你知道Linux 音頻設(shè)備驅(qū)動架構(gòu)及應(yīng)用編程？

最早出現(xiàn)在Linux上的音頻編程接口是OSS（Open Sound System），它由一套完整的內(nèi)核驅(qū)動程序模塊組成，可以為絕大多數(shù)聲卡提供統(tǒng)一的編程接口。OSS出現(xiàn)的歷史相對較長，這些內(nèi)核模塊中的一部分（OSS/Free）是與Linux內(nèi)核源碼共同免費發(fā)布的，另外一些則以二進制的形式由4Front Technologies公司提供。由于得到了商業(yè)公司的鼎力支持，OSS已經(jīng)成為在Linux下進行音頻編程的事實標準，支持OSS的應(yīng)用程序能夠在絕大多數(shù)聲卡上工作良好。

雖然OSS已經(jīng)非常成熟，但它畢竟是一個沒有完全開放源代碼的商業(yè)產(chǎn)品，ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）恰好彌補了這一空白，它是在Linux下進行音頻編程時另一個可供選擇的聲卡驅(qū)動程序。ALSA除了像OSS那樣提供了一組內(nèi)核驅(qū)動程序模塊之外，還專門為簡化應(yīng)用程序的編寫提供了相應(yīng)的函數(shù)庫，與OSS提供的基于ioctl的原始編程接口相比，ALSA函數(shù)庫使用起來要更加方便一些。ALSA的主要特點有：
1)支持多種聲卡設(shè)備?
2)模塊化的內(nèi)核驅(qū)動程序?
3)支持SMP和多線程?
4)提供應(yīng)用開發(fā)函數(shù)庫?
5)兼容OSS應(yīng)用程序

ALSA和OSS最大的不同之處在于ALSA是由志愿者維護的自由項目，而OSS則是由公司提供的商業(yè)產(chǎn)品，因此在對硬件的適應(yīng)程度上OSS要優(yōu)于ALSA，它能夠支持的聲卡種類更多。ALSA雖然不及OSS運用得廣泛，但卻具有更加友好的編程接口，并且完全兼容于OSS，對應(yīng)用程序員來講無疑是一個更佳的選擇。

兩種音頻編程接口驅(qū)動的組成如下：

1) Linux OSS 音頻設(shè)備驅(qū)動的組成、mixer 接口、dsp 接口及用戶空間編程方法。
2) Linux ALSA 音頻設(shè)備驅(qū)動的組成、card 和組件管理、PCM 設(shè)備、control 接口、AC97 API及用戶空間編程方法。

1. 數(shù)字音頻設(shè)備

目前，手機、PDA、MP3 等許多嵌入式設(shè)備中包含了數(shù)字音頻設(shè)備，一個典型的數(shù)字音頻系統(tǒng)的電路組成為：嵌入式微控制器/DSP 中集成了PCM、IIS 或AC97 音頻接口，通過這些接口連接外部的音頻編解碼器即可實現(xiàn)聲音的AD 和DA 轉(zhuǎn)換，功放完成模擬信號的放大功能。

音頻編解碼器是數(shù)字音頻系統(tǒng)的核心，衡量它的指標主要有：
? 采樣頻率
?????? 采樣的過程就是將通常的模擬音頻信號的電信號轉(zhuǎn)換成二進制碼0 和1 的過程，這些0 和1 便構(gòu)成了數(shù)字音頻文件。如圖17.2 中的正弦曲線代表原始音頻曲線，方格代表采樣后得到的結(jié)果，二者越吻合說明采樣結(jié)果越好。采樣頻率是每秒鐘的采樣次數(shù)，我們常說的 44.1kHz 采樣頻率就是每秒鐘采樣44100 次。理論上采樣頻率越高，轉(zhuǎn)換精度越高，目前主流的采樣頻率是48kHz。
? 量化精度
?????? 量化精度是指對采樣數(shù)據(jù)分析的精度，比如24bit 量化精度就是是將標準電平信號按照2 的24 次方進行分析，也就是說將圖17.2 中的縱坐標等分為224 等分。量化精度越高，聲音就越逼真。

