alsa驅(qū)動(dòng)分析(2.6.21內(nèi)核）之二
4.??????????????通常的使用流程的分析
通常使用alsalib來播放聲音包括以下幾個(gè)步驟：
1，?? open,這個(gè)和oss相同，對(duì)應(yīng)于alsa就是snd_pcm_open；
2，?? param設(shè)置，這個(gè)就是snd_pcm_hw_params;
3，?? 上層的alsa在設(shè)置param的成功以后或者出錯(cuò)的時(shí)候恢復(fù)都需要調(diào)用snd_pcm_prepare;
4，?? write函數(shù)；
現(xiàn)在一個(gè)個(gè)的來看；
4.1.1?????????open過程介紹
如下圖所示：
???????? 就是我先前說的分成三部分，先是cpu級(jí)別的，包括clock的enabe，中斷的申請，空間的申請；
???????? 然后就是平臺(tái)級(jí)別的包括DMA所需要的空間的分配等；
???????? 不過這里codec級(jí)別的沒有提供相關(guān)的函數(shù)，由machine提供了一些函數(shù)主要是設(shè)置channel，格式，頻率范圍等等；
4.1.2?????????snd_pcm_hw_params流程分析
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???????? 流程就是這樣，至于里面做的具體的事情，我覺得只需要對(duì)照spec看看就知道了，具體的寄存器設(shè)置下面有一點(diǎn)講解，主要是格式的設(shè)置（采樣率的設(shè)置會(huì)留到prepare的時(shí)候），至于中斷上來的時(shí)候那個(gè)更新hw_ptr函數(shù)很有用，這樣上層就可以知道數(shù)據(jù)到底寫了多少或者說還有多少空間可以寫；
?
4.1.3?????????prepare流程分析
?
當(dāng)alsa層調(diào)用snd_pcm_prepare的時(shí)候會(huì)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的prepare的函數(shù)執(zhí)行,如下：
可以看出基本上還是分為了三段，一段是cpu級(jí)別的，主要是對(duì)于ssp port的設(shè)置，具體設(shè)置如下：
對(duì)于voice通道，littleton_micco_voice_prepare的設(shè)置：
the sscr0 0xc0163f,sscr10xf01dc0,sspsp 0x800085
其中對(duì)于pcm的ssp地址是：
#define SSCR0_P4???????__REG(0x41A00000)? /* SSP Port 4 Control Register 0*/
#define SSCR1_P4???????__REG(0x41A00004)? /* SSP Port 4 Control Register 1*/
#define SSPSP_P4???????__REG(0x41A0002C)?/* SSP Port 4 Programmable Serial Protocol */
所以結(jié)果就相當(dāng)于：
?SSCR0_P4 0x41A00000：0xc0163f——》0000，0000，1100，0000，0001，0110，0011，1111
對(duì)于這個(gè)地址高8位為0，
31 （MOD）-》0：普通模式；30（ACS）-》0：時(shí)鐘選擇是由NCS和ECS位絕決定，看后面；
29（FPCKE）-》0：FIFO packing mode disabled；28（）-》0：reserved
27（52MM）-》0：13mbps模式；26：24（FRDC）-》0：每幀的時(shí)隙數(shù)
23（TIM）->1:表示禁止傳輸fifo underrun中斷；22（RIM）-》1：表示禁止接收fifo overrun中斷
21（NCS）->0:表示時(shí)鐘選擇由ECS決定；20（EDSS）-》0：表示前面填充DSS來達(dá)到8-16位
19：8（SCR）-》0x16:決定串口bit率，=sspx clock/(scr+1)？？？；7（SSE）-》0：表示disable port
6（ECS）-》0：表示片內(nèi)的時(shí)鐘用來計(jì)算serial clock rate；5：4（FRF）-》0b11：表示psp模式用來模擬I2S協(xié)議
3：0（DSS）-》0b1111：表示16bit數(shù)據(jù)（EDSS為0）
?
