- Overview
硬件平台及软件版本：
- Kernel - 3.4.5
- SoC - Samsung exynos
- CODEC - WM8994
- Machine - goni_wm8994
- Userspace - tinyalsa
Linux ALSA 音频系统架构大致如下：
+--------+ +--------+ +--------+
|tinyplay| |tinycap | |tinymix |
+--------+ +--------+ +--------+
| ^ ^
V | V
+--------------------------------+
| ALSA Library API |
| (tinyalsa, alsa-lib) |
+--------------------------------+
user space ^
-------------------------------|---------------------
kernel space V
+--------------------------------+
| ALSA CORE |
| +-------+ +-------+ +------+ |
| | PCM | |CONTROL| | MIDI |...|
| +-------+ +-------+ +------+ |
+--------------------------------+
|
+--------------------------------+
| ASoC CORE |
+--------------------------------+
|
+--------------------------------+
| hardware driver |
| +-------+ +--------+ +-----+ |
| |Machine| |Platform| |Codec| |
| +-------+ +--------+ +-----+ |
+--------------------------------+- Native ALSA Application：tinyplay/tinycap/tinymix，这些用户程序直接调用 alsa 用户库接口来实现放音、录音、控制
- ALSA Library API：alsa 用户库接口，常见有 tinyalsa、alsa-lib
- ALSA CORE：alsa 核心层，向上提供逻辑设备（PCM/CTL/MIDI/TIMER/…）系统调用，向下驱动硬件设备（Machine/I2S/DMA/CODEC）
- ASoC CORE：asoc 是建立在标准 alsa core 基础上，为了更好支持嵌入式系统和应用于移动设备的音频 codec 的一套软件体系
- Hardware Driver：音频硬件设备驱动，由三大部分组成，分别是 Machine、Platform、Codec
ALSA/ASoC 中硬件设备关系：
+------------------------------------------+
| Machine |
| +--------------+ +--------------+ |
| | Platform | | Codec | |
| | | I2S | | |
| | cpu_dai|<---->|codec_dai | |
| | | | | |
| +--------------+ +--------------+ |
+------------------------------------------+- Platform：指某款 SoC 平台的音频模块，如 exynos、omap、qcom 等等。Platform 又可细分两部分：
1）cpu dai：在嵌入式系统里面通常指 SoC 的 I2S、PCM 总线控制器，负责把音频数据从 I2S tx FIFO 搬运到 CODEC（这是回放的情形，录制则方向相反）。cpu_dai 通过 snd_soc_register_dai() 来注册。
注：DAI 是 Digital Audio Interface 的简称，分为 cpu_dai 和 codec_dai，这两者通过 I2S/PCM 总线连接；AIF 是 Audio Interface 的简称，嵌入式系统中一般是 I2S 和 PCM 接口。
2）pcm dma：负责把 dma buffer 中的音频数据搬运到 I2S tx FIFO。
值得留意的是：某些情形下是不需要 dma 操作的，比如 Modem 和 CODEC 直连，因为 Modem 本身已经把数据送到 FIFO 了，这时只需启动 codec_dai 接收数据即可；该情形下，Machine 驱动 dai_link 中需要设定 .platform_name = "snd-soc-dummy", 这是虚拟 dma 驱动，实现见 sound/soc/soc-utils.c。音频 dma 驱动通过 snd_soc_register_platform() 来注册，故也常用 platform 来指代音频 dma 驱动（这里的 platform 需要与 SoC Platform 区分开）。