2. 音頻設(shè)備硬件接口
2.1 PCM 接口
?????? 針對不同的數(shù)字音頻子系統(tǒng)，出現(xiàn)了幾種微處理器或DSP 與音頻器件間用于數(shù)字轉(zhuǎn)換的接口。最簡單的音頻接口是PCM（脈沖編碼調(diào)制）接口，該接口由時鐘脈沖（BCLK）、幀同步信號（FS）及接收數(shù)據(jù)（DR）和發(fā)送數(shù)據(jù)（DX）組成。在FS 信號的上升沿，數(shù)據(jù)傳輸從MSB（Most Significant Bit）字開始，F(xiàn)S 頻率等于采樣率。FS 信號之后開始數(shù)據(jù)字的傳輸，單個的數(shù)據(jù)位按順序進行傳輸，1 個時鐘周期傳輸1 個數(shù)據(jù)字。發(fā)送MSB 時，信號的等級首先降到最低，以避免在不同終端的接口使用不同的數(shù)據(jù)方案時造成MSB 的丟失。PCM 接口很容易實現(xiàn)，原則上能夠支持任何數(shù)據(jù)方案和任何采樣率，但需要每個音頻通道獲得一個獨立的數(shù)據(jù)隊列。

2.2 IIS 接口
???? IIS 接口（Inter-IC Sound）在20 世紀80 年代首先被飛利浦用于消費音頻，并在一個稱為LRCLK（Left/RightCLOCK）的信號機制中經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換，將兩路音頻信號變成單一的數(shù)據(jù)隊列。當LRCLK 為高時，左聲道數(shù)據(jù)被傳輸；LRCLK 為低時，右聲道數(shù)據(jù)被傳輸。與PCM 相比，IIS 更適合于立體聲系統(tǒng)。對于多通道系統(tǒng)，在同樣的BCLK 和LRCLK 條件下，并行執(zhí)行幾個數(shù)據(jù)隊列也是可能的。

2.3 AC97 接口
?????? AC'97（Audio Codec 1997）是以Intel 為首的五個PC 廠商Intel、Creative Labs、NS、Analog????? Device與Yamaha 共同提出的規(guī)格標準。與PCM 和IIS 不同，AC'97 不只是一種數(shù)據(jù)格式，用于音頻編碼的內(nèi)部架構(gòu)規(guī)格，它還具有控制功能。AC'97 采用AC-Link 與外部的編解碼器相連，AC-Link 接口包括位時鐘（BITCLK）、同步信號校正（SYNC）和從編碼到處理器及從處理器中解碼（SDATDIN 與SDATAOUT）的數(shù)據(jù)隊列。AC'97數(shù)據(jù)幀以SYNC 脈沖開始，包括12 個20 位時間段（時間段為標準中定義的不同的目的服務(wù)）及16 位“tag”段，共計256 個數(shù)據(jù)序列。例如，時間段“1”和“2”用于訪問編碼的控制寄存器，而時間段“3”和“4”分別負載左、右兩個音頻通道。“tag”段表示其他段中哪一個包含有效數(shù)據(jù)。把幀分成時間段使傳輸控制信號和音頻數(shù)據(jù)僅通過4 根線到達9 個音頻通道或轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)流成為可能。與具有分離控制接口的IIS方案相比，AC'97 明顯減少了整體管腳數(shù)。

PCM、IIS 和AC97 各有其優(yōu)點和應(yīng)用范圍，例如在CD、MD、MP3 隨身聽多采用IIS 接口，移動電話會采用PCM 接口，具有音頻功能的PDA 則多使用和PC 一樣的AC'97 編碼格式。

