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1.Linux应用开发【第八章】ALSA应用开发

Linux应用开发【第八章】ALSA应用开发

       音频信号是源码一种连续变化的模拟信号，但计算机只能处理和记录二进制的源码数字信号，由自然音源得到的源码音频信号必须经过一定的变换，成为数字音频信号之后，源码才能送到计算机中作进一步的源码处理。

       数字音频系统通过将声波的源码源码解析工程波型转换成一系列二进制数据，来实现对原始声音的源码重现，实现这一步骤的源码设备常被称为（A/D）。A/D转换器以每秒钟上万次的源码速率对声波进行采样，每个采样点都记录下了原始模拟声波在某一时刻的源码状态，通常称之为样本（sample），源码而每一秒钟所采样的源码数目则称为采样频率，通过将一串连续的源码opengl es 源码 下载样本连接起来，就可以在计算机中描述一段声音了。源码对于采样过程中的源码每一个样本来说，数字音频系统会分配一定存储位来记录声波的振幅，一般称之为采样分辨率或者采样精度，采样精度越高，声音还原时就会越细腻。

       数字音频涉及到的概念非常多，对于在Linux下进行音频编程的程序员来说，最重要的是解声音数字化的两个关键步骤：采样和量化。

       采样频率是指将模拟声音波形进行数字化时，每秒钟抽取声波幅度样本的次数。采样频率的报码器源码选择应该遵循奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论：如果对某一模拟信号进行采样，则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半，或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号。

       量化位数是对模拟音频信号的幅度进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围，常用的有8位、位和位。量化位越高，信号的动态范围越大，数字化后的音频信号就越可能接近原始信号，但所需要的存储空间也越大。

       ALSA全称是织梦任务源码Advanced Linux Sound Architecture，中文音译是Linux高级声音体系。ALSA是Linux内核2.6后续版本中支持音频系统的标准接口程序，由ALSA库、内核驱动和相关测试开发工具组成，更好的管理Linux中音频系统。

       本小节将介绍ALSA的架构。

       ALSA是Linux系统中为声卡提供驱动的内核组件。它提供了专门的库函数来简化相应应用程序的编写。相较于OSS的编程接口，ALSA的函数库更加便于使用。

       对应用程序而言，ALSA无疑是element tree源码解析一个更佳的选择，因为它具有更加友好的编程接口，并且完全兼容于OSS。

       ALSA系统包括7个子项目：

       ALSA声卡驱动与用户空间体系结构交互如下图所示：

       移植ALSA主要是移植alsa-Ub和alsa-utils。

       ALSA Util是纯应用层的软件，相当于ALSA设备的测试程序，ALSA-Lib则是支持应用API的中间层程序，ALSA-Util中的应用程序中会调用到ALSA-Lib中的接口来操作到我们的音频编解码芯片的寄存器，而lib中接口就是依赖于最底层驱动代码，因此移植ALSA程序的顺序就是先后移植Driver,Lib,Util。

       ALSA首先需要在ALSA的官网上下载官网 alsa-project.org下载alsa-lib和alsa-utils。

       ALSA Lib移植不需要修改源码，只需要重新编译库代码以支持自己的平台。

       在上述命令中./configure配置的几个重要的配置选项解释如下：

       ALSA Util可以生成用于播放，录制，配置音频的应用可执行文件，测试驱动代码时用处很大，编译过程如下：

       ALSA库和测试工具的移植就是将相应库文件和可执行文件放在目标板上，以下文件必须被拷贝至对应位置：

       （1）ALSA Lib文件，放在/lib/中。

       （2）配置文件放在/usr/local/share中，与编译时指定的目录相同。

       （3）测试应用文件，ALSA Util能产生aplay、amixer、arecord，我们可以把这些可执行文件放在/usr/sbin中。

       （4）内核目录中保证有/dev/snd/目录，这个目录下存放controlC0，pcmC0D0，/usr/sbintimer，timer这些设备文件，如果这些设备文件已经在/dev目录下，可手动拷贝到/snd目录中。

       在LINUX系统中，每个设备文件都是文件。音频设备也是一样，它的设备文件被放在/dev/snd目录下，我们来看下这些设备文件：

       （1）controlC0：音频控制设备文件，例如通道选择，混音，麦克风的控制等；

       （2）pcmC0D0c：声卡0设备0的录音设备，c表示capter；

       （3）pcmC0D0p：声卡0设备0的播音设备，p表示play；

       （4）timer：定时器设置。

       本小节将着重讲解tinyalsa工具使用，tinyalsa是alsa-lib的一个简化版。它提供了pcm和control的基本接口；没有太多太复杂的操作、功能。可以按需使用接口。

       使用方法：

       举例：

       与amixer作用类似，用于操作mixer control。

       使用方法：

       举例：

       aplay是命令行的ALSA声卡驱动的播放工具，用于播放功能。使用方法：

       举例：

       arecord是命令行的ALSA声卡驱动的录音工具，用于录音功能。使用方法：

       举例：

       从代码角度体现了alsa-lib和alsa-driver及hardwared的交互关系。用户层的alsa-lib通过操作alsa-driver创建的设备文件/dev/snd/pcmC0D0p等对内核层进行访问。内核层的alsa-drivier驱动再经由sound core对硬件声卡芯片进行访问。

       为了方便操作访问，alsa-lib中封装了相关接口，通过pcmCXDXp/pcmCXDXc节点(/dev/snd/pcmCXDXx)去实现播放、录音功能。

       主要涉及到的接口：

       详细pcm接口说明请查阅：

       alsa-project.org/alsa-d...