- Codec：对于回放来说，userspace 送过来的音频数据是经过采样量化的数字信号，在 codec 经过 DAC 转换成模拟信号然后输出到外放或耳机，这样我们就可以听到声音了。Codec 字面意思是编解码器，但芯片里面的功能部件很多，常见的有 AIF、DAC、ADC、Mixer、PGA、Line-in、Line-out，有些高端的 codec 芯片还有 EQ、DSP、SRC、DRC、AGC、Echo-Canceller、Noise-Suppression 等部件。
- Machine：指某款机器，通过配置 dai_link 把 cpu_dai、codec_dai、modem_dai 各个音频接口给链结成一条条音频链路，然后注册 snd_soc_card。和上面两个不一样，Platform 和 CODEC 驱动一般是可以重用的，而 Machine 有它特定的硬件特性，几乎是不可重用的。所谓的硬件特性指：SoC Platform 与 Codec 的差异；DAIs 之间的链结方式；通过某个 GPIO 打开 Amplifier；通过某个 GPIO 检测耳机插拔；使用某个时钟如 MCLK/External-OSC 作为 I2S、CODEC 的时钟源等等。
从上面的描述来看，对于回放的情形，PCM 数据流向大致是：
copy_from_user DMA I2S DAC
^ ^ ^ ^
+---------+ | +----------+ | +-----------+ | +-----+ | +------+
|userspace+-------->DMA Buffer+------->I2S TX FIFO+------->CODEC+------->SPK/HP|
+---------+ +----------+ +-----------+ +-----+ +------+几个音频物理链路的概念：
dai_link：machine 驱动中定义的音频数据链路，它指定链路用到的 codec、codec_dai、cpu_dai、platform。
比如对于 goni_wm8994 平台的 media 链路：codec="wm8994-codec"、codec_dai="wm8994-aif1"、cpu_dai="samsung-i2s"、platform="samsung-audio"，这四者就构成了一条音频数据链路用于多媒体声音的回放和录制。一个系统可能有多个音频数据链路，比如 media 和 voice，因此可以定义多个 dai_link 。如 WM8994 的典型设计，有三个 dai_link，分别是 AP<>AIF1 的 “HIFI”（多媒体声音链路），BP<>AIF2 的 “Voice”（通话语音链路），以及 BT<>AIF3（蓝牙 SCO 语音链路）。
代码如下：
static struct snd_soc_dai_link goni_dai[] = {
{
.name = "WM8994",
.stream_name = "WM8994 HiFi",
.cpu_dai_name = "samsung-i2s.0",
.codec_dai_name = "wm8994-aif1",
.platform_name = "samsung-audio",
.codec_name = "wm8994-codec.0-001a",
.init = goni_wm8994_init,
.ops = &goni_hifi_ops,
}, {
.name = "WM8994 Voice",
.stream_name = "Voice",
.cpu_dai_name = "goni-voice-dai",
.codec_dai_name = "wm8994-aif2",
.codec_name = "wm8994-codec.0-001a",
.ops = &goni_voice_ops,
},
};hw constraints：指平台本身的硬件限制，如所能支持的通道数/采样率/数据格式、DMA 支持的数据周期大小（period size）、周期次数（period count）等，通过 snd_pcm_hardware 结构体描述：
static const struct snd_pcm_hardware dma_hardware = {
.info = SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |
SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER |
SNDRV_PCM_INFO_MMAP |
SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID |
SNDRV_PCM_INFO_PAUSE |
SNDRV_PCM_INFO_RESUME,
.formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE |
SNDRV_PCM_FMTBIT_U16_LE |
SNDRV_PCM_FMTBIT_U8 |
SNDRV_PCM_FMTBIT_S8,
.channels_min = 2,
.channels_max = 2,
.buffer_bytes_max = 128*1024,
.period_bytes_min = PAGE_SIZE,