3. Linux OSS 音頻設(shè)備驅(qū)動及應(yīng)用編程
3.1 OSS 驅(qū)動的組成
???? OSS 標準中有2 個最基本的音頻設(shè)備：mixer（混音器）和DSP（數(shù)字信號處理器）。

在聲卡的硬件電路中，mixer 是一個很重要的組成部分，它的作用是將多個信號組合或者疊加在一起，對于不同的聲卡來說，其混音器的作用可能各不相同。OSS 驅(qū)動中，/dev/mixer 設(shè)備文件是應(yīng)用程序?qū)ixer進行操作的軟件接口。

混音器電路通常由兩個部分組成：輸入混音器（input mixer）和輸出混音器（output mixer）。

輸入混音器負責從多個不同的信號源接收模擬信號，這些信號源有時也被稱為混音通道或者混音設(shè)備。模擬信號通過增益控制器和由軟件控制的音量調(diào)節(jié)器后，在不同的混音通道中進行級別（level）調(diào)制，然后被送到輸入混音器中進行聲音的合成?；煲羝魃系?a target="_blank">電子開關(guān)可以控制哪些通道中有信號與混音器相連，有些聲卡只允許連接一個混音通道作為錄音的音源，而有些聲卡則允許對混音通道做任意的連接。經(jīng)過輸入混音器處理后的信號仍然為模擬信號，它們將被送到A/D 轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理。

輸出混音器的工作原理與輸入混音器類似，同樣也有多個信號源與混音器相連，并且事先都經(jīng)過了增益調(diào)節(jié)。當輸出混音器對所有的模擬信號進行了混合之后，通常還會有一個總控增益調(diào)節(jié)器來控制輸出聲音的大小，此外還有一些音調(diào)控制器來調(diào)節(jié)輸出聲音的音調(diào)。經(jīng)過輸出混音器處理后的信號也是模擬信號，它們最終會被送給喇叭或者其它的模擬輸出設(shè)備。對混音器的編程包括如何設(shè)置增益控制器的級別，以及怎樣在不同的音源間進行切換，這些操作通常來講是不連續(xù)的，而且不會像錄音或者放音那樣需要占用大量的計算機資源。

由于混音器的操作不符合典型的讀/寫操作模式，因此除了open()和close()兩個系統(tǒng)調(diào)用之外，大部分的操作都是通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來完成的。與/dev/dsp 不同，/dev/mixer 允許多個應(yīng)用程序同時訪問，并且混音器的設(shè)置值會一直保持到對應(yīng)的設(shè)備文件被關(guān)閉為止。DSP 也稱為編解碼器，實現(xiàn)錄音（錄音）和放音（播放），其對應(yīng)的設(shè)備文件是/dev/dsp 或/dev/sound/dsp。

OSS 聲卡驅(qū)動程序提供的/dev/dsp 是用于數(shù)字采樣和數(shù)字錄音的設(shè)備文件，向該設(shè)備寫數(shù)據(jù)即意味著激活聲卡上的D/A 轉(zhuǎn)換器進行放音，而向該設(shè)備讀數(shù)據(jù)則意味著激活聲卡上的A/D 轉(zhuǎn)換器進行錄音。在從DSP 設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時，從聲卡輸入的模擬信號經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字采樣后的樣本，保存在聲卡驅(qū)動程序的內(nèi)核緩沖區(qū)中，當應(yīng)用程序通過 read()系統(tǒng)調(diào)用從聲卡讀取數(shù)據(jù)時，保存在內(nèi)核緩沖區(qū)中的數(shù)字采樣結(jié)果將被復(fù)制到應(yīng)用程序所指定的用戶緩沖區(qū)中。需要指出的是，聲卡采樣頻率是由內(nèi)核中的驅(qū)動程序所決定的，而不取決于應(yīng)用程序從聲卡讀取數(shù)據(jù)的速度。如果應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)的速度過慢，以致低于聲卡的采樣頻率，那么多余的數(shù)據(jù)將會被丟棄（即overflow）；如果讀取數(shù)據(jù)的速度過快，以致高于聲卡的采樣頻率，那么聲卡驅(qū)動程序?qū)枞切┱埱髷?shù)據(jù)的應(yīng)用程序，直到新的數(shù)據(jù)到來為止。在向DSP 設(shè)備寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號會經(jīng)過D/A 轉(zhuǎn)換器變成模擬信號，然后產(chǎn)生出聲音。應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度應(yīng)該至少等于聲卡的采樣頻率，過慢會產(chǎn)生聲音暫?；蛘咄ｎD的現(xiàn)象（即underflow）。如果用戶寫入過快的話，它會被內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序阻塞，直到硬件有能力處理新的數(shù)據(jù)為止。

