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IIS音频驱动程序分析(1)

IIS音频驱动程序分析(1)

/
char*start;  (内存虚拟地址起始地址)
dma_addr_tdma_addr; (内存物理地址起始地址)
struct semaphore sem;
intmaster;  (内存大小)
} audio_buf_t;
typedef struct {
audio_buf_t *buffers;
audio_buf_t *buf;
u_intbuf_idx;  
u_intfragsize;  (音频缓冲区片大小)
u_intnbfrags;  (音频缓冲区片数量)
dmach_tdma_ch;  
} audio_stream_t;
这是一个管理多缓冲区的结构体,结构体audio_stream_t 为音频流数据组成了一个环形缓冲区。(audio_buf_t*buffers 同触摸屏驱动中struct TS_DEV 结构中的TS_RET buf[MAX_TS_BUF]意义一样,都为环形缓冲区)用audio_buf_t 来管理一段内存,在用audio_stream_t 来管理N个audio_buf_t。


   音频驱动的file_operations 结构定义如下:
static struct file_operations smdk2410_audio_fops = {
llseek:  smdk2410_audio_llseek,
write:  smdk2410_audio_write,
read:  smdk2410_audio_read,
poll:  smdk2410_audio_poll,
ioctl:  smdk2410_audio_ioctl,
open:  smdk2410_audio_open,
release: smdk2410_audio_release
};
static struct file_operations smdk2410_mixer_fops = {
ioctl:  smdk2410_mixer_ioctl,
open:  smdk2410_mixer_open,
release: smdk2410_mixer_release
};
这里定义了两种类型设备的file_operations 结构,前者是DSP 设备,后者是混频器设备。


------------------------------------------------------------------------
   和往常一样,先来看一下加载驱动模块时的初始化函数:
int __init s3c2410_uda1341_init(void)
该函数首先会初始化I/O 和UDA1341 芯片,然后申请2个DMA 通道用于音频传输。
local_irq_save(flags);
调用该宏函数来保存IRQ 中断使能状态,并禁止IRQ 中断。
在/kernel/include/asm-arm/system.h 文件中:

#definelocal_irq_save(x) __save_flags_cli(x)
#definelocal_irq_restore(x) __restore_flags(x)
在/kernel/include/asm-arm/proc-armo/system.h 文件中:

#define__save_flags_cli(x)    \
do{      \
   unsigned longtemp;    \
   __asm____volatile__(    \
" mov %0,pc  @save_flags_cli\n" \
" orr %1, %0,#0x08000000\n"   \
" and %0, %0,#0x0c000000\n"   \
" teqp %1,#0\n"    \
   : "=r" (x), "=r"(temp)   \
  :      \
   :"memory");     \
} while (0)
最后用ARM 汇编指令实现了保存IRQ 和FIQ 的中断使能状态,并禁止IRQ 中断。

#define__restore_flags(x)    \
do{      \
   unsigned longtemp;    \
   __asm____volatile__(    \
" mov %0,pc  @restore_flags\n" \
" bic %0, %0,#0x0c000000\n"   \
" orr %0, %0,%1\n"    \
" teqp %0,#0\n"    \
   : "=&r"(temp)    \
   : "r"(x)     \
   :"memory");     \
} while (0)
最后用ARM 汇编指令实现了恢复IRQ 和FIQ 的中断使能状态。


set_gpio_ctrl(GPIO_L3CLOCK);

set_gpio_ctrl(GPIO_L3DATA);

set_gpio_ctrl(GPIO_L3MODE);

set_gpio_ctrl(GPIO_E3 | GPIO_PULLUP_EN |GPIO_MODE_I2SSDI);

set_gpio_ctrl(GPIO_E0 | GPIO_PULLUP_EN |GPIO_MODE_I2SSDI);

set_gpio_ctrl(GPIO_E1 | GPIO_PULLUP_EN |GPIO_MODE_I2SSCLK);

set_gpio_ctrl(GPIO_E2 | GPIO_PULLUP_EN |GPIO_MODE_CDCLK);

set_gpio_ctrl(GPIO_E4 | GPIO_PULLUP_EN |GPIO_MODE_I2SSDO);

   接下来马上设置与UDA1341 芯片相关GPIO 引脚。这里首先将GPB4,GPB3,GPB2 这3个GPIO引脚设置为输出模式,参考原理图后,得知这3个引脚分别连接UDA1341 芯片的L3CLOCK,L3DATA,L3MODE这3个引脚,作为这3个信号的输入。
在/kernel/drivers/sound/s3c2410-uda1341.c 文件中:
#defineGPIO_L3CLOCK           (GPIO_MODE_OUT | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_B4)
#defineGPIO_L3DATA            (GPIO_MODE_OUT | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_B3)
#defineGPIO_L3MODE            (GPIO_MODE_OUT | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_B2)
   
    然后继续设置与IIS控制器输出信号相关GPIO 引脚。将GPE0~GPE4 这5个引脚设置为IIS 接口的信号模式。需要通过配置GPECON寄存器来设定该端口管脚的输出模式,对应位如下:
[9:8]  [7:6] [5:4]  [3:2]  [1:0]
GPE4  GPE3  GPE2  GPE1   GPE0
参考S3C2410 芯片datasheet 的I/O口章节,都要设为10(二进制)。
local_irq_restore(flags);
    设置完GPIO口的工作模式,就可以前面已经分析过的local_irq_restore 宏函数来恢复IRQ 和FIQ 的中断使能状态。
init_uda1341();
   这里调用了init_uda1341 函数来初始化UDA1341 芯片,该函数会在后面说明。
output_stream.dma_ch = DMA_CH2;
if(audio_init_dma(&output_stream, "UDA1341 out")){
  audio_clear_dma(&output_stream);
  printk( KERN_WARNINGAUDIO_NAME_VERBOSE
   ": unable toget DMA channels\n" );
  return -EBUSY;
}
input_stream.dma_ch = DMA_CH1;
       if (audio_init_dma(&input_stream, "UDA1341 in")){
               audio_clear_dma(&input_stream);
               printk( KERN_WARNING AUDIO_NAME_VERBOSE
                       ": unable to get DMA channels\n" );
               return -EBUSY;
       }

