18-ALSA用户空间编程
17.4.6 ALSA用户空间编程
ALSA驱动的声卡在用户空间不宜直接使用文件接口，而应使用alsa-lib，代码清单17.26所示为基于ALSA音频驱动的最简单的播放应用程序。
代码清单17.26 ALSA用户空间播放程序
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <alsa/asoundlib.h>
4
5 main(int argc, char *argv[])
6 {
7 int i;
8 int err;
9 short buf[128];
10 snd_pcm_t playback_handle; / PCM设备句柄*/
11 snd_pcm_hw_params_t hw_params; / 硬件信息和PCM流配置*/
12 / 打开PCM，最后一个参数为0意味着标准配置/
13 if ((err = snd_pcm_open(&playback_handle, argv[1], SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0)
14 ) < 0) {
15 fprintf(stderr, "cannot open audio device %s (%s)\n", argv[1], snd_strerror
16 (err));
17 exit(1);
18 }
19 / 分配snd_pcm_hw_params_t结构体/
20 if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params)) < 0) {
21 fprintf(stderr, "cannot allocate hardware parameter structure (%s)\n",
22 snd_strerror(err));
23 exit(1);
24 }
25 / 初始化hw_params /
26 if ((err = snd_pcm_hw_params_any(playback_handle, hw_params)) < 0) {
27 fprintf(stderr, "cannot initialize hardware parameter structure (%s)\n",
28 snd_strerror(err));
29 exit(1);
30 }
31 / 初始化访问权限/
32 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access(playback_handle, hw_params,
33 SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) {
34 fprintf(stderr, "cannot set access type (%s)\n", snd_strerror(err));
35 exit(1);
36 }
37 / 初始化采样格式/
38 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format(playback_handle, hw_params,
39 SND_PCM_FORMAT_S16_LE)) < 0) {
40 fprintf(stderr, "cannot set sample format (%s)\n", snd_strerror(err));
41 exit(1);
42 }
43 / 设置采样率，如果硬件不支持我们设置的采样率，将使用最接近的/
44 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(playback_handle, hw_params, 44100,
45 0)) < 0) {
46 fprintf(stderr, "cannot set sample rate (%s)\n", snd_strerror(err));
47 exit(1);
48 }
49 / 设置通道数量/
50 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(playback_handle, hw_params, 2)) < 0) {
51 fprintf(stderr, "cannot set channel count (%s)\n", snd_strerror(err));
52 exit(1);
53 }
54 / 设置hw_params /
55 if ((err = snd_pcm_hw_params(playback_handle, hw_params)) < 0) {
56 fprintf(stderr, "cannot set parameters (%s)\n", snd_strerror(err));
57 exit(1);
58 }
59 / 释放分配的snd_pcm_hw_params_t结构体/
60 snd_pcm_hw_params_free(hw_params);
61 / 完成硬件参数设置，使设备准备好/
62 if ((err = snd_pcm_prepare(playback_handle)) < 0) {
63 fprintf(stderr, "cannot prepare audio interface for use (%s)\n",
64 snd_strerror(err));
65 exit(1);
66 }
67
68 for (i = 0; i < 10; ++i) {
69 / 写音频数据到PCM设备/
70 if ((err = snd_pcm_writei(playback_handle, buf, 128)) != 128) {
71 fprintf(stderr, "write to audio interface failed (%s)\n", snd_strerror
72 (err));
73 exit(1);
74 }
75 }
76 / 关闭PCM设备句柄/
77 snd_pcm_close(playback_handle);
78 exit(0);
79 }
由上述代码可以看出，ALSA用户空间编程的流程与17.3.4小节给出的OSS驱动用户空间编程的流程基本是一致的，都经过了“打开―设置参数―读写音频数据”的过程，不同在于OSS打开的是设备文件，设置参数使用的是ioctl()系统调用，读写音频数据使用的是read()、write()文件API，而ALSA则全部使用alsa-lib中的API。
把上述代码第70行的snd_pcm_writei()函数替换为snd_pcm_readi()，变成了一个最简单的录音程序。
代码清单17.27的程序打开一个音频接口，配置它为立体声、16位、44.1kHz采样和基于interleave的读写。它阻塞等待直接接口准备好接收放音数据，这时候将数据复制到缓冲区。这种设计方法使得程序很容易移植到类似JACK、LADSPA、Coreaudio、VST等callback机制驱动的系统。
代码清单17.27 ALSA用户空间播放程序（基于“中断”）
1 #include ...