與其它設(shè)備有所不同，聲卡通常不需要支持非阻塞（non-blocking）的I/O 操作。即便內(nèi)核OSS 驅(qū)動提供了非阻塞的I/O 支持，用戶空間也不宜采用。無論是從聲卡讀取數(shù)據(jù)，或是向聲卡寫入數(shù)據(jù)，事實上都具有特定的格式（format），如無符號8 位、單聲道、8KHz 采樣率，如果默認值無法達到要求，可以通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來改變它們。通常說來，在應(yīng)用程序中打開設(shè)備文件/dev/dsp 之后，接下去就應(yīng)該為其設(shè)置恰當?shù)母袷剑缓蟛拍軓穆暱ㄗx取或者寫入數(shù)據(jù)。

3.2 mixer 接口
??????? int register_sound_mixer(struct file_operations *fops, int dev);
?????? 上述函數(shù)用于注冊1 個混音器，第1 個參數(shù)fops 即是文件操作接口，第2 個參數(shù)dev 是設(shè)備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1 個設(shè)備編號。mixer 是1 個典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實現(xiàn)file_operations 中的open()、ioctl()等函數(shù)。mixer 接口file_operations 中的最重要函數(shù)是ioctl()，它實現(xiàn)混音器的不同IO 控制命令，下面的代碼清單給出了1 個ioctl()的范例。
mixer()接口ioctl()函數(shù)范例：

[cpp]?view plain?copy

static?int?mixdev_ioctl(struct?inode?*inode,?struct?file?*file,?unsigned?int?cmd,?unsigned?long?arg)??

{??

...??

switch?(cmd)??

{??

case?SOUND_MIXER_READ_MIC:??

...??

case?SOUND_MIXER_WRITE_MIC:??

...??

case?SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC:??

...??

case?SOUND_MIXER_WRITE_MUTE:??

...??

}??

...??

return?mixer_ioctl(codec,?cmd,?arg);??

}??

3.3 DSP 接口
??????? int register_sound_dsp(struct file_operations *fops, int dev);
?????? 上述函數(shù)與register_sound_mixer()類似，它用于注冊1 個dsp 設(shè)備，第1 個參數(shù)fops 即是文件操作接口，第2 個參數(shù)dev 是設(shè)備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1 個設(shè)備編號。dsp 也是1 個典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實現(xiàn)file_operations 中的read()、write()、ioctl()等函數(shù)。dsp 接口file_operations 中的read()和write()函數(shù)非常重要，read()函數(shù)從音頻控制器中獲取錄音數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)并拷貝到用戶空間，write()函數(shù)從用戶空間拷貝音頻數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間緩沖區(qū)并最終發(fā)送到音頻控制器。

dsp 接口file_operations 中的ioctl()函數(shù)處理對采樣率、量化精度、DMA 緩沖區(qū)塊大小等參數(shù)設(shè)置IO控制命令的處理。在數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)拷貝到音頻控制器的過程中，通常會使用DMA，DMA對聲卡而言非常重要。例如，在放音時，驅(qū)動設(shè)置完DMA 控制器的源數(shù)據(jù)地址（內(nèi)存中DMA 緩沖區(qū)）、目的地址（音頻控制器FIFO）和DMA 的數(shù)據(jù)長度，DMA 控制器會自動發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)填充FIFO，直到發(fā)送完相應(yīng)的數(shù)據(jù)長度后才中斷一次。