SSCR1_P4 0x41A00004:? 0xf01dc0——》0000，0000，1111，0000，0001，1101，1100，0000
對(duì)于這個(gè)地址高8位也為0，
31（TTELP）-》0：表示最后一個(gè)bit傳輸（LSB）傳完后有半個(gè)時(shí)鐘處于高阻（三態(tài)）狀態(tài)；
30(TTE)-》0：表示傳輸信號(hào)不是三態(tài)的；29（EBCEI）-》0：bit傳輸錯(cuò)誤不產(chǎn)生中斷
28（SCFR）-》0：表示SSPSCLK的時(shí)鐘信號(hào)需要連續(xù)的工作，主模式ignore；27（ECRA）-》0：表示禁止其它ssp向它發(fā)起始終請求
26（ECRB）-》0：表示同27；25（SCLKDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驅(qū)動(dòng)SSPSCLK；
24（SFRMDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驅(qū)動(dòng)SSPSFRM信號(hào)；
23（RWOT）-》1：表示只接收不傳輸？？？；22（TRAIL）-》1：表示trailing bytes 由dma burst來處理；
21（TSRE）-》1：表示傳輸DMA sevice request 是enabled；20（RSRE）-》1：表示接收DMA service request允許
19（TINTE）-》0：表示接收超時(shí)中斷disable；18（PINTE）-》0：表示外設(shè)trail byte 中斷disable；
17：保留；16（IFS）->0:表示幀的極性由PSP的極性位決定；
15（STRF）-》0：表示傳輸FIFO（讀，寫）由SSDR_X來決定；14（EFWR）-》0：表示FIFO讀寫特別函數(shù)disable
13：10（RFT）-》0b0111：表示到達(dá)什么級(jí)別rxfifo斷言中斷；9：6（TFT）-》0111:表示TXFIFO斷言中斷級(jí)別
5：保留；4（SPH）-》0：表示在每一個(gè)幀開始之前要等一個(gè)時(shí)鐘，結(jié)束后要等0.5個(gè)時(shí)鐘；
3（SPO）-》0：表示SSPSCLK在inactive的時(shí)候是低電平；2（LBM）-》0：表示非循環(huán)模式
1（RIE）-》0：表示RXFIFO門檻到達(dá)的中斷disable；0（RIE)->0:表示接收FIFO門檻到達(dá)中斷disable
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SSPSP_P4 0x41A0002C:?0x800085-》0000，0000，1000，0000，0000，0000，1000，0101
這個(gè)地址的高8位為0，
31：reverved；30：28（EDMYSTOP）-》0：extended dummy stop；
27：26（EDMYSTART）-》0：extended dummy start；25（FSRT）-》0：下一幀的開始由前面的擴(kuò)展STOP決定；
24：23（DMYSTOP）-》0b01：表示最后一bit傳輸完畢后保持active的clock數(shù)1clock的延遲；22：保留
21：16（SFRMWDTH）-》0：表示最小位幀寬度；15：9（SFRMDLY）-》0：serial frame dealy
8：7（DMYSTRT）-》0b01：表示1clock的延遲在開始的時(shí)候；6：4（STRTDLY）-》0：start delay
3（ETDS）-》0：表示結(jié)束時(shí)的傳輸狀態(tài)為low；2（SFRMP）-》1：serial frame的極性；
1：0（SCMODE）-》0b01：data driven 上升沿，數(shù)據(jù)采樣下降沿，idle狀態(tài)，低；
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對(duì)于littleton_micco_hifi_prepare的設(shè)置：
?The sscr0 e1c0003f,sscr1701dc0,sspsp 40200004,sstsa 3,ssrsa 3,ssacd 60,ssacdd 6590040
其中對(duì)于I2s的spp地址是：
#define SSCR0_P3? __REG(0x41900000)? /* SSP Port 3 Control Register 0*/
#define SSCR1_P3? __REG(0x41900004)? /* SSP Port 3 Control Register 1*/
#define SSPSP_P3? __REG(0x4190002C)?/* SSP Port 3 Programmable Serial Protocol */
