【音视频|ALSA】SS528开发板编译Linux内核ALSA驱动、移植alsa-lib、采集与播放usb耳机声

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目录 一、概述二、编译ALSA驱动2.1 配置和编译ALSA驱动模块2.2 在ss528开发板插入ALSA驱动 三、交叉编译 alsa-lib3.1 下载 alsa-lib3.2 交叉编译 alsa-lib 四、开发ALSA应用层程序4.1 编写应用层代码 alsa-capture-playback.c4.2 运行程序 alsa-capture-playback 五、总结

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一、概述

上篇文章【音视频|ALSA】ALSA是什么？ALSA框架详细介绍 简单地介绍了ALSA驱动；这篇文章主要是一篇实战文章，通过ALSA架构，在SS528开发板实现播放usb耳机声音。整个操作大概分为三步：

编译ALSA驱动交叉编译alsa-lib库基于alsa-lib库开发采集、播放音频程序

本文使用开发环境：

开发主机：Ubuntu18.04LTS交叉编译工具：aarch64-mix210-linux-gcc使用的Linux内核源码：ss528sdk自带的，SS528V100_SDK_V2.0.0.3/open_source/linux/linux-4.19.y使用的alsa-lib库：ALSA官网下载的 alsa-lib-1.2.10

二、编译ALSA驱动

在Linux系统中，要播放usb接口的音频，首先需要先有一个可以识别到这个usb耳机的驱动，然后再针对这个驱动编写应用层代码。自己写的话，耗时耗力不讨好，而ALSA架构就提供了这样的驱动和应用层的库，下面介绍怎样在Linux源码编译ALSA驱动，并将其编译成模块，插入到板子的Linux系统。

2.1 配置和编译ALSA驱动模块

首先进入Linux源码目录，配置启用ALSA驱动：

cd linux-4.19.y make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-mix210-linux- menuconfig

参考下面语句配置：

Device Drivers ---> <M> Sound card support ---> <M> Advanced Linux Sound Architecture ---> [*] PCM timer interface (NEW) [*] Support old ALSA API (NEW) [*] Sound Proc FS Support (NEW) [*] Verbose procfs contents (NEW) [*] Generic sound devices (NEW) ---> [*] PCI sound devices (NEW) ---> (2048) Pre-allocated buffer size for HD-audio driver [*] SPI sound devices (NEW) ---- [*] USB sound devices (NEW) ---> <M> USB Audio/MIDI driver

配置完成后，保存退出，执行下面语句编译模块：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-mix210-linux- modules

编译完成后，在sound目录下，有8个ko生成，将它们复制到开发板的文件系统即可：

$ find ./sound/ -name "*.ko" ./sound/core/snd.ko ./sound/core/snd-hwdep.ko ./sound/core/snd-rawmidi.ko ./sound/core/snd-timer.ko ./sound/core/snd-pcm.ko ./sound/usb/snd-usbmidi-lib.ko ./sound/usb/snd-usb-audio.ko ./sound/soundcore.ko $ mkdir /nfsroot/sound $ cd sound/ $ cp soundcore.ko core/*.ko usb/*.ko /nfsroot/sound -far

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2.2 在ss528开发板插入ALSA驱动

说明：下面的打印都是在开发板文件系统的操作打印。

开发板在没用插入ALSA驱动之前，是没有/dev/snd目录、/prc/asound目录的：

/nfsroot/sound # ls /dev/snd ls: /dev/snd: No such file or directory /nfsroot/sound # ls /proc/asound ls: /prc/asound: No such file or directory /nfsroot/sound #

插入ALSA驱动，参考下面命令：

insmod soundcore.ko insmod snd.ko insmod snd-hwdep.ko insmod snd-timer.ko insmod snd-rawmidi.ko insmod snd-pcm.ko insmod snd-usbmidi-lib.ko insmod snd-usb-audio.ko

注意insmod的顺序，避免报错：insmod: can’t insert ‘snd.ko’: unknown symbol in module, or unknown parameter

插入成功后，可以看到/dev/snd目录、/prc/asound目录：

卸载ALSA驱动，参考下面语句：

rmmod snd-usb-audio rmmod snd-usbmidi-lib rmmod snd-pcm rmmod snd-rawmidi rmmod snd-timer rmmod snd-hwdep rmmod snd rmmod soundcore

注意rmmod的顺序，避免报错：rmmod: can’t unload module ‘soundcore’: Resource temporarily unavailable

三、交叉编译 alsa-lib 3.1 下载 alsa-lib

在官网 .alsa-project.org/files/pub/lib/ 可以下载到历史版本； 在Github github /alsa-project/alsa-lib/tags 可以下载到最新发布版本 本文下载的是 alsa-lib-1.2.10.tar.gz

3.2 交叉编译 alsa-lib

解压源码，如果里面没有configure文件，需要执行下面命令生成：

libtoolize --force --copy --automake aclocal autoheader automake --foreign --copy --add-missing autoconf