在OSS 驅(qū)動中，建立存放音頻數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖區(qū)（ring buffer）通常是值得推薦的方法。此外，在OSS 驅(qū)動中，一般會將1 個較大的DMA 緩沖區(qū)分成若干個大小相同的塊（這些塊也被稱為“段”，即fragment），驅(qū)動程序使用DMA 每次在聲音緩沖區(qū)和聲卡之間搬移一個fragment。在用戶空間，可以使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來調(diào)整塊的大小和個數(shù)。除了read()、write()和ioctl()外，dsp 接口的poll()函數(shù)通常也需要被實現(xiàn)，以向用戶反饋目前能否讀寫DMA 緩沖區(qū)。在OSS 驅(qū)動初始化過程中，會調(diào)用register_sound_dsp()和register_sound_mixer()注冊dsp 和mixer 設(shè)備；在模塊卸載的時候，調(diào)用的代碼如下：
??? OSS 驅(qū)動初始化注冊dsp 和mixer設(shè)備：

[cpp]?view plain?copy

static?int?myoss_init(void)??

{??

struct?oss_state?*s?=?&myoss_state;??

...??

//注冊dsp?設(shè)備??

if?((audio_dev_dsp?=?register_sound_dsp(&xxx_audio_fops,?-?1))?

goto?err_dev1;??

//注冊mixer?設(shè)備??

if?((audio_dev_mixer?=?register_sound_mixer(&xxx_mixer_fops,?-?1))?

goto?err_dev2;??

...??

}??

void?__exit?xxx_exit(void)??

{??

//注銷dsp?和mixer?設(shè)備接口??

unregister_sound_dsp(audio_dev_dsp);??

unregister_sound_mixer(audio_dev_mixer);??

...??

}??

3.4 OSS 用戶空間編程
1、DSP 編程
對OSS 驅(qū)動聲卡的編程使用Linux 文件接口函數(shù)，DSP 接口的操作一般包括如下幾個步驟：
① 打開設(shè)備文件/dev/dsp
?????? 采用何種模式對聲卡進行操作也必須在打開設(shè)備時指定，對于不支持全雙工的聲卡來說，應(yīng)該使用只讀或者只寫的方式打開，只有那些支持全雙工的聲卡，才能以讀寫的方式打開，這還依賴于驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)。Linux 允許應(yīng)用程序多次打開或者關(guān)閉與聲卡對應(yīng)的設(shè)備文件，從而能夠很方便地在放音狀態(tài)和錄音狀態(tài)之間進行切換。
② 如果有需要，設(shè)置緩沖區(qū)大小
??????? 運行在Linux 內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序?qū)ｉT維護了一個緩沖區(qū)，其大小會影響到放音和錄音時的效果，使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用可以對它的尺寸進行恰當?shù)脑O(shè)置。調(diào)節(jié)驅(qū)動程序中緩沖區(qū)大小的操作不是必須的，如果沒有特殊的要求，一般采用默認的緩沖區(qū)大小也就可以了。如果想設(shè)置緩沖區(qū)的大小，則通常應(yīng)緊跟在設(shè)備
文件打開之后，這是因為對聲卡的其它操作有可能會導致驅(qū)動程序無法再修改其緩沖區(qū)的大小。
③ 設(shè)置聲道（channel）數(shù)量
?????? 根據(jù)硬件設(shè)備和驅(qū)動程序的具體情況，可以設(shè)置為單聲道或者立體聲。
④ 設(shè)置采樣格式和采樣頻率
?????? 采樣格式包括AFMT_U8（無符號8 位）、AFMT_S8（有符號8 位）、AFMT_U16_LE（小端模式，無符號16 位）、AFMT_U16_BE（大端模式，無符號16 位）、AFMT_MPEG、AFMT_AC3 等。使用SNDCTL_DSP_SETFMT IO 控制命令可以設(shè)置采樣格式。對于大多數(shù)聲卡來說，其支持的采樣頻率范圍一般為5kHz 到44.1kHz 或者48kHz，但并不意味著該范圍內(nèi)的所有連續(xù)頻率都會被硬件支持，在Linux 下進行音頻編程時最常用到的幾種采樣頻率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz 和44100Hz。使用SNDCTL_DSP_SPEED IO 控制命令可以設(shè)置采樣頻率。
⑤ 讀寫/dev/dsp 實現(xiàn)播放或錄音
????? 下面代碼實現(xiàn)了利用/dev/dsp 接口進行聲音錄制和播放的過程，它的功能是先錄制幾秒鐘音頻數(shù)據(jù)，將其存放在內(nèi)存緩沖區(qū)中，然后再進行放音。
?