2
3 snd_pcm_t *playback_handle;
4 short buf[4096];
5
6 int playback_callback(snd_pcm_sframes_t nframes)
7 {
8 int err;
9 printf("playback callback called with %u frames\n", nframes);
10 / 填充缓冲区 /
11 if ((err = snd_pcm_writei(playback_handle, buf, nframes)) < 0) {
12 fprintf(stderr, "write failed (%s)\n", snd_strerror(err));
13 }
14
15 return err;
16 }
17
18 main(int argc, char *argv[])
19 {
20
21 snd_pcm_hw_params_t *hw_params;
22 snd_pcm_sw_params_t *sw_params;
23 snd_pcm_sframes_t frames_to_deliver;
24 int nfds;
25 int err;
26 struct pollfd *pfds;
27
28 if ((err = snd_pcm_open(&playback_handle, argv[1], SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0)
29 ) < 0) {
30 ...
31 }
32
33 if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params)) < 0) {
34 ...
35 }
36
37 if ((err = snd_pcm_hw_params_any(playback_handle, hw_params)) < 0) {
38 ...
39 }
40
41 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access(playback_handle, hw_params,
42 SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) {
43 ...
44 }
45
46 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format(playback_handle, hw_params,
47 SND_PCM_FORMAT_S16_LE)) < 0) {
48 ...
49 }
50
51 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(playback_handle, hw_params, 44100,
52 0)) < 0) {
53 ...
54 }
55
56 if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels(playback_handle,hw_params,2))<0) {
57 ...
58 }
59
60 if ((err = snd_pcm_hw_params(playback_handle, hw_params)) < 0) {
61 ...
62 }
63
64 snd_pcm_hw_params_free(hw_params);
65
66 / 告诉ALSA当4096个以上帧可以传递时唤醒我们 /
67 if ((err = snd_pcm_sw_params_malloc(&sw_params)) < 0) {
68 ...
69 }
70 if ((err = snd_pcm_sw_params_current(playback_handle, sw_params)) < 0) {
71 ...
72 }
73 / 设置4096帧传递一次数据 /
74 if ((err = snd_pcm_sw_params_set_avail_min(playback_handle, sw_params, 4096))
75 < 0) {
76 ...
77 }
78 / 一旦有数据就开始播放 /
79 if ((err = snd_pcm_sw_params_set_start_threshold(playback_handle, sw_params,
80 0U)) < 0) {
81 ...
82 }
83 if ((err = snd_pcm_sw_params(playback_handle, sw_params)) < 0) {
84 ...
85 }
86
87 / 每4096帧接口将中断内核，ALSA将很快唤醒本程序 /
88
89 if ((err = snd_pcm_prepare(playback_handle)) < 0) {
90 ...
91 }
92
93 while (1) {
94 / 等待，直到接口准备好传递数据，或者1s超时发生 /
95 if ((err = snd_pcm_wait(playback_handle, 1000)) < 0) {
96 ...
97 }
98
99 / 查出有多少空间可放置playback数据 /
100 if ((frames_to_deliver = snd_pcm_avail_update(playback_handle)) < 0) {
101 if (frames_to_deliver == - EPIPE) {
102 fprintf(stderr, "an xrun occured\n");
103 break;
104 } else {
105 fprintf(stderr, "unknown ALSA avail update return value (%d)\n",
106 frames_to_deliver);
107 break;
108 }
109 }
110
111 frames_to_deliver = frames_to_deliver > 4096 ? 4096 : frames_to_deliver;
112
113 / 传递数据 /
114 if (playback_callback(frames_to_deliver) != frames_to_deliver) {
115 ...
116 }
117 }
118
119 snd_pcm_close(playback_handle);
120 exit(0);
121 }