不会讲解关于 RT-Thread IO Device 框架相关内容，如果有对这部分不太熟悉的人请先看这个链接了解基本概念，RT-Thread I/O 设备模型：https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/device/device（请复制以上链接至外部浏览器打开）
1. RT-Thread 音频框架图
RT-Thread的音频分成了4个部分，但是我们只要关心上层提供的api和底层驱动需要实现的ops接口就可以了。
2. 如何使用 Audio 驱动
在写驱动之前，我们首先得知道如何测试自己的驱动，所以我们首先需要了解下 RT-Thread 系统中是如何播放音乐的！
这段代码主要是播放 wav(pcm) 的音频。那么我们来分析下上面一段代码，这段播放一段音频数据的主要步骤如下：
1、<code>#define SOUND_DEVICE_NAME "sound0"</code>: 首先定义播放的驱动
2、<code>fd = open(argv[1], O_WRONLY);</code>: 用于打开音频文件，这个没什么分析的3、<code>snd_dev = rt_device_find(SOUND_DEVICE_NAME);</code>: 首先查找 Audio 设备获取设备句柄
4、<code>rt_device_open(snd_dev, RT_DEVICE_OFLAG_WRONLY);</code>: 以只写方式打开 Audio 设备，也就是打开放音设备
5、<code>rt_device_control(snd_dev, AUDIO_CTL_CONFIGURE, &caps);</code>: 置音频参数信息（采样率、通道等）
6、<code>length = read(fd, buffer, BUFSZ);</code>: 读取音频文件的数据
7、<code>rt_device_write(snd_dev, 0, buffer, length);</code>: 向驱动写入音频文件数据，写入后就会出声音，写入的数据为pcm数据，音频相关格式是步骤5中配置的参数 8、<code>rt_device_close(snd_dev);</code>: 播放完成，关闭设备
这样看起来是不是非常简单，将这段代码添加到你的代码中进行编译下载，就可以了放音乐了，当然只能播放wav格式的音频。
这个时候肯定有大佬已经反应过来了，我bsp连个audio驱动都没有，脑补音乐吗！大佬不要心急，小弟这就给你把驱动慢慢道来~
3. 编写音频虚拟驱动
上来废话不多说，直接上干货：
上面是整个audio驱动的架子，没有如何和硬件相关的代码，但是添加到项目中，是可以在shell中使用list_device命令看到 sound0 驱动的。如果我们将第一章中的代码配合的话是可以播放 wav 音频，当然由于没有硬件相关代码是不会出声音的。我们先来分析下这段代码：1、rt_hw_sound_init 函数是驱动的入口，用于注册audio框架，在这个里面，我们分配了 audio dma 需要的buffer，并将 实现的音频相关的ops注册到sound0音频设备中。调用这个函数后就可以在list_device中看到sound0驱动了。2、那么接下来有疑问了struct rt_audio_ops ops这个结构体中的几个函数分别是干什么的如何编写。那么笔者给大家慢慢道来！3、由于 audio 相关的配置和设置的参数比较多，所以这里我们将配置和获取参数分别分成了2个 ops 函数来实现，分别为 getcaps 和 configure。getcaps 用于获取 audio 的能力，例如硬件通道数，当前采样率，采样深度，音量，configure 函数用于实现设置通道数，当前采样率，采样深度，音量。4、init ops函数，主要用于实现 芯片的 i2s(与外部codec进行音频数据通信) i2c(控制外部codec的采样率，mute脚，当然部分codec内置的是不需要这个的，还有部分比较低端一点的codec也是不会有i2c控制的，这个根据大家外部接的芯片来确定)，当然还需要配置 dma 和 dma 中端。还有控制 mute 的gpio引脚。5、start ops 函数主要是用于启动 dma 和 关mute 相关的处理的。6、stop ops 函数主要是用于关闭 dma 和 开mute 相关的处理的。7、transmit 主要是用于触发数据的搬运，为什么说是触发搬运呢？其实上层代码向音频设备写入音频数据并不会直接写入到驱动中，也就是不会直接调用transmit这个底层函数用于将缓冲区的数据传递到 dma 的buffer中，那么transmit会在什么时候调用呢？上面的驱动并不会触发驱动的搬运也就是这个函数，其实我们可以看到 audio 框架中有一个函数 rt_audio_tx_complete(&sound->device); 这个函数就是用于通知搬运的，那么我们再来梳理下这个段逻辑：●上层应用调用 rt_device_write 函数向 audio 写入数据，框架层会将写入的数据缓存到内部的一个buffer(静态内存池中的一个节点，默认配置为2k数据)●上层写入超过2k的数据会阻塞等待●第一次使用 rt_device_write 会调用 start ops函数启动 dma搬运，在i2s的dma中断（半空和满中断服务函数中）调用 rt_audio_tx_complete 函数●rt_audio_tx_complete 表示 dma的 数据搬运完毕了，需要填充下一次的音频数据，这个函数会调用 transmit ops，但是如果是i2s dma循环搬运的数据，dma会自动搬运数据，所以并不需要使用 transmit ops来将音频缓冲区的数据 copy 到驱动的dma中，那么transmit 有什么用呢？第一在部分没有dma循环搬运的芯片上我们可以利用这个函数触发下一个dma搬运或者是cpu搬运，第二这个地方可以用来刷cache的！8、buffer_info 用于告诉audio框架你的音频驱动缓冲区有多大，有几块，这样上层通过 transmit ops函数的时候就知道给你多少字节数据了！看了上面的分析我相信你应该了解了基本原理了，和编写方法了。但是这个驱动还是不能出声音，那么我们得想办法实现一个驱动，由于笔者的硬件和大家都不一样，那么小弟想了一个办法。那就是将音频缓存到文件中,这里我们来做一个虚拟音频驱动，这个驱动并不会出声音，但是会将数据保存层pcm文件。pcm的相关参数和你播放的wav一样这样我们可以用电脑来播放了。这样就避免硬件的差异化。
4. 音频虚拟驱动编写
还是废话不多说，直接上代码。
根据第二部分的分析，相信你也能看懂这部分代码，这个驱动的根本思想是利用 virtualplay 线程模拟 i2s dma进行数据的自动搬运!
最终文件会保存到 <code>/tmp/virtual.pcm</code> 中，注意这里有点是 virtualplay 函数延时了6ms是为了模拟dma buffer中 1k 数据搬运(播放)需要消耗的时间，<code>tick = TX_DMA_FIFO_SIZE/2 * 1000ms / 44100 / 4 ≈ 5.8ms</code> 所以我们得要求文件写入比较快，这里笔者利用了ramfs来实现文件系统，经过实际测试如果写入sd卡或者flash会非常的慢，所以还是建议使用 ramfs 保证 20Mbytes 以上的大小，当然可以使用 qemu 来测试~
那么小弟就分析到这里，更加多的信息请加入 qq 群： 690181735 讨论，有更多更专业RT-Thread audio相关资料等着你！
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