#define SSTSA_P3? __REG(0x41900030)? /* SSP Port 3 Tx Timeslot Active*/
#define SSRSA_P3? __REG(0x41900034)? /* SSP Port 3 Rx Timeslot Active*/
#define SSACD_P3 __REG(0x4190003C)?/* SSP Port 3 Audio Clock Divider */
#define???? SSACDD_P3?? __REG(0x41900040)? /* SSP Port 3 Audio Clock DitherDivider Register */
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SSCR0_P3==__REG(0x41900000):e1c0003f——》1110，0001，1100，0000，0000，0000，0011，1111
31 （MOD）-》1：網(wǎng)絡(luò)模式；30（ACS）-》1：時(shí)鐘選擇是audio clock和audio clock divider決定，由ssacd寄存器決定；
29（FPCKE）-》1：FIFO packing mode enabled；28（）-》0：reserved
27（52MM）-》0：13mbps模式；26：24（FRDC）-》1：每幀的時(shí)隙數(shù)
23（TIM）->1:表示禁止傳輸fifo underrun中斷；22（RIM）-》1：表示禁止接收fifo overrun中斷
21（NCS）->0:這里ignore，由ACS決定了（為1）；20（EDSS）-》0：表示前面填充DSS來達(dá)到8-16位
19：8（SCR）-》0:由ACS那里決定；7（SSE）-》0：表示disable port，工作時(shí)應(yīng)為1
6（ECS）-》0：表示片內(nèi)的時(shí)鐘用來計(jì)算serial clock rate；5：4（FRF）-》0b11：表示psp模式用來模擬I2S協(xié)議
3：0（DSS）-》0b1111：表示16bit數(shù)據(jù)（EDSS為0）
?
SSCR1_P3==__REG(0x41900004):701dc0——》0000，0000，0111，0000，0001，1101，1100，0000
31（TTELP）-》0：表示最后一個(gè)bit傳輸（LSB）傳完后有半個(gè)時(shí)鐘處于高阻（三態(tài)）狀態(tài)；
30(TTE)-》0：表示傳輸信號(hào)不是三態(tài)的；29（EBCEI）-》0：bit傳輸錯(cuò)誤不產(chǎn)生中斷
28（SCFR）-》0：表示SSPSCLK的時(shí)鐘信號(hào)需要連續(xù)的工作，主模式ignore；27（ECRA）-》0：表示禁止其它ssp向它發(fā)起始終請求
26（ECRB）-》0：表示同27；25（SCLKDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驅(qū)動(dòng)SSPSCLK；
24（SFRMDIR）-》0：表示主模式，SSP端口，驅(qū)動(dòng)SSPSFRM信號(hào)；
23（RWOT）-》0：接收和傳輸都可以；22（TRAIL）-》1：表示trailing bytes 由dma burst來處理；
21（TSRE）-》1：表示傳輸DMA sevice request 是enabled；20（RSRE）-》1：表示接收DMA service request允許
19（TINTE）-》0：表示接收超時(shí)中斷disable；18（PINTE）-》0：表示外設(shè)trail byte 中斷disable；
17：保留；16（IFS）->0:表示幀的極性由PSP的極性位決定；
15（STRF）-》0：表示傳輸FIFO（讀，寫）由SSDR_X來決定；14（EFWR）-》0：表示FIFO讀寫特別函數(shù)disable
13：10（RFT）-》0b0111：表示到達(dá)什么級(jí)別rxfifo斷言中斷；9：6（TFT）-》0111:表示TXFIFO斷言中斷級(jí)別
5：保留；4（SPH）-》0：表示在每一個(gè)幀開始之前要等一個(gè)時(shí)鐘，結(jié)束后要等0.5個(gè)時(shí)鐘；
3（SPO）-》0：表示SSPSCLK在inactive的時(shí)候是低電平；2（LBM）-》0：表示非循環(huán)模式
1（RIE）-》0：表示RXFIFO門檻到達(dá)的中斷disable，0（RIE)->0:表示接收FIFO門檻到達(dá)中斷disable
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SSPSP_P3==__REG(0x4190002C):40200004——》0100，0000，0010，0000，0000，0000，0000，0100
31：reverved；30：28（EDMYSTOP）-》4：extended dummy stop；
