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Control介面

Control介面主要讓使用者空間的應用程式（alsa-lib）可以訪問和控制音訊codec晶片中的多路開關，滑動控制項等。對於Mixer（混音）來說，Control介面顯得尤為重要，從ALSA 0.9.x版本開始，所有的mixer工作都是通過control介面的API來實現的。

 

ALSA已經為AC97定義了完整的控制介面模型，如果你的Codec晶片只支援AC97介面，你可以不用關心本節的內容。

 

<sound/control.h>定義了所有的Control API。如果你要為你的codec實現自己的controls，請在程式碼中包含該標頭檔。

Controls的定義 

要自訂一個Control，我們首先要定義3各回呼函數：info，get和put。然後，定義一個snd_kcontrol_new結構：

  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欄位指出了control的類型，alsa定義了幾種類型（SNDDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX），常用的類型是 MIXER，當然也可以定義屬於全域的CARD類型，也可以定義屬於某類設備的類型，例如HWDEP，PCMRAWMIDI，TIMER等，這時需要在 device和subdevice欄位中指出卡的設備邏輯編號。

 

name欄位是該control的名字，從ALSA 0.9.x開始，control的名字是變得比較重要，因為control的作用是按名字來歸類的。ALSA已經預定義了一些control的名字，我們再Control Name一節詳細討論。

 

index欄位用於保存該control的在該卡中的編號。如果音效卡中有不止一個codec，每個codec中有相同名字的control，這時我們可以通過index來區分這些controls。當index為0時，則可以忽略這種區分策略。

 

access欄位包含了該control的訪問類型。每一個bit代表一種訪問類型，這些訪問類型可以多個“或”運算組合在一起。

 

private_value欄位包含了一個任意的長整數類型值。該值可以通過info，get，put這幾個回呼函數訪問。你可以自己決定如何使用該欄位，例如可以把它拆分成多個位域，又或者是一個指標，指向某一個資料結構。

 

tlv欄位為該control提供中繼資料。

Control的名字

control的名字需要遵循一些標準，通常可以分成3部分來定義control的名字：源--方向--功能。

 

  • 源，可以理解為該control的輸入端，alsa已經預定義了一些常用的源，例如：Master，PCM，CD，Line等等。 
  • 方向，代表該control的資料流程向，例如：Playback，Capture，Bypass，Bypass Capture等等，也可以不定義方向，這時表示該Control是雙向的（playback和capture）。 
  • 功能，根據control的功能，可以是以下字串：Switch，Volume，Route等等。

 也有一些命名上的特例：

  • 全域的capture和playback    "Capture Source"，"Capture Volume"，"Capture Switch"，它們用於全域的capture source，switch和volume。同理，"Playback Volume"，"Playback Switch"，它們用於全域的輸出switch和volume。
  • Tone-controles    音調控制的開關和音量命名為：Tone Control - XXX，例如，"Tone Control - Switch"，"Tone Control - Bass"，"Tone Control - Center"。
  • 3D controls    3D控制項的命名規則：，"3D Control - Switch"，"3D Control - Center"，"3D Control - Space"。
  • Mic boost    麥克風音量加強控制項命名為："Mic Boost"或"Mic Boost(6dB)"。

訪問標誌（ACCESS Flags）

Access欄位是一個bitmask，它保存了改control的訪問類型。默認的訪問類型 是：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE，表明該control支持讀和寫操作。如果access欄位沒有定義 （.access==0），此時也認為是READWRITE類型。

 

如果是一個唯讀control，access應該設置為：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READ，這時，我們不必定義put回檔 函數。類似地，如果是只寫control，access應該設置為：SNDDRV_CTL_ELEM_ACCESS_WRITE，這時，我們不必定義 get回呼函數。

 

如果control的值會頻繁地改變（例如：電平表），我們可以使用VOLATILE類型，這意味著該control會在沒有通知的情況下改變，應用程式應該定時地查詢該control的值。

 

回呼函數

 info回呼函數

info回呼函數用於獲取control的詳細資訊。它的主要工作就是填充通過參數傳入的snd_ctl_elem_info對象，以下例子是一個具有單個元素的boolean型control的info回檔：

  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欄位指出該control的數值型別，數值型別可以是BOOLEAN, INTEGER, ENUMERATED, BYTES,IEC958和INTEGER64之一。count欄位指出了改control中包含有多少個元素單元，比如，雙聲道的音量control左 右兩個聲道的音量值，它的count欄位等於2。value欄位是一個聯合體（union），value的內容和control的類型有關。其 中，boolean和integer類型是相同的。

 

ENUMERATED類型有些特殊。它的value需要設定一個字串和字串的索引，請看以下例子：

  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已經為我們實現了一些通用的info回呼函數，例如：snd_ctl_boolean_mono_info()，snd_ctl_boolean_stereo_info()等等。

get回呼函數

該回呼函數用於讀取control的當前值，並返回給使用者空間的應用程式。

 

  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欄位的賦值依賴於control的類型（如同info回檔）。很多音效卡的驅動利用它存儲硬體寄存器的位址、bit-shift和bit-mask，這時，private_value欄位可以按以下例子進行設置：

 

.private_value = reg | (shift << 16) | (mask << 24);

 

然後，get回呼函數可以這樣實現：

static int snd_sbmixer_get_single(struct snd_kcontrol *kcontrol,
    struct snd_ctl_elem_value *ucontrol)

{
    int reg = kcontrol->private_value & 0xff;
    int shift = (kcontrol->private_value >> 16) & 0xff;
    int mask = (kcontrol->private_value >> 24) & 0xff;
    ....