.period_bytes_max = PAGE_SIZE*2,
.periods_min = 2,
.periods_max = 128,
.fifo_size = 32,
};hw params：用户层设置的硬件参数，如 channels、sample rate、pcm format、period size、period count；这些参数受 hw constraints 约束。
sw params：用户层设置的软件参数，如 start threshold、stop threshold、silence threshold。
- ASoC
ASoC：ALSA System on Chip，是建立在标准 ALSA 驱动之上，为了更好支持嵌入式系统和应用于移动设备的音频 codec 的一套软件体系，它依赖于标准 ALSA 驱动框架。内核文档
Documentation/alsa/soc/overview.txt 中详细介绍了 ASoC 的设计初衷，这里不一一引用，简单陈述如下：
- 独立的 codec 驱动，标准的 ALSA 驱动框架里面 codec 驱动往往与 SoC/CPU 耦合过于紧密，不利于在多样化的平台/机器上移植复用
- 方便 codec 与 SoC 通过 PCM/I2S 总线建立链接
- 动态音频电源管理 DAPM，使得 codec 任何时候都工作在最低功耗状态，同时负责音频路由的创建
- POPs 和 click 音抑制弱化处理，在 ASoC 中通过正确的音频部件上下电次序来实现
- Machine 驱动的特定控制，比如耳机、麦克风的插拔检测，外放功放的开关
在概述中已经介绍了 ASoC 硬件设备驱动的三大构成：Codec、Platform 和 Machine，下面列举各驱动的功能构成：
ASoC Codec Driver：
- Codec DAI 和 PCM 的配置信息
- Codec 的控制接口，如 I2C/SPI
- Mixer 和其他音频控件
- Codec 的音频接口函数，见 snd_soc_dai_ops 结构体定义
- DAPM 描述信息
- DAPM 事件处理句柄
- DAC 数字静音控制
ASoC Platform Driver： 包括 dma 和 cpu_dai 两部分：
- dma 驱动实现音频 dma 操作，具体见 snd_pcm_ops 结构体定义
- cpu_dai 驱动实现音频数字接口控制器的描述和配置
ASoC Machine Driver：
- 作为链结 Platform 和 Codec 的载体，它必须配置 dai_link 为音频数据链路指定 Platform 和 Codec
- 处理机器特有的音频控件和音频事件，例如回放时打开外放功放
硬件设备驱动相关结构体：
- snd_soc_codec_driver：音频编解码芯片描述及操作函数，如控件/微件/音频路由的描述信息、时钟配置、IO 控制等
- snd_soc_dai_driver：音频数据接口描述及操作函数，根据 codec 端和 soc 端，分为 codec_dai 和 cpu_dai
- snd_soc_platform_driver：音频 dma 设备描述及操作函数
- snd_soc_dai_link：音频链路描述及板级操作函数
下面是 goni_wm8994 类图，从这个类图中，我们可以大致了解 goni_wm8994 整个音频驱动组成：
- Codec
上一章提到 codec_drv 的几个组成部分，下面逐一介绍，基本是以内核文档
Documentation/sound/alsa/soc/codec.txt 中的内容为脉络来分析的。Codec 的作用，之前已有描述，本章主要罗列下 Codec driver 中重要的数据结构及注册流程。
我们先看看 Codec 的硬件框图，以 WM8994 为例：
其中有着各种功能部件，包括但不限于 ：
Widget | Description |
ADC | 把麦克风拾取的模拟信号转换成数字信号 |
DAC | 把音频接口过来的数字信号转换成模拟信号 |
AIF | 音频数字接口，用于 Codec 与其他器件（如AP、BB等）之间的数据传输 |
MIXER | 混音器，把多路输入信号混合成单路输出 |
DRC | 动态范围调节 |
LHPF | 高低通滤波 |
3.1. Codec DAI and PCM configuration
codec_dai 和 pcm 配置信息通过结构体 snd_soc_dai_driver 描述，包括 dai 的能力描述和操作接口，snd_soc_dai_driver 最终会被注册到 soc-core 中。
/*
* Digital Audio Interface Driver.
*
* Describes the Digital Audio Interface in terms of its ALSA, DAI and AC97
* operations and capabilities. Codec and platform drivers will register this
* structure for every DAI they have.
* This structure covers the clocking, formating and ALSA operations for each
* interface.
