Linux ALSA聲卡驅(qū)動之三：PCM設(shè)備的創(chuàng)建

　　4. 設(shè)備文件節(jié)點的建立(dev/snd/pcmCxxDxxp、pcmCxxDxxc)

　　4.1 struct snd_minor

　　每個snd_minor結(jié)構(gòu)體保存了聲卡下某個邏輯設(shè)備的上下文信息，他在邏輯設(shè)備建立階段被填充，在邏輯設(shè)備被使用時就可以從該結(jié)構(gòu)體中得到相應(yīng)的信息。pcm設(shè)備也不例外，也需要使用該結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體在include/sound/core.h中定義。

　　[c-sharp] view plain copystruct snd_minor {

　　int type; /* SNDRV_DEVICE_TYPE_XXX */

　　int card; /* card number */

　　int device; /* device number */

　　const struct file_operations *f_ops; /* file operations */

　　void *private_data; /* private data for f_ops->open */

　　struct device *dev; /* device for sysfs */

　　};

　　在sound/sound.c中定義了一個snd_minor指針的全局?jǐn)?shù)組：

　　[c-sharp] view plain copystatic struct snd_minor *snd_minors[256];

　　前面說過，在聲卡的注冊階段(snd_card_register)，會調(diào)用pcm的回調(diào)函數(shù)snd_pcm_dev_register()，這個函數(shù)里會調(diào)用函數(shù)snd_register_device_for_dev()：

　　[c-sharp] view plain copystatic int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

　　{

　　......

　　/* register pcm */

　　err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

　　pcm->device,

　　&snd_pcm_f_ops[cidx],

　　pcm, str, dev);

　　......

　　}

　　我們再進入snd_register_device_for_dev()：

　　[c-sharp] view plain copyint snd_register_device_for_dev(int type, struct snd_card *card, int dev,

　　const struct file_operations *f_ops,

　　void *private_data,

　　const char *name, struct device *device)

　　{

　　int minor;

　　struct snd_minor *preg;

　　if (snd_BUG_ON(!name))

　　return -EINVAL;

　　preg = kmalloc(sizeof *preg, GFP_KERNEL);

　　if (preg == NULL)

　　return -ENOMEM;

　　preg->type = type;

　　preg->card = card ? card->number : -1;

　　preg->device = dev;

　　preg->f_ops = f_ops;

　　preg->private_data = private_data;

　　mutex_lock(&sound_mutex);

　　#ifdef CONFIG_SND_DYNAMIC_MINORS

　　minor = snd_find_free_minor();

　　#else

　　minor = snd_kernel_minor(type, card, dev);

　　if (minor >= 0 && snd_minors[minor])

　　minor = -EBUSY;

　　#endif

　　if (minor < 0) {

　　mutex_unlock(&sound_mutex);

　　kfree(preg);

　　return minor;

　　}

　　snd_minors[minor] = preg;

　　preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(major, minor),

　　private_data, "%s", name);

　　if (IS_ERR(preg->dev)) {

　　snd_minors[minor] = NULL;

　　mutex_unlock(&sound_mutex);

　　minor = PTR_ERR(preg->dev);

　　kfree(preg);

　　return minor;

　　}

　　mutex_unlock(&sound_mutex);

　　return 0;

　　}

　　首先，分配并初始化一個snd_minor結(jié)構(gòu)中的各字段

　　type：SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK/SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE

　　card: card的編號

　　device：pcm實例的編號，大多數(shù)情況為0

　　f_ops：snd_pcm_f_ops

　　private_data：指向該pcm的實例

　　根據(jù)type，card和pcm的編號，確定數(shù)組的索引值minor，minor也作為pcm設(shè)備的此設(shè)備號

　　把該snd_minor結(jié)構(gòu)的地址放入全局?jǐn)?shù)組snd_minors[minor]中

　　最后，調(diào)用device_create創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點

　　4.2 設(shè)備文件的建立

　　在4.1節(jié)的最后，設(shè)備文件已經(jīng)建立，不過4.1節(jié)的重點在于snd_minors數(shù)組的賦值過程，在本節(jié)中，我們把重點放在設(shè)備文件中。

　　回到pcm的回調(diào)函數(shù)snd_pcm_dev_register()中：

　　[c-sharp] view plain copystatic int snd_pcm_dev_register(struct snd_device *device)

　　{

　　int cidx, err;

　　char str[16];

　　struct snd_pcm *pcm;

　　struct device *dev;

　　pcm = device->device_data;

　　......

　　for (cidx = 0; cidx < 2; cidx++) {

　　......

　　switch (cidx) {

　　case SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK:

　　sprintf(str, "pcmC%iD%ip", pcm->card->number, pcm->device);

　　devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK;

　　break;

　　case SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE:

　　sprintf(str, "pcmC%iD%ic", pcm->card->number, pcm->device);

　　devtype = SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE;

　　break;

　　}

　　/* device pointer to use, pcm->dev takes precedence if

　　* it is assigned, otherwise fall back to card's device

　　* if possible */

　　dev = pcm->dev;

　　if (!dev)

　　dev = snd_card_get_device_link(pcm->card);

　　/* register pcm */

　　err = snd_register_device_for_dev(devtype, pcm->card,

　　pcm->device,

　　&snd_pcm_f_ops[cidx],

　　pcm, str, dev);

　　......

　　}

　　......