[cpp]?view plain?copy

#include???

#include???

#include???

#include???

#include???

#include???

#include???

#define?LENGTH?3???/*?存儲秒數(shù)?*/??

#define?RATE?8000??/*?采樣頻率?*/??

#define?SIZE?8?????/*?量化位數(shù)?*/??

#define?CHANNELS?1?/*?聲道數(shù)目?*/??

/*?用于保存數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩沖區(qū)?*/??

unsigned?char?buf[LENGTH?*RATE?*?SIZE?*?CHANNELS?/?8];??

int?main()??

{??

int?fd;?/*?聲音設(shè)備的文件描述符?*/??

int?arg;?/*?用于ioctl?調(diào)用的參數(shù)?*/??

int?status;?/*?系統(tǒng)調(diào)用的返回值?*/??

/*?打開聲音設(shè)備?*/??

fd?=?open("/dev/dsp",?O_RDWR);??

if?(fd?

{??

perror("open?of?/dev/dsp?failed");??

exit(1);??

}??

/*?設(shè)置采樣時的量化位數(shù)?*/??

arg?=?SIZE;??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_PCM_WRITE_BITS,?&arg);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_PCM_WRITE_BITS?ioctl?failed");??

if?(arg?!=?SIZE)??

perror("unable?to?set?sample?size");??

/*?設(shè)置采樣時的通道數(shù)目?*/??

arg?=?CHANNELS;??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS,?&arg);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS?ioctl?failed");??

if?(arg?!=?CHANNELS)??

perror("unable?to?set?number?of?channels");??

/*?設(shè)置采樣率?*/??

arg?=?RATE;??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_PCM_WRITE_RATE,?&arg);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_PCM_WRITE_WRITE?ioctl?failed");??

/*?循環(huán)，直到按下Control-C?*/??

while?(1)??

{??

printf("Say?something: ");??

status?=?read(fd,?buf,?sizeof(buf));?/*?錄音?*/??

if?(status?!=?sizeof(buf))??

perror("read?wrong?number?of?bytes");??

printf("You?said: ");??

status?=?write(fd,?buf,?sizeof(buf));?/*?放音?*/??

if?(status?!=?sizeof(buf))??

perror("wrote?wrong?number?of?bytes");??

/*?在繼續(xù)錄音前等待放音結(jié)束?*/??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_PCM_SYNC,?0);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_PCM_SYNC?ioctl?failed");??

}??

}??

2、mixer 編程
?????? 聲卡上的混音器由多個混音通道組成，它們可以通過驅(qū)動程序提供的設(shè)備文件/dev/mixer 進行編程。對混音器的操作一般都通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來完成，所有控制命令都以SOUND_MIXER 或者MIXER 開頭，下表列出了常用的混音器控制命令。