27：26（EDMYSTART）-》0：extended dummy start；25（FSRT）-》0：下一幀的開始由前面的擴(kuò)展STOP決定；
24：23（DMYSTOP）-》0b00：表示最后一bit傳輸完畢后保持active的clock數(shù)的延遲；22：保留
21：16（SFRMWDTH）-》0b20：表示最小位幀寬度；15：9（SFRMDLY）-》0：serial frame dealy
8：7（DMYSTRT）-》0b00：表示0clock的延遲在開始的時(shí)候；6：4（STRTDLY）-》0：start delay
3（ETDS）-》0：表示結(jié)束時(shí)的傳輸狀態(tài)為low；2（SFRMP）-》1：serial frame的極性；
1：0（SCMODE）-》0b00：data driven 下降沿，數(shù)據(jù)采樣上升沿，idle狀態(tài)，低；
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SSTSA_P3==__REG(0x41900030):3——》0011
31：8->0:reserved;7:0（TTSA）->0b0011:表示在那個(gè)time slot里面是傳輸數(shù)據(jù)的0，不傳輸，1傳輸；
SSRSA_P3==__REG(0x41900034):3——》0011
31：8 ：reserved；7：0（RTSA）-》0：表示在那個(gè)slot里面接收數(shù)據(jù)，0，不接受，1 接收；
SSACD_P3==__REG(0x4190003C):60——》0110，0000
31：8：reserved；7（SCDX8）-》0：sysclk/4產(chǎn)生內(nèi)部audio clock，1，sysclk/8產(chǎn)生audio clock；
6：4（ACPS）-》0b110:PLL輸出時(shí)鐘由Audio clock dither Divider register value決定；
3（SCDB）-》0：如果SCDX8為0則scdx8決定，為1，則sysclk不分頻；
2：0（ACDS）-》0：表示clock divider select 為/1；
SSACDD_P3==__REG(0x41900040):6590040——》0000，0110，0101，1001，0000，0000，0100，0000
31：reserved；30：16（NUM）-》1625;除數(shù)（0x659）
15：12：reserved；11：0（DEN）-》64：被除數(shù)
比如我們的板子上是這樣計(jì)算這些值的：
比如，在我們的機(jī)子上的一個(gè)實(shí)例是這樣的，
那么第一步取得采樣率：48K，它也就是Sync clock；
第二步球的bit率：48X64=3.072M
第三步求的sysclk：這個(gè)根據(jù)scdx8決定是X4還是X8，在我們的例子中是4，所以：3.072X4=12.288
第四步求得我們要的dither divider y，公式為：
624*(y)/2=12.288，
算出y=0.039384615384615384615384615384615
所以查可能的分子和分母表，得出，分子是：
64，分母是1625
如下圖所示：
當(dāng)然更加詳細(xì)的請參閱spec；
?
第二段是平臺(tái)級(jí)別的，主要是對(duì)于DMA的初始化；
第三段是codec級(jí)別的，這里主要是對(duì)codec本身的設(shè)置，通過i2c接口對(duì)codec的寄存器操作，比如采樣率等等；
最后面還有一個(gè)poweron的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)前面有提到，但是沒有詳細(xì)分析，這里分析一下：
首先根據(jù)事件類型，決定是關(guān)閉門序列，還是啟動(dòng)門序列，我只分析啟動(dòng)過程；
得到啟動(dòng)序列，就開始遍歷整個(gè)序列，對(duì)于這個(gè)序列的每一個(gè)類型，查找所有的門的序列，直到有一個(gè)門的類型和當(dāng)前啟動(dòng)序列的類型相同，然后再根據(jù)不同的類型做不同的檢查和power：
1，如果是snd_soc_dapm_vmid則繼續(xù)，不做任何處理；
2，