编译过程参考下面命令：

sudo mkdir /usr/lib/alsa-lib-1.2.10 sudo chown wkd:wkd /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/ -R tar zxf alsa-lib-1.2.10.tar.gz cd alsa-lib-1.2.10/ ./configure --prefix=/usr/lib/alsa-lib-1.2.10/ CC=aarch64-mix210-linux-gcc --host=aarch64-mix210-linux --enable-static=yes --enable-shared=no make && make install

这里首先创建了/usr/lib/alsa-lib-1.2.10目录，因为链接了libasound.a后，程序需要到安装目录寻找配置文件share/alsa/alsa.conf，所以这里安装的目录需要和开发板存放的目录一致。

如果指定了--prefix为其他目录，就需要将share/alsa/alsa.conf复制到开发板同样的目录，否则运行程序会报错：Cannot access file /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/share/alsa/alsa.conf，也可以通过选项--with-configdir来指定配置文件目录。

四、开发ALSA应用层程序 4.1 编写应用层代码 alsa-capture-playback.c

代码参考： blog.csdn.net/u014056414/article/details/120989131

// alsa-capture-playback.c // aarch64-mix210-linux-gcc alsa-capture-playback.c -I /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/include/ -L /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/lib/ -l asound -lpthread -ldl -lm -o alsa-capture-playback #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/wait.h> #include <alsa/asoundlib.h> #define PLAYBACK_FILE "48000Hz-16bit-2ch-ChengDu.pcm" // 采样率:48000 位深度:16bit 双通道 #define CAPTURE_FINE "capture.pcm" //#define PCM_NAME "hw:CARD=mycodec,DEV=0" #define PCM_NAME "hw:0,0" #define RATE 48000 #define FORMAT SND_PCM_FORMAT_S16_LE #define CHANNELS 1 snd_pcm_hw_params_t *hw_params; int print_all_pcm_name(void) { char **hints; /* Enumerate sound devices */ int err = snd_device_name_hint(-1, "pcm", (void***)&hints); if(err != 0) return -1; char** n = hints; while(*n != NULL) { char *name = snd_device_name_get_hint(*n, "NAME"); if(name != NULL && 0 != strcmp("null", name)) { printf("pcm name : %s\n",name); free(name); } n++; } snd_device_name_free_hint((void**)hints); return 0; } snd_pcm_t *open_sound_dev(snd_pcm_stream_t type,const char *name, unsigned int rate, int format,int channels,snd_pcm_uframes_t *period_frames) { int err; snd_pcm_t *handle; int dir = 0; printf("rate=%d, format=%d, channels=%d\n",rate,format,channels); if((err = snd_pcm_open(&handle, name, type, 0)) < 0) { printf("cannot snd_pcm_open (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params)) < 0) { printf("cannot allocate hardware parameter structure (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_any(handle, hw_params)) < 0) { printf("cannot initialize hardware parameter structure (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) { printf("cannot set access type (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_set_format(handle, hw_params, format)) < 0) { printf("cannot set sample format (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, hw_params, &rate, 0)) < 0) { printf("cannot set sample rate (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, hw_params, channels)) < 0) { printf("cannot set channel count (%s) channels=%d\n",snd_strerror(err),channels); if(channels==2) { channels = 1; } if(channels==1) { channels = 2; } if((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, hw_params, channels)) < 0) { printf("cannot set channel count (%s)\n",snd_strerror(err)); return NULL; } } #if 1 unsigned int buffer_time, period_time; if (snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max(hw_params, &buffer_time, 0) < 0) { fprintf(stderr, "Error snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max\n"); return NULL; } if(snd_pcm_stream(handle) == SND_PCM_STREAM_PLAYBACK) { if (buffer_time > 50000) buffer_time = 50000; //50ms 这个数越小数据取的越快 } period_time = buffer_time / 4; if (snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near(handle, hw_params, &buffer_time, 0) < 0) { fprintf(stderr, "Error snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near\n"); return NULL; } if (snd_pcm_hw_params_set_period_time_near(handle, hw_params, &period_time, 0) < 0) { fprintf(stderr, "Error snd_pcm_hw_params_set_period_time_near\n"); return NULL; } #endif if((err = snd_pcm_hw_params(handle, hw_params)) < 0) { printf("cannot set parameters (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } if(period_frames != NULL) { //获取一个周期有多少帧数据 if((err =snd_pcm_hw_params_get_period_size(hw_params, period_frames, &dir)) < 0){ printf("cannot get period size (%s)\n", snd_strerror(err)); return NULL; } } snd_pcm_hw_params_free(hw_params); return handle; } int main(void) { int p,err; snd_pcm_t *playback_handle; snd_pcm_t *capture_handle; int pfd,cfd; snd_pcm_uframes_t period_frames; int size2frames; printf("program running ...\n"); //查看所有pcm的name print_all_pcm_name(); playback_handle = open_sound_dev(SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, PCM_NAME,RATE,FORMAT,CHANNELS,&period_frames); if(!playback_handle) { printf("cannot open for playback\n"); return -1; } usleep(5); capture_handle = open_sound_dev(SND_PCM_STREAM_CAPTURE,PCM_NAME,RATE,FORMAT,CHANNELS,NULL); if(!capture_handle) { printf("cannot open for capuure\n"); snd_pcm_close(playback_handle); return -1; } if((err = snd_pcm_prepare(playback_handle)) < 0) { printf("cannot prepare audio interface for use (%s)\n", snd_strerror(err)); goto out; } if((err = snd_pcm_prepare(capture_handle)) < 0) { printf("cannot prepare audio interface for use (%s)\n", snd_strerror(err)); goto out; } //打开要播放的PCM文件 pfd = open(PLAYBACK_FILE,O_RDONLY,0644); if(pfd < 0){ printf("open %s error!!!\n",PLAYBACK_FILE); goto out; } //新建一个进程, 子进程播放, 父进程录音 p = fork(); if(p < 0) { printf("fork error!!!\n"); goto out; } if(p==0) { char *pbuf; int size,period_bytes; period_bytes = snd_pcm_frames_to_bytes(playback_handle,period_frames); pbuf = malloc(period_bytes); int i = 0; for(; i<100; i++) { printf("[%s %d]times = %d\n",__FILE__,__LINE__,i); lseek(pfd, 0, SEEK_SET); while( size = read(pfd, pbuf, period_bytes)) { //解决最后一个周期数据问题 if(size < period_bytes) { memset(pbuf+size, 0, period_bytes-size); } //size2frames = snd_pcm_bytes_to_frames(playback_handle,size); size2frames = period_frames; //向PCM写入数据，播放 err = snd_pcm_writei(playback_handle, pbuf, size2frames); if(err == -EPIPE) { snd_pcm_prepare(playback_handle); fprintf(stderr, "<<< snd_pcm_writei --> Buffer Underrun >>> \n"); err = snd_pcm_writei(playback_handle, pbuf, size2frames); if(err != size2frames) { printf("write to audio interface failede err:%d (size2frames:%d)\n",err,size2frames); free(pbuf); close(pfd); exit(-1); } } else if(err != size2frames) { printf("write to audio interface failede err:%d (size2frames:%d)\n",err,size2frames); free(pbuf); close(pfd); exit(-1); } //printf("process:playback wrote %d frames\n",size2frames); usleep(100); } } free(pbuf); close(pfd); sleep(1); //等待一下，给点时间父进程录音 exit(0); } char *cbuf; const int frames_size = snd_pcm_frames_to_bytes(capture_handle,period_frames); cbuf = malloc(frames_size); memset(cbuf, 0, frames_size); //打开录音的保存文件 cfd = open(CAPTURE_FINE,O_RDWR | O_TRUNC | O_CREAT,0644); if(cfd < 0){ printf("open %s error!!!\n",CAPTURE_FINE); goto out; } while(waitpid(p, NULL, WNOHANG) == 0) { //查看一下子进程是否已经退出 //向PCM读一周期数据 if((size2frames = snd_pcm_readi(capture_handle, cbuf, period_frames)) < 0) { printf("read from audio interface failed (%d)\n",size2frames); free(cbuf); close(cfd); goto out; } //printf("--process:capture read %d frames\n",size2frames); write(cfd,cbuf,snd_pcm_frames_to_bytes(capture_handle,size2frames)); memset(cbuf,0,frames_size); usleep(100); } free(cbuf); close(cfd); out: snd_pcm_close(playback_handle); snd_pcm_close(capture_handle); printf("program finish ...\n"); return 0; }