命 令????????????? 作 用
SOUND_MIXER_VOLUME 主音量調(diào)節(jié)
SOUND_MIXER_BASS 低音控制
SOUND_MIXER_TREBLE 高音控制
SOUND_MIXER_SYNTH FM 合成器
SOUND_MIXER_PCM 主D/A 轉(zhuǎn)換器
SOUND_MIXER_SPEAKER PC 喇叭
SOUND_MIXER_LINE 音頻線輸入
SOUND_MIXER_MIC 麥克風輸入
SOUND_MIXER_CD CD 輸入
SOUND_MIXER_IMIX 放音音量
SOUND_MIXER_ALTPCM 從D/A 轉(zhuǎn)換器
SOUND_MIXER_RECLEV 錄音音量
SOUND_MIXER_IGAIN 輸入增益
SOUND_MIXER_OGAIN 輸出增益
SOUND_MIXER_LINE1 聲卡的第1 輸入
SOUND_MIXER_LINE2 聲卡的第2 輸入
SOUND_MIXER_LINE3 聲卡的第3 輸入
?????? 對聲卡的輸入增益和輸出增益進行調(diào)節(jié)是混音器的一個主要作用，目前大部分聲卡采用的是8 位或者16 位的增益控制器，聲卡驅(qū)動程序會將它們變換成百分比的形式，也就是說無論是輸入增益還是輸出增益，其取值范圍都是從0 到100。

? SOUND_MIXER_READ
?????? 在進行混音器編程時，可以使用 SOUND_MIXER_READ 宏來讀取混音通道的增益大小，例如如下代碼可以獲得麥克風的輸入增益：
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
?????? 對于只有一個混音通道的單聲道設(shè)備來說，返回的增益大小保存在低位字節(jié)中。而對于支持多個混音通道的雙聲道設(shè)備來說，返回的增益大小實際上包括兩個部分，分別代表左、右兩個聲道的值，其中低位字節(jié)保存左聲道的音量，而高位字節(jié)則保存右聲道的音量。下面的代碼可以從返回值中依次提取左右聲道的增益大?。?br /> int left, right;
left = vol & 0xff;
right = (vol & 0xff00) >> 8;

? SOUND_MIXER_WRITE
?????? 如果想設(shè)置混音通道的增益大小，則可以通過SOUND_MIXER_WRITE 宏來實現(xiàn)，例如下面的語句可以用來設(shè)置麥克風的輸入增益：
vol = (right << 8) + left;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);

? 查詢Mixer信息
?????? 聲卡驅(qū)動程序提供了多個ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來獲得混音器的信息，它們通常返回一個整型的位掩碼，其中每一位分別代表一個特定的混音通道，如果相應(yīng)的位為1，則說明與之對應(yīng)的混音通道是可用的。通過 SOUND_MIXER_READ_DEVMASK 返回的位掩碼查詢出能夠被聲卡支持的每一個混音通道，而通過SOUND_MIXER_READ_RECMAS 返回的位掩碼則可以查詢出能夠被當作錄音源的每一個通道。例如，如下代碼可用來檢查CD 輸入是否是一個有效的混音通道：
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);
if (devmask & SOUND_MIXER_CD)
?? printf("The CD input is supported");

如下代碼可用來檢查CD 輸入是否是一個有效的錄音源：
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask);
if (recmask & SOUND_MIXER_CD)
?? printf("The CD input can be a recording source");

大多數(shù)聲卡提供了多個錄音源，通過 SOUND_MIXER_READ_RECSRC 可以查詢出當前正在使用的錄音源，同一時刻可使用2個或2個以上的錄音源，具體由聲卡硬件本身決定。相應(yīng)地，使用 SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以設(shè)置聲卡當前使用的錄音源，如下代碼可以將CD輸入作為聲卡的錄音源使用：
devmask = SOUND_MIXER_CD;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC, &devmask);

此外，所有的混音通道都有單聲道和雙聲道的區(qū)別，如果需要知道哪些混音通道提供了對立體聲的支持，可以通過SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS 來獲得。
以下代碼實現(xiàn)了利用/dev/mixer 接口對混音器進行編程的過程，該程序可對各種混音通道的增益進行調(diào)節(jié)。

[cpp]?view plain?copy

#include???

#include???

#include???

#include???

#include???

#include???

