Linux ALSA声卡驱动之三：PCM设备的创建

　　4. 设备文件节点的建立(dev/snd/pcmCxxDxxp、pcmCxxDxxc)

　　4.1 struct snd_minor

　　每个snd_minor结构体保存了声卡下某个逻辑设备的上下文信息，他在逻辑设备建立阶段被填充，在逻辑设备被使用时就可以从该结构体中得到相应的信息。pcm设备也不例外，也需要使用该结构体。该结构体在include/sound/core.h中定义。

　　[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中定义了一个snd_minor指针的全局数组：

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

　　前面说过，在声卡的注册阶段(snd_card_register)，会调用pcm的回调函数snd_pcm_dev_register()，这个函数里会调用函数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);

　　......

　　}

　　我们再进入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，分配并初始化一个snd_minor结构中的各字段

　　type：SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_PLAYBACK/SNDRV_DEVICE_TYPE_PCM_CAPTURE

　　card: card的编号

　　device：pcm实例的编号，大多数情况为0

　　f_ops：snd_pcm_f_ops

　　private_data：指向该pcm的实例

　　根据type，card和pcm的编号，确定数组的索引值minor，minor也作为pcm设备的此设备号

　　把该snd_minor结构的地址放入全局数组snd_minors[minor]中

　　最后，调用device_create创建设备节点

　　4.2 设备文件的建立

　　在4.1节的最后，设备文件已经建立，不过4.1节的重点在于snd_minors数组的赋值过程，在本节中，我们把重点放在设备文件中。

　　回到pcm的回调函数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);

　　......

　　}

　　......

　　}

　　以上代码我们可以看出，对于一个pcm设备，可以生成两个设备文件，一个用于playback，一个用于capture，代码中也确定了他们的命名规则：

　　playback -- pcmCxDxp，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是pcmC0D0p

　　capture -- pcmCxDxc，通常系统中只有一各声卡和一个pcm，它就是pcmC0D0c

　　snd_pcm_f_ops

　　snd_pcm_f_ops是一个标准的文件系统file_operations结构数组，它的定义在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作为snd_register_device_for_dev的参数被传入，并被记录在snd_minors[minor]中的字段f_ops中。最后，在snd_register_device_for_dev中创建设备节点：

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

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

　　private_data, "%s", name);

　　4.3 层层深入，从应用程序到驱动层pcm

　　4.3.1 字符设备注册

　　在sound/core/sound.c中有alsa_sound_init()函数，定义如下：

　　[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中的参数major与之前创建pcm设备是device_create时的major是同一个，这样的结果是，当应用程序open设备文件/dev/snd/pcmCxDxp时，会进入snd_fops的open回调函数，我们将在下一节中讲述open的过程。

　　4.3.2 打开pcm设备

　　从上一节中我们得知，open一个pcm设备时，将会调用snd_fops的open回调函数，我们先看看snd_fops的定义：

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

　　{

　　.owner = THIS_MODULE,

　　.open = snd_open

　　};

　　跟入snd_open函数，它首先从inode中取出此设备号，然后以次设备号为索引，从snd_minors全局数组中取出当初注册pcm设备时填充的snd_minor结构(参看4.1节的内容)，然后从snd_minor结构中取出pcm设备的f_ops，并且把file->f_op替换为pcm设备的f_ops，紧接着直接调用pcm设备的f_ops->open()，然后返回。因为file->f_op已经被替换，以后，应用程序的所有read/write/ioctl调用都会进入pcm设备自己的回调函数中，也就是4.2节中提到的snd_pcm_f_ops结构中定义的回调。

　　[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;

　　}

　　下面的序列图展示了应用程序如何最终调用到snd_pcm_f_ops结构中的回调函数：

　　图4.3.2.1 应用程序操作pcm设备