A）如果是snd_soc_dapm_adc，并且其active為1，這個(gè)active在上一步已經(jīng)分析過了，必須要包含這個(gè)流的名字的sname的門才會(huì)被激活，假設(shè)我們現(xiàn)在討論的是用pcm通道播放聲音，那么流的名字就是“Voice Playback”，所以，將置有dac3的active被設(shè)成1，這樣就避免了power on dac1，dac2，和adc了。如果這兩個(gè)條件都滿足，那么必然是“Voice Capture”了，因?yàn)橹挥羞@時(shí)候，我們才會(huì)用到adc，現(xiàn)在看看，如果用了adc將會(huì)啟動(dòng)什么,于是調(diào)用函數(shù)is_connected_input_ep，這是一個(gè)通用遞歸函數(shù)，從名字上來說就是看是否是已經(jīng)連接了輸入的門，我們只考慮adc的情況，其余的情況待會(huì)再討論，對(duì)于adc，在is_connected_input_ep函數(shù)里面，是通過遍歷所有以這個(gè)門作為sink的source門（list_for_each_entry(path, &widget->sources,list_sink)，可以看到，這里的最后一個(gè)參數(shù)是list_sink，而第二個(gè)參數(shù)卻是widget->sources,這個(gè)原因我在“門連接分析”頁里面已經(jīng)分析過了，總之sources就表示這個(gè)門的sources列表，而sinks就是這個(gè)門的sink列表），通過遞歸調(diào)用is_connected_input_ep來查看這些source門是否其中有一個(gè)是連通的，返回的是所有是否連通的和（聯(lián)通為1，否則為0），所以返回的結(jié)果可能是大于1的數(shù)，表示不只一個(gè)源是聯(lián)通的。
B）如果這個(gè)函數(shù)返回為真則表示此adc是聯(lián)通的，于是調(diào)用dapm_update_bits來處理，這個(gè)函數(shù)過對(duì)mux（它的reg<0)，input，output，mic，hp，line，spk，不做任何處理就返回了；過了這一關(guān)，開始查是否men的revert為真，如果為真，則把power取反，原來為真現(xiàn)在變假，于是調(diào)用snd_soc_read（micco_soc_read）開始讀這個(gè)寄存器的值（注意，這里讀的值是可能和物理上的這個(gè)寄存器的值不一樣的，這里讀的值是cache里面的值），讀出來后強(qiáng)制把1<
3，
A)如果此類型是snd_soc_dapm_dac并且active為1，則調(diào)用is_connected_output_ep來取得是否要power，下面來看看函數(shù)is_connected_output_ep，這也是一個(gè)通用的判斷是否有連接到輸出的遞歸函數(shù)，我們只分析dac的情況，list_for_each_entry(path, &widget->sinks,list_source)，上面已經(jīng)講過，這里實(shí)際上查的是這個(gè)門的所有的sink列表，通過遞歸調(diào)用is_connected_output_ep來看是否它的sink是聯(lián)通的，只要有一條路是聯(lián)通的，則power為真。
B)返回后調(diào)用dapm_update_bits來處理，上面已經(jīng)分析過了，這個(gè)函數(shù)就是判斷是否需要設(shè)置此門的寄存器的1<<shift位。
4，如果此類型是snd_soc_dapm_pga，則調(diào)用is_connected_input_ep來判斷是否聯(lián)通輸入，再調(diào)用is_connected_output_ep判斷是否聯(lián)通輸出，對(duì)于pgais_connected_input_ep函數(shù)的處理和adc是一樣的，對(duì)于is_connected_output_ep和dac的處理是一樣的，接著調(diào)用dapm_set_pga，根據(jù)power的值決定是mute pga還是啟用pga，但是就我打印的結(jié)果來看，基本上這個(gè)函數(shù)所起的作用為0，因?yàn)閷?duì)于pga的門似乎都沒有設(shè)置相應(yīng)的control，最后調(diào)用dapm_update_bits，設(shè)置power 位。
5，對(duì)于other widget，這里在我們的平臺(tái)上多半是指mux，首先調(diào)用is_connected_input_ep判斷是否連接輸入，再調(diào)用is_connected_output_ep判斷是否有輸出，調(diào)用dapm_update_bits位設(shè)置power 位，最后調(diào)用w->event（do_post_event)來進(jìn)行后期處理，這里主要就是對(duì)mux進(jìn)行寄存器設(shè)置，因?yàn)閙ux的寄存器的地址都是大于0x70+0x15的，所以它們的地址需要轉(zhuǎn)化，這個(gè)函數(shù)就是根據(jù)mux的類型，訪問不同的寄存器。
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基本上prepare后，一切就都就緒了，只等一個(gè)trigger；而trigger的執(zhí)行會(huì)在上層的alsalib調(diào)用write的函數(shù)觸發(fā)；
?