*/
struct snd_soc_dai_driver {
/* DAI description */
const char *name;
unsigned int id;
int ac97_control;
/* DAI driver callbacks */
int (*probe)(struct snd_soc_dai *dai);
int (*remove)(struct snd_soc_dai *dai);
int (*suspend)(struct snd_soc_dai *dai);
int (*resume)(struct snd_soc_dai *dai);
/* ops */
const struct snd_soc_dai_ops *ops;
/* DAI capabilities */
struct snd_soc_pcm_stream capture;
struct snd_soc_pcm_stream playback;
unsigned int symmetric_rates:1;
/* probe ordering - for components with runtime dependencies */
int probe_order;
int remove_order;
};- name：codec_dai 的名称标识，dai_link 通过配置 codec_dai_name 来找到对应的 codec_dai；
- probe：codec_dai 的初始化函数，注册声卡时回调；
- playback：回放能力描述，如回放设备所支持的声道数、采样率、音频格式；
- capture：录制能力描述，如录制设备所支持声道数、采样率、音频格式；
- ops：codec_dai 的操作函数集，这些函数集非常重要，用于 dai 的时钟配置、格式配置、硬件参数配置。
例子，wm8994 有三个 dai，这里只列其一：
static const struct snd_soc_dai_ops wm8994_aif1_dai_ops = {
.set_sysclk = wm8994_set_dai_sysclk,
.set_fmt = wm8994_set_dai_fmt,
.hw_params = wm8994_hw_params,
.shutdown = wm8994_aif_shutdown,
.digital_mute = wm8994_aif_mute,
.set_pll = wm8994_set_fll,
.set_tristate = wm8994_set_tristate,
};
static struct snd_soc_dai_driver wm8994_dai[] = {
{
.name = "wm8994-aif1",
.id = 1,
.playback = {
.stream_name = "AIF1 Playback",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8994_RATES,
.formats = WM8994_FORMATS,
.sig_bits = 24,
},
.capture = {
.stream_name = "AIF1 Capture",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8994_RATES,
.formats = WM8994_FORMATS,
.sig_bits = 24,
},
.ops = &wm8994_aif1_dai_ops,
},
// ......3.2. Codec control IO
移动设备的音频 Codec，其控制接口一般是 I2C 或 SPI，控制接口用于读写 codec 的寄存器。在 snd_soc_codec_driver 结构体中，有如下字段描述 Codec 的控制接口：
/* codec IO */
unsigned int (*read)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
int (*write)(struct snd_soc_codec *, unsigned int, unsigned int);
int (*display_register)(struct snd_soc_codec *, char *,
size_t, unsigned int);
int (*volatile_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
int (*readable_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
int (*writable_register)(struct snd_soc_codec *, unsigned int);
unsigned int reg_cache_size;
short reg_cache_step;
short reg_word_size;
const void *reg_cache_default;
short reg_access_size;
const struct snd_soc_reg_access *reg_access_default;
enum snd_soc_compress_type compress_type;- read：读寄存器；
- write：写寄存器；
- volatile_register：判断指定的寄存器是否是 volatile 属性；假如是，则读取寄存器时不是读 cache，而直接访问硬件；
- readable_register：判断指定的寄存器是否可读；
- reg_cache_default：寄存器的缺省值；
- reg_cache_size：缺省的寄存器值数组大小；
- reg_word_size：寄存器宽度。
在 Linux-3.4.5 中，很多 codec 的控制接口都改用 regmap 了。soc-core 中判断是否用的是 regmap，如果是，则调用 regmap 接口，见如下函数：
int snd_soc_update_bits(struct snd_soc_codec *codec, unsigned short reg,
unsigned int mask, unsigned int value)
{
bool change;
unsigned int old, new;
int ret;
if (codec->using_regmap) {
// 当前使用 regmap，调用 regmap 接口，其中 codec->control_data 是 regmap 私有数据
ret = regmap_update_bits_check(codec->control_data, reg,
mask, value, &change);
} else {
// 非 regmap，调用 snd_soc_codec_driver 实现的 read/write 回调
ret = snd_soc_read(codec, reg);
if (ret < 0)
return ret;
old = ret;
new = (old & ~mask) | (value & mask);
change = old != new;
if (change)
ret = snd_soc_write(codec, reg, new);
}
if (ret < 0)
return ret;
return change;
}使用 regmap，使得控制接口抽象化，codec_drv 不用关心当前控制方式是什么；regmap 在线调试目录是 /sys/kernel/debug/regmap。关于 wm8994 的 regmap 描述，请自行查阅
driver/mfd/wm8994-regmap.c。
3.3. Mixers and audio controls
音频控件多用于部件开关和音量的设定，音频控件可通过 soc.h 中的宏来定义，例如单一型控件：
#define SOC_SINGLE(xname, reg, shift, max, invert) \
{ .iface = SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER, .name = xname, \
.info = snd_soc_info_volsw, .get = snd_soc_get_volsw,\
.put = snd_soc_put_volsw, \
.private_value = SOC_SINGLE_VALUE(reg, shift, max, invert) }这种控件只有一个设置量，一般用于部件开关。宏定义的参数说明：
- xname：控件的名称标识；
- reg：控件对应的寄存器地址；
- shift：控件控制位在寄存器中的偏移；
- max：控件设置值范围；
- invert：设定值是否取反。
其他类型控件类似，不一一介绍了。
上述只是宏定义，音频控件真正的结构是 snd_kcontrol_new：
struct snd_kcontrol_new {
snd_ctl_elem_iface_t iface; /* interface identifier */
unsigned int device; /* device/client number */
unsigned int subdevice; /* subdevice (substream) number */
const unsigned char *name; /* ASCII name of item */
unsigned int index; /* index of item */
unsigned int access; /* access rights */
unsigned int count; /* count of same elements */
snd_kcontrol_info_t *info;
snd_kcontrol_get_t *get;
snd_kcontrol_put_t *put;
union {
snd_kcontrol_tlv_rw_t *c;
const unsigned int *p;
} tlv;
unsigned long private_value;
};Codec 初始化时，通过
snd_soc_add_codec_controls() 把所有定义好的音频控件注册到 alsa-core ，上层可以通过 tinymix、alsa_amixer 等工具查看修改这些控件的设定。
3.4. Codec audio operations
Codec 音频操作接口通过结构体 snd_soc_dai_ops 描述：
struct snd_soc_dai_ops {
/*
* DAI clocking configuration, all optional.
* Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
*/
int (*set_sysclk)(struct snd_soc_dai *dai,
int clk_id, unsigned int freq, int dir);
int (*set_pll)(struct snd_soc_dai *dai, int pll_id, int source,
unsigned int freq_in, unsigned int freq_out);
int (*set_clkdiv)(struct snd_soc_dai *dai, int div_id, int div);
/*
* DAI format configuration
* Called by soc_card drivers, normally in their hw_params.
*/
int (*set_fmt)(struct snd_soc_dai *dai, unsigned int fmt);
int (*set_tdm_slot)(struct snd_soc_dai *dai,
unsigned int tx_mask, unsigned int rx_mask,
int slots, int slot_width);
int (*set_channel_map)(struct snd_soc_dai *dai,
unsigned int tx_num, unsigned int *tx_slot,
unsigned int rx_num, unsigned int *rx_slot);
int (*set_tristate)(struct snd_soc_dai *dai, int tristate);
/*
* DAI digital mute - optional.
* Called by soc-core to minimise any pops.
*/
int (*digital_mute)(struct snd_soc_dai *dai, int mute);
/*
* ALSA PCM audio operations - all optional.
* Called by soc-core during audio PCM operations.
*/
int (*startup)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *);
void (*shutdown)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *);
int (*hw_params)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_pcm_hw_params *, struct snd_soc_dai *);
int (*hw_free)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *);
int (*prepare)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *);
int (*trigger)(struct snd_pcm_substream *, int,
struct snd_soc_dai *);
/*
* For hardware based FIFO caused delay reporting.
* Optional.
*/
snd_pcm_sframes_t (*delay)(struct snd_pcm_substream *,
struct snd_soc_dai *);
};注释比较详细的了，Codec 音频操作接口分为 5 大部分：时钟配置、格式配置、数字静音、PCM 音频接口、FIFO 延迟。着重说下时钟配置及格式配置接口：
- set_sysclk：codec_dai 系统时钟设置，当上层打开 pcm 设备时，需要回调该接口设置 Codec 的系统时钟，Codec 才能正常工作；
- set_pll：Codec FLL 设置，Codec 一般接了一个 MCLK 输入时钟，回调该接口基于 MCLK 来产生 Codec FLL 时钟，接着 codec_dai 的 sysclk、bclk、lrclk 均可从 FLL 分频出来（假设 Codec 作为 master）；
- set_fmt：codec_dai 格式设置，具体见 soc-dai.h；
- SND_SOC_DAIFMT_I2S：音频数据是 I2S 格式，常用于多媒体音频；
- SND_SOC_DAIFMT_DSP_A：音频数据是 PCM 格式，常用于通话语音；
- SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM：Codec 作为 master，BCLK 和 LRCLK 由 Codec 提供；
- SND_SOC_DAIFMT_CBS_CFS：Codec 作为 slave，BCLK 和 LRCLK 由 SoC/CPU 提供；
- hw_params：codec_dai 硬件参数设置，根据上层设定的声道数、采样率、数据格式，来配置 codec_dai 相关寄存器。
以上接口一般在 Machine 驱动中回调，我们看看 Machine 驱动 goni_wm8994.c 的 goni_hifi_hw_params() 函数：