复制上面代码保存为alsa-capture-playback.c，然后参考下面命令编译：

aarch64-mix210-linux-gcc alsa-capture-playback.c -I /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/include/ -L /usr/lib/alsa-lib-1.2.10/lib/ -l asound -lpthread -ldl -lm -o alsa-capture-playback 4.2 运行程序 alsa-capture-playback

首先，在开发板插入驱动，参考上面 2.2 节；

其次，复制alsa-lib交叉编译生成的 /usr/lib/alsa-lib-1.2.3.2/share/alsa/alsa.conf 文件到开发板同样的路径；

最后，复制应用程序 alsa-capture-playback 和任意 48KHZ的双通道16bit的pcm文件 48000Hz-16bit-2ch-ChengDu.pcm到开发板任一目录，执行alsa-capture-playback；

顺利执行的话，可以在耳机听到播放的pcm文件声音，并且执行的目录下会生成record.pcm。我使用的pcm文件是48KHZ的双通道16bit的，点击 下载链接 可以下载，音频打开如下图：

五、总结

本篇文章介绍了在Linux开发板使用ALSA架构播放usb耳机声音的实例，包括了：编译安装ALSA驱动、交叉编译alsa-lib、实现ALSA应用层程序。 如果文章有帮助的话，点赞👍、收藏⭐，支持一波，谢谢 😁😁😁