    //根據以上的值讀取相應寄存器的值並填入value中
}

 

如果control的count欄位大於1，表示control有多個元素單元，get回呼函數也應該為value填充多個數值。

 

put回呼函數

put回呼函數用於把應用程式的控制值設置到control中。

  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，當control的值被改變時，put回檔必須要返回1，如果值沒有被改變，則返回0。如果發生了錯誤，則返回一個負數的錯誤號。

 

和get回檔一樣，當control的count大於1時，put回檔也要處理多個control中的元素值。

建立Controls

當把以上討論的內容都準備好了以後，我們就可以建立我們自己的control了。alsa-driver為我們提供了兩個用於建立control的API：

  • snd_ctl_new1()
  • snd_ctl_add()

我們可以用以下最簡單的方式建立control：

  1. err = snd_ctl_add(card, snd_ctl_new1(&my_control, chip));  
  2. if (err < 0)  
  3.     return err;  

 

在這裡，my_control是一個之前定義好的snd_kcontrol_new物件，chip物件將會被賦值在kcontrol->private_data欄位，該欄位可以在回呼函數中訪問。

 

snd_ctl_new1()會分配一個新的snd_kcontrol實例，並把my_control中相應的值複製到該實例中，所以，在定義 my_control時，通常我們可以加上__devinitdata首碼。snd_ctl_add則把該control綁定到音效卡物件card當中。

中繼資料（Metadata）

很多mixer control需要提供以dB為單位的資訊，我們可以使用DECLARE_TLV_xxx宏來定義一些包含這種資訊的變數，然後把control的 tlv.p欄位指向這些變數，最後，在access欄位中加上SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ標誌，就像這樣：

 

static DECLARE_TLV_DB_SCALE(db_scale_my_control, -4050, 150, 0);


static struct snd_kcontrol_new my_control __devinitdata = {
    ...
    .access = SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_READWRITE |
            SNDRV_CTL_ELEM_ACCESS_TLV_READ,
    ...
    .tlv.p = db_scale_my_control,
};

 

DECLARE_TLV_DB_SCALE巨集定義的mixer control，它所代表的值按一個固定的dB值的階數變化。該巨集的第一個參數是要定義變數的名字，第二個參數是最小值，以0.01dB為單位。第三個參 數是變化的階數，也是以0.01dB為單位。如果該control處於最小值時會做出mute時，需要把第四個參數設為1。

 

DECLARE_TLV_DB_LINEAR巨集定義的mixer control，它的輸出隨值的變化而線性變化。 該巨集的第一個參數是要定義變數的名字，第二個參數是最小值，以0.01dB為單位。第二個參數是最大 值，以0.01dB為單位。如果該control處於最小值時會做出mute時，需要把第二個參數設為TLV_DB_GAIN_MUTE。

 

這兩個巨集實際上就是定義一個整形陣列，所謂tlv，就是Type-Lenght-Value的意思，陣列的第0各元素代表資料的類型，第1個元素代表資料的長度，第三個元素和之後的元素保存該變數的資料。

Control設備的建立

Control設備和PCM設備一樣，都屬於音效卡下的邏輯裝置。使用者空間的應用程式通過alsa-lib訪問該Control設備，讀取或控制control的控制狀態，從而達到控制音訊Codec進行各種Mixer等控制操作。

 

Control設備的建立過程大體上和PCM設備的建立過程相同。詳細的建立過程可以參考另一篇文章：Linux音訊驅動之三：PCM設備的建立。下面我們只討論有區別的地方。

 

我們需要在我們的驅動程式初始化時主動呼叫snd_pcm_new()函數建立pcm設備，而control設備則在 snd_card_create()內被建立，snd_card_create()通過呼叫snd_ctl_create()函數建立control設備 節點。所以我們無需顯式地建立control設備，只要建立音效卡，control設備被自動地建立。

 

和pcm設備一樣，control設備的名字遵循一定的規則：controlCxx，這裡的xx代表音效卡的編號。我們也可以通過程式碼正是這一點，下面的是snd_ctl_dev_register()函數的程式碼：

  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設備的名字 */  
  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()函數會在snd_card_register()中，即音效卡的註冊階段被呼叫。註冊完成 後，control設備的相關資訊被保存在snd_minors[]陣列中，用control設備的此設備號作索引，即可在snd_minors[]陣列 中找出相關的資訊。註冊完成後的資料結構關係可以用下圖進行表述：

 alsa-4-1  

                                                    control設備的操作函數入口

 

使用者程式需要打開control設備時，驅動程式通過snd_minors[]全域陣列和此設備號，可以獲得snd_ctl_f_ops結構中的各 個回呼函數，然後通過這些回呼函數訪問control中的資訊和資料（最終會呼叫control的幾個回呼函數get，put，info）。詳細的程式碼我 就不貼了，大家可以讀一下程式碼：/sound/core/control.c。

 

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