static int goni_hifi_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream,
struct snd_pcm_hw_params *params)
{
struct snd_soc_pcm_runtime *rtd = substream->private_data;
struct snd_soc_dai *codec_dai = rtd->codec_dai;
struct snd_soc_dai *cpu_dai = rtd->cpu_dai;
unsigned int pll_out = 24000000; // 这是 MCLK 的时钟频率，Codec 的源时钟
int ret = 0;
/* set the cpu DAI configuration */
ret = snd_soc_dai_set_fmt(cpu_dai, SND_SOC_DAIFMT_I2S |
SND_SOC_DAIFMT_NB_NF | SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM);
if (ret < 0)
return ret;
/* set codec DAI configuration */
ret = snd_soc_dai_set_fmt(codec_dai, SND_SOC_DAIFMT_I2S |
SND_SOC_DAIFMT_NB_NF | SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM);
if (ret < 0)
return ret;
/* set the codec FLL */
ret = snd_soc_dai_set_pll(codec_dai, WM8994_FLL1, 0, pll_out,
params_rate(params) * 256);
if (ret < 0)
return ret;
/* set the codec system clock */
ret = snd_soc_dai_set_sysclk(codec_dai, WM8994_SYSCLK_FLL1,
params_rate(params) * 256, SND_SOC_CLOCK_IN);
if (ret < 0)
return ret;
return 0;
}其中 snd_soc_dai_set_fmt() 实际上会调用 cpu_dai 或 codec_dai 的 set_fmt() 回调， snd_soc_dai_set_pll()、snd_soc_dai_set_sysclk() 也类似。
- MCLK 作为 Codec 的源时钟，频率为 24Mhz；
- 设置 cpu_dai 和 codec_dai 格式：数据格式是 I2S；Codec 作为 master，BCLK 和 LRCLK 由 Codec 提供；
- 设置 codec_dai 的 FLL1：时钟源是 MCLK，时钟源频率是 24Mhz，目的时钟频率是 256fs（fs 是采样频率）；
- 设置 codec_dai 的系统时钟：时钟源是 FLL1，系统时钟频率是 256fs。
对于 dai（codec_dai 和 cpu_dai），都要非常留意时钟设置，它很关键又复杂，设置错误将会导致很多问题，典型如下：
- 系统无声：检查 Codec 系统时钟、codec_dai 位时钟和帧时钟是否使能；
- 声音失真：检查音频数据的采样率是否和 codec_dai 帧时钟一致；
- 断续破音：检查 Codec 系统时钟和位时钟、帧时钟是否同步，出现这种情况，可能是因为 sysclk 和 BCLK/LRCLK 不是由同一个时钟源分频出来的。
如下是一个典型的音频系统时钟设置（Codec works as master mode）：
+---------------------------------------------------------------------- -+
| CODEC | +-----------+
| +---------+ | | |
| SLIMCLK+--> | | | |
| | | | | |
| AIFnBCLK+-> | +---------+ | | |
| | | +-----+ | | | | |
| AIFnLRCLK+> FLL_SRC +---> FLL +---+ | +---->AIFnBCLK+--> |
| | | +-----+ | | | | | |
| MCLK1+---> | | +---------+ | +---->AIFnLRCLK+-> |
| ^ | | +-------> | | | | | Processor |
| | MCLK2+> | | | | AIFn | | | |
| | ^ +---------+ SLIMCLK+--> | | | | | |
| | | | +----> <----+AIFnRX<----+ |
| | | AIFnBCLK+-> SYSCLK | | | | | |
| | | | | | +----+AIFnTX+----> |
| | | MCLK1+----> | | | | | |
| | | | | +---------+ | | |
| | | MCLK2+----> | | | |