   在全局变量中定义了,两个audio_stream_t 结构的变量,分别是output_stream和input_stream,一个作为输出音频缓冲区,一个作为输入音频缓冲区。
    将输出音频缓冲区的DMA通道设为通道2,输入音频缓冲区的DMA 通道设为通道1。
在/kernel/include/asm-arm/arch-s3c2410/dma.h 文件中:
#defineDMA_CH0   0
#defineDMA_CH1   1
#defineDMA_CH2   2
#defineDMA_CH3   3
通过查阅S3C2410 芯片datasheet 中的DMA 章节,知道该芯片共有4个DMA 通道,DMA控制器的每个通道可以从4个DMA 源中选择一个DMA 请求源。其中,通道1具有IIS 输入源,而通道2具有IIS输出和输入源。所以要以全双工模式进行音频数据传输的话,只有将输出音频缓冲区的设为DMA 通道2,输入音频缓冲区设为DMA通道1。

   接着调用2次audio_init_dma 函数来分别对输出和输入音频缓冲区的DMA通道进行初始化设置。该函数比较简单,定义如下:
static int __init audio_init_dma(audio_stream_t * s, char*desc)
{
if(s->dma_ch == DMA_CH2)
  returns3c2410_request_dma("I2SSDO", s->dma_ch,audio_dmaout_done_callback, NULL);
else if(s->dma_ch ==DMA_CH1)
  returns3c2410_request_dma("I2SSDI", s->dma_ch, NULL,audio_dmain_done_callback);
else
  return 1;
}
    这个函数其实就是对DMA的通道号进行判断,然后调用了s3c2410_request_dma 函数来向内核申请一个DMA 通道。
在/kernel/arch/arm/mach-s3c2410/dma.c 文件中:
int s3c2410_request_dma(const char *device_id, dmach_tchannel,
   dma_callback_twrite_cb, dma_callback_t read_cb)
在该函数中会分配DMA 通道,并申请DMA 中断,即当DMA传输结束时,会响应中断请求,调用回调函数。这里的参数中,device_id 为设备id 号,用字符串来表示;channel 为DMA通道号,将前面定义的通道号1,2传入;write_cb 和read_cb 分别指向DMA 发送和读取结束时调用的函数,即DMA传输结束时调用的回调函数。
在该函数中有:
err = request_irq(dma->irq, dma_irq_handler, 0 *SA_INTERRUPT,
      device_id, (void *)dma);
即申请了一个DMA 的中断号,中断处理子程序为dma_irq_handler 函数,然后:
dma->write.callback = write_cb;
dma->read.callback = read_cb;
将读写DMA 中断的两个回调函数指针传入。
在/kernel/arch/arm/mach-s3c2410/dma.c 文件中:
static void dma_irq_handler(int irq, void *dev_id, struct pt_regs*regs)
{
s3c2410_dma_t *dma = (s3c2410_dma_t *)dev_id;
DPRINTK(__FUNCTION__"\n");
s3c2410_dma_done(dma);
}
在中断处理子程序中,调用了s3c2410_dma_done 函数,该函数定义如下:
static inline void s3c2410_dma_done(s3c2410_dma_t *dma)
{
dma_buf_t *buf =dma->curr;
dma_callback_t callback;
if (buf->write) callback =dma->write.callback;
else callback =dma->read.callback;
#ifdef HOOK_LOST_INT
stop_dma_timer();
#endif
DPRINTK("IRQ: b=%#x st=%ld\n",(int)buf->id,(long)dma->regs->DSTAT);
if (callback)
  callback(buf->id,buf->size);
kfree(buf);
dma->active = 0;
process_dma(dma);
}
最后在s3c2410_dma_done 函数中,通过callback 函数指针调用了DMA 发送和读取的回调函数。
    DMA写入和读取的两个回调函数audio_dmaout_done_callback,audio_dmain_done_callback会在后面说明。其中DMA 写入为音频输出,DMA 读取为音频输入。
   在调用audio_init_dma 函数来对输出和输入音频缓冲区的DMA通道进行初始化设置时,如果返回失败,则会调用audio_clear_dma 函数来释放已申请的DMA通道。在audio_clear_dma 函数中直接调用了s3c2410_free_dma 函数来进行动作。
在/kernel/arch/arm/mach-s3c2410/dma.c 文件中:
void s3c2410_free_dma(dmach_t channel)
该函数中释放了已申请的DMA 通道,并调用了free_irq 函数来释放已分配的DMA 发送和读取结束的中断号。
audio_dev_dsp =register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops,-1);
audio_dev_mixer =register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops, -1);
   在驱动模块的初始化函数最后调用了register_sound_dsp,和register_sound_mixer两个函数来分别注册驱动设备,前者注册为DSP 设备,后者注册为混频器设备。
在/kernel/drivers/sound/sound_core.c 文件中:

int register_sound_dsp(struct file_operations *fops, int dev)

int register_sound_mixer(struct file_operations *fops, int dev)
这两个函数的参数一样,fops 为传给内核的file_operations 结构中的接口函数,dev 为分配的设备序号,设为-1表示由内核自动分配一个空闲的序号。
继承事业,薪火相传
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