/*?用來存儲所有可用混音設(shè)備的名稱?*/??

const?char?*sound_device_names[]?=?SOUND_DEVICE_NAMES;??

int?fd;?/*?混音設(shè)備所對應(yīng)的文件描述符?*/??

int?devmask,?stereodevs;?/*?混音器信息對應(yīng)的bit?掩碼?*/??

char?*name;??

/*?顯示命令的使用方法及所有可用的混音設(shè)備?*/??

void?usage()??

{??

int?i;??

fprintf(stderr,?"usage:?%s??? "??

"%s?? ""Where??is?one?of: ",?name,?name);??

for?(i?=?0;?i?

if?((1?<

/*?只顯示有效的混音設(shè)備?*/??

fprintf(stderr,?"%s?",?sound_device_names[i]);??

fprintf(stderr,?" ");??

exit(1);??

}??

int?main(int?argc,?char?*argv[])??

{??

int?left,?right,?level;?/*?增益設(shè)置?*/??

int?status;?/*?系統(tǒng)調(diào)用的返回值?*/??

int?device;?/*?選用的混音設(shè)備?*/??

char?*dev;?/*?混音設(shè)備的名稱?*/??

int?i;??

name?=?argv[0];??

/*?以只讀方式打開混音設(shè)備?*/??

fd?=?open("/dev/mixer",?O_RDONLY);??

if?(fd?==?-?1)??

{??

perror("unable?to?open?/dev/mixer");??

exit(1);??

}??

/*?獲得所需要的信息?*/??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_MIXER_READ_DEVMASK,?&devmask);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_MIXER_READ_DEVMASK?ioctl?failed");??

status?=?ioctl(fd,?SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS,?&stereodevs);??

if?(status?==?-?1)??

perror("SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS?ioctl?failed");??

/*?檢查用戶輸入?*/??

if?(argc?!=?3?&&?argc?!=?4)??

usage();??

/*?保存用戶輸入的混音器名稱?*/??

dev?=?argv[1];??

/*?確定即將用到的混音設(shè)備?*/??

for?(i?=?0;?i?

if?(((1?<

break;??

if?(i?==?SOUND_MIXER_NRDEVICES)??

{??

/*?沒有找到匹配項?*/??

fprintf(stderr,?"%s?is?not?a?valid?mixer?device ",?dev);??

usage();??

}??

/*?查找到有效的混音設(shè)備?*/??

device?=?i;??

/*?獲取增益值?*/??

if?(argc?==?4)??

{??

/*?左、右聲道均給定?*/??

left?=?atoi(argv[2]);??

right?=?atoi(argv[3]);??

}??

else??

{??

/*?左、右聲道設(shè)為相等?*/??

left?=?atoi(argv[2]);??

right?=?atoi(argv[2]);??

}??

/*?對非立體聲設(shè)備給出警告信息?*/??

if?((left?!=?right)?&&?!((1?<

{??

fprintf(stderr,?"warning:?%s?is?not?a?stereo?device ",?dev);??

}??

/*?將兩個聲道的值合到同一變量中?*/??

level?=?(right?<

/*?設(shè)置增益?*/??

status?=?ioctl(fd,?MIXER_WRITE(device),?&level);??

if?(status?==?-?1)??

{??

perror("MIXER_WRITE?ioctl?failed");??

exit(1);??

}??

/*?獲得從驅(qū)動返回的左右聲道的增益?*/??

left?=?level?&0xff;??

right?=?(level?&0xff00)?>>?8;??

/*?顯示實際設(shè)置的增益?*/??

fprintf(stderr,?"%s?gain?set?to?%d%%?/?%d%% ",?dev,?left,?right);??

/*?關(guān)閉混音設(shè)備?*/??

close(fd);??

return?0;??

}??

????? 編譯上述程序為可執(zhí)行文件mixer，執(zhí)行./mixer 或./mixer 可設(shè)置增益，device 可以是vol、pcm、speaker、line、mic、cd、igain、line1、phin、video。

?