| | | +---------+ | | |
+------+-----------------------------------------------------------------+ +-----------+
|
+-+----------+
| Oscillator |
+------------+
AIF Master Mode, Using MCLK and FLL as Reference- MCLK1 由外部晶振提供时钟
- Codec FLL 选取 MCLK1 作为时钟源，分出想要的时钟频率
- SYSCLK 选取 FLL 作为时钟源，产生系统时钟
- BCLK、LRCLK 由 Codec 产生提供，即 Codec 作为 Master
3.5. DAPM description
概念：Dynamic Audio Power Management，动态音频电源管理，为移动 Linux 设备设计，使得音频系统任何时候都工作在最低功耗状态。
目的：使能最少的必要的部件，令音频系统正常工作。
原理：当音频路径发生改变（比如上层使用 tinymix 工具设置音频通路）时，或发生数据流事件（比如启动或停止播放）时，都会触发 dapm 去遍历所有邻近的音频部件，检查是否存在完整的音频路径（complete path：满足条件的音频路径，该路径上任意一个部件往前遍历能到达输入端点如 DAC/Mic/Linein，往后遍历能到达输出端点如 ADC/HP/SPK），如果存在完整的音频路径，则该路径上面的所有部件都是需要上电的，其他部件则下电。
部件上下电都是 dapm 根据策略自主控制的，外部无法干预，可以说 dapm 是一个专门为音频系统设计的自成体系的电源管理模块，独立于 Linux 电源管理之外。即使 SoC 休眠了，Codec 仍可以在正常工作，试想下这个情景：语音通话，modem_dai 连接到 codec_dai，语音数据不经过 SoC，因此这种情形下 SoC 可以进入睡眠以降低功耗，只保持 Codec 正常工作就行了。
dapm 原理及实现非常精妙，我认为是 ALSA/ASoC 中最值得钻研的一个点了。
如下是多媒体外放回放通路：
在这个例子中，codec 中的音频通路是：AIF1>DAC1>OUTMIXER>SPKOUT；AIF1 是输入端点，SPKOUT 是输出端点，因此这条通路是一个 complete path，这通路上的所有部件都是需要上电的，与此同时，其他部件需要下电。
而音频部件由于上下电瞬间的瞬态冲击会产生爆破音，我们称之为 POPs。POPs 是电气特性，我们无法彻底消除，只能硬件软件上优化削弱到人耳辨识不出的程度。DAPM 中，部件的上下电有严格的顺序以抑制爆破音，总的来说：上电次序是从输入端点到输出端点，下电次序是从输出端点到输入端点。
驱动中如何创建 dapm widget 和 dapm route？以 最典型的 mixer widget 为例：Mixes several analog signals into a single analog signal. 它可以把几路模拟信号混合到一路输出，如 WM8994 的 SPKMIXL：
如图，SPKMIXL 有 5 路输入，分别是：MIXINL、IN1LP、DAC1L、DAC2L、MIXEROUTL，因此这里可以构成 5 条通路。
- 如下 5 个控件控制 SPKMIXL 输入：
static const struct snd_kcontrol_new left_speaker_mixer[] = {
SOC_DAPM_SINGLE("DAC2 Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 9, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("Input Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 7, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("IN1LP Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 5, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("Output Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 3, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("DAC1 Switch", WM8994_SPEAKER_MIXER, 1, 1, 0),
};- 定义 SPKMIXL 的 dapm widget：
SND_SOC_DAPM_MIXER_E("SPKL", WM8994_POWER_MANAGEMENT_3, 8, 0,
left_speaker_mixer, ARRAY_SIZE(left_speaker_mixer),
late_enable_ev, SND_SOC_DAPM_PRE_PMU),留意 WM8994_POWER_MANAGEMENT_3 寄存器的 bit8 正是控制 SPKMIXL 上下电的。
- 定义 SPKMIXL 相关路由：
static const struct snd_soc_dapm_route intercon[] = {
// ...