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4.1.4?????????write的流程
?
用戶層的write到內(nèi)核里面都是通過ioctl來做的，這里面會(huì)觸發(fā)trigger函數(shù)的執(zhí)行，等trigger執(zhí)行完以后，才會(huì)真正調(diào)用函數(shù)把用戶層的東西copy到dma分配的空間；
這里面基本上只是畫了最簡單的邏輯，其實(shí)里面非常的復(fù)雜特別是函數(shù)snd_pcm_lib_write1，這里面有同步的操作，也就是要等到有空余的空間的時(shí)候才允許寫，否則就要等待，喚醒是通過函數(shù)snd_pcm_update_hw_ptr_post來做的，這個(gè)函數(shù)會(huì)在DMA傳輸完一幀的中斷到來的時(shí)候被調(diào)用，用來更新緩沖區(qū)指針；
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其中trigger的邏輯如下：
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簡單的說就是啟動(dòng)DMA，enable ssp口；
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4.1.5?????????使用流程的總結(jié)t
???????? 簡單總結(jié)一下，用戶的使用流程；
???????? A,調(diào)用snd_pcm_open打開設(shè)備節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pcm流的substream也就是錄音或者play；
B,調(diào)用snd_pcm_hw_params設(shè)置硬件參數(shù)，包括格式，通道，采樣率，DMA空間的分配，中斷的申請等等，這里面會(huì)調(diào)用prepare函數(shù)使硬件準(zhǔn)備好硬件，包括codec的寄存器設(shè)置，各種路徑的建立，門的power on等；
C,調(diào)用write函數(shù)實(shí)現(xiàn)把數(shù)據(jù)寫到設(shè)備里面去，這里會(huì)觸發(fā)trigger函數(shù)也就是DMA的啟動(dòng)，SSP端口的啟動(dòng)等。
??????
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5.??????????????Amixer調(diào)用的相關(guān)邏輯
我們的audio controller所調(diào)用的驅(qū)動(dòng)的接口都是amixer的cset，cget，所以有必要分析一下它的邏輯：
5.1.1?????????Amixer調(diào)用的上層邏輯
??? 也就是說通過/dev下面的設(shè)備節(jié)點(diǎn)調(diào)用相應(yīng)的ioctl，然后進(jìn)入到內(nèi)核的范圍；
5.1.2?????????Amixer的內(nèi)核流程?????
這里只分析了控制函數(shù)為snd_soc_dapm_put_enum_double的處理邏輯，其它的都類似，而具體的應(yīng)該是哪個(gè)處理函數(shù)來處理是在control的new的時(shí)候就已經(jīng)確立了的，對(duì)于我們的平臺(tái)其實(shí)在表micco_dapm_widgets建立的時(shí)候就已經(jīng)確立了；
為了方便后來者的調(diào)試，我這里把各個(gè)numid的對(duì)應(yīng)的控制函數(shù)都列出來了,如下：
numid=1到12：snd_soc_put_volsw；
numid=13到20：snd_soc_dapm_put_enum_double
?
?
.
6.??????????????總結(jié)
Alsa驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)主要是分成對(duì)上為alsalib提供接口，對(duì)下實(shí)現(xiàn)硬件的管理，對(duì)上的內(nèi)容基本都是在sound/core目錄里面的文件來完成，而設(shè)計(jì)硬件的操作分成兩部分一部分相關(guān)與cpu這邊的是由sound/soc/pxa目錄里面的文件來完成的，另外一部分設(shè)計(jì)codec是由sound/soc/codec來完成的，這部分主要就是對(duì)codec這邊的寄存器的設(shè)置；簡單示意如下：
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它復(fù)雜的地方在于用戶態(tài)的alsa lib。
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7.??????????????未討論
還有一些地方?jīng)]有討論到，比如timer，不過留到以后補(bǔ)充吧；
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備注：
????????????? 內(nèi)核版本：2.6.21（+marvel patch）
?????? ? ? ? ?? 硬件平臺(tái)：pxa310+9034codec；
?作者：wylhistory
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