　　}

　　以上代碼我們可以看出，對于一個pcm設(shè)備，可以生成兩個設(shè)備文件，一個用于playback，一個用于capture，代碼中也確定了他們的命名規(guī)則：

　　playback -- pcmCxDxp，通常系統(tǒng)中只有一各聲卡和一個pcm，它就是pcmC0D0p

　　capture -- pcmCxDxc，通常系統(tǒng)中只有一各聲卡和一個pcm，它就是pcmC0D0c

　　snd_pcm_f_ops

　　snd_pcm_f_ops是一個標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)file_operations結(jié)構(gòu)數(shù)組，它的定義在sound/core/pcm_native.c中：

　　[c-sharp] view plain copyconst struct file_operations snd_pcm_f_ops[2] = {

　　{

　　.owner = THIS_MODULE,

　　.write = snd_pcm_write,

　　.aio_write = snd_pcm_aio_write,

　　.open = snd_pcm_playback_open,

　　.release = snd_pcm_release,

　　.llseek = no_llseek,

　　.poll = snd_pcm_playback_poll,

　　.unlocked_ioctl = snd_pcm_playback_ioctl,

　　.compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

　　.mmap = snd_pcm_mmap,

　　.fasync = snd_pcm_fasync,

　　.get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_area,

　　},

　　{

　　.owner = THIS_MODULE,

　　.read = snd_pcm_read,

　　.aio_read = snd_pcm_aio_read,

　　.open = snd_pcm_capture_open,

　　.release = snd_pcm_release,

　　.llseek = no_llseek,

　　.poll = snd_pcm_capture_poll,

　　.unlocked_ioctl = snd_pcm_capture_ioctl,

　　.compat_ioctl = snd_pcm_ioctl_compat,

　　.mmap = snd_pcm_mmap,

　　.fasync = snd_pcm_fasync,

　　.get_unmapped_area = snd_pcm_get_unmapped_area,

　　}

　　};

　　snd_pcm_f_ops作為snd_register_device_for_dev的參數(shù)被傳入，并被記錄在snd_minors[minor]中的字段f_ops中。最后，在snd_register_device_for_dev中創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點：

　　[c-sharp] view plain copysnd_minors[minor] = preg;

　　preg->dev = device_create(sound_class, device, MKDEV(major, minor),

　　private_data, "%s", name);

　　4.3 層層深入，從應(yīng)用程序到驅(qū)動層pcm

　　4.3.1 字符設(shè)備注冊

　　在sound/core/sound.c中有alsa_sound_init()函數(shù)，定義如下：

　　[c-sharp] view plain copystatic int __init alsa_sound_init(void)

　　{

　　snd_major = major;

　　snd_ecards_limit = cards_limit;

　　if (register_chrdev(major, "alsa", &snd_fops)) {

　　snd_printk(KERN_ERR "unable to register native major device number %d/n", major);

　　return -EIO;

　　}

　　if (snd_info_init() < 0) {

　　unregister_chrdev(major, "alsa");

　　return -ENOMEM;

　　}

　　snd_info_minor_register();

　　return 0;

　　}

　　register_chrdev中的參數(shù)major與之前創(chuàng)建pcm設(shè)備是device_create時的major是同一個，這樣的結(jié)果是，當(dāng)應(yīng)用程序open設(shè)備文件/dev/snd/pcmCxDxp時，會進入snd_fops的open回調(diào)函數(shù)，我們將在下一節(jié)中講述open的過程。

　　4.3.2 打開pcm設(shè)備

　　從上一節(jié)中我們得知，open一個pcm設(shè)備時，將會調(diào)用snd_fops的open回調(diào)函數(shù)，我們先看看snd_fops的定義：

　　[c-sharp] view plain copystatic const struct file_operations snd_fops =

　　{

　　.owner = THIS_MODULE,

　　.open = snd_open

　　};

　　跟入snd_open函數(shù)，它首先從inode中取出此設(shè)備號，然后以次設(shè)備號為索引，從snd_minors全局?jǐn)?shù)組中取出當(dāng)初注冊pcm設(shè)備時填充的snd_minor結(jié)構(gòu)(參看4.1節(jié)的內(nèi)容)，然后從snd_minor結(jié)構(gòu)中取出pcm設(shè)備的f_ops，并且把file->f_op替換為pcm設(shè)備的f_ops，緊接著直接調(diào)用pcm設(shè)備的f_ops->open()，然后返回。因為file->f_op已經(jīng)被替換，以后，應(yīng)用程序的所有read/write/ioctl調(diào)用都會進入pcm設(shè)備自己的回調(diào)函數(shù)中，也就是4.2節(jié)中提到的snd_pcm_f_ops結(jié)構(gòu)中定義的回調(diào)。

　　[c-sharp] view plain copystatic int snd_open(struct inode *inode, struct file *file)

　　{

　　unsigned int minor = iminor(inode);

　　struct snd_minor *mptr = NULL;

　　const struct file_operations *old_fops;

　　int err = 0;

　　if (minor >= ARRAY_SIZE(snd_minors))

　　return -ENODEV;

　　mutex_lock(&sound_mutex);

　　mptr = snd_minors[minor];

　　if (mptr == NULL) {

　　mptr = autoload_device(minor);

　　if (!mptr) {

　　mutex_unlock(&sound_mutex);

　　return -ENODEV;

　　}

　　}

　　old_fops = file->f_op;

　　file->f_op = fops_get(mptr->f_ops);

　　if (file->f_op == NULL) {

　　file->f_op = old_fops;

　　err = -ENODEV;

　　}

　　mutex_unlock(&sound_mutex);

　　if (err < 0)

　　return err;

　　if (file->f_op->open) {

　　err = file->f_op->open(inode, file);

　　if (err) {

　　fops_put(file->f_op);

　　file->f_op = fops_get(old_fops);

　　}

　　}

　　fops_put(old_fops);

　　return err;

　　}

　　下面的序列圖展示了應(yīng)用程序如何最終調(diào)用到snd_pcm_f_ops結(jié)構(gòu)中的回調(diào)函數(shù)：

　　圖4.3.2.1 應(yīng)用程序操作pcm設(shè)備