{ "SPKL", "DAC1 Switch", "DAC1L" },
{ "SPKL", "DAC2 Switch", "DAC2L" },最终上层会看到两个控件：“SPKL DAC1 Switch”，“SPKL DAC2 Switch”；前者用于 “SPKL” 选中 “DAC1L” 作为输入，后者用于 “SPKL” 选中 “DAC2L” 作为输入。
但控件 “SPKLDAC1 Switch” 或 “SPKL DAC2 Switch” 的打开，不代表能使得 “SPKL” 上电。只有当 “SPKL” 位于完整的音频路径中时，“SPKL” 才会上电。
3.6. Codec register
当 platform_driver：
static struct platform_driver wm8994_codec_driver = {
.driver = {
.name = "wm8994-codec",
.owner = THIS_MODULE,
.pm = &wm8994_pm_ops,
},
.probe = wm8994_probe,
.remove = __devexit_p(wm8994_remove),
};与 .name = "wm8994-codec" 的 platform_device（该 platform_device 在 driver/mfd/wm8994-core.c 中注册）匹配后，立即回调 wm8994_probe() 注册 Codec：
static int __devinit wm8994_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct wm8994_priv *wm8994;
wm8994 = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct wm8994_priv),
GFP_KERNEL);
if (wm8994 == NULL)
return -ENOMEM;
platform_set_drvdata(pdev, wm8994);
wm8994->wm8994 = dev_get_drvdata(pdev->dev.parent);
wm8994->pdata = dev_get_platdata(pdev->dev.parent);
return snd_soc_register_codec(&pdev->dev, &soc_codec_dev_wm8994,
wm8994_dai, ARRAY_SIZE(wm8994_dai));
}snd_soc_register_codec：将 codec_driver 和 codec_dai_driver 注册到 soc-core。
/**
* snd_soc_register_codec - Register a codec with the ASoC core
*
* @codec: codec to register
*/
int snd_soc_register_codec(struct device *dev,
const struct snd_soc_codec_driver *codec_drv,
struct snd_soc_dai_driver *dai_drv,
int num_dai)- 创建一个 snd_soc_codec 实例，包含 codec_drv（snd_soc_dai_driver）相关信息，封装给 soc-core 使用，相关代码段如下：
struct snd_soc_codec *codec;
dev_dbg(dev, "codec register %s\n", dev_name(dev));
codec = kzalloc(sizeof(struct snd_soc_codec), GFP_KERNEL);
if (codec == NULL)
return -ENOMEM;
/* create CODEC component name */
codec->name = fmt_single_name(dev, &codec->id);
if (codec->name == NULL) {
kfree(codec);
return -ENOMEM;
}
// 初始化 Codec 的寄存器缓存配置及读写接口
codec->write = codec_drv->write;
codec->read = codec_drv->read;
codec->volatile_register = codec_drv->volatile_register;
codec->readable_register = codec_drv->readable_register;
codec->writable_register = codec_drv->writable_register;
codec->ignore_pmdown_time = codec_drv->ignore_pmdown_time;
codec->dapm.bias_level = SND_SOC_BIAS_OFF;
codec->dapm.dev = dev;
codec->dapm.codec = codec;
codec->dapm.seq_notifier = codec_drv->seq_notifier;
codec->dapm.stream_event = codec_drv->stream_event;
codec->dev = dev;
codec->driver = codec_drv;
codec->num_dai = num_dai;
mutex_init(&codec->mutex);- 把以上 codec 实例插入到 codec_list链表中（声卡注册时会遍历该链表，找到 dai_link 声明的 codec 并绑定）：
list_add(&codec->list, &codec_list);- 把 codec_drv 中的 snd_soc_dai_driver（wm8994 有 3 个 dai，分别是 aif1、aif2、aif3）注册到 soc-core：
/* register any DAIs */
if (num_dai) {
ret = snd_soc_register_dais(dev, dai_drv, num_dai);
if (ret < 0)
goto fail;
}snd_soc_register_dais() 会把 dai 插入到 dai_list 链表中（声卡注册时会遍历该链表，找到 dai_link 声明的 codec_dai 并绑定）：
list_add(&dai->list, &dai_list);最后顺便提下 codec 和 codec_dai 的区别：codec 指音频芯片共有的部分，包括 codec 初始化函数、控制接口、寄存器缓存、控件、dapm 部件、音频路由、偏置电压设置函数等描述信息；而 codec_dai 指 codec 上的音频接口驱动描述，包括时钟配置、格式配置、能力描述等等，各个接口的描述信息不一定都是一致的，所以每个音频接口都有着各自的驱动描述。
开始时认为：codec_dai 从属于 codec，dai_link 没有必要同时声明 codec 和 codec_dai，应该可以实现codec_dai 就能找到它对应的父设备 codec 的方法。后来想到系统上如果有两个以上的 codec，而恰好不同 codec 上的 codec_dai 有重名的话，此时就必须同时声明 codec 和 codec_dai 才能找到正确的音频接口了。