[[209010]]

最早出現(xiàn)在Linux上的音頻編程接口是OSS(Open Sound System)，它由一套完整的內(nèi)核驅(qū)動程序模塊組成，可以為絕大多數(shù)聲卡提供統(tǒng)一的編程接口。OSS出現(xiàn)的歷史相對較長，這些內(nèi)核模塊中的一部分(OSS/Free)是與Linux內(nèi)核源碼共同免費(fèi)發(fā)布的，另外一些則以二進(jìn)制的形式由4Front Technologies公司提供。由于得到了商業(yè)公司的鼎力支持，OSS已經(jīng)成為在Linux下進(jìn)行音頻編程的事實標(biāo)準(zhǔn)，支持OSS的應(yīng)用程序能夠在絕大多數(shù)聲卡上工作良好。

雖然OSS已經(jīng)非常成熟，但它畢竟是一個沒有完全開放源代碼的商業(yè)產(chǎn)品，ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)恰好彌補(bǔ)了這一空白，它是在Linux下進(jìn)行音頻編程時另一個可供選擇的聲卡驅(qū)動程序。ALSA除了像OSS那樣提供了一組內(nèi)核驅(qū)動程序模塊之外，還專門為簡化應(yīng)用程序的編寫提供了相應(yīng)的函數(shù)庫，與OSS提供的基于ioctl的原始編程接口相比，ALSA函數(shù)庫使用起來要更加方便一些。

ALSA的主要特點有：

1)支持多種聲卡設(shè)備

2)模塊化的內(nèi)核驅(qū)動程序

003)支持SMP和多線程

4)提供應(yīng)用開發(fā)函數(shù)庫

5)兼容OSS應(yīng)用程序

ALSA和OSS最大的不同之處在于ALSA是由志愿者維護(hù)的自由項目，OSS則是由公司提供的商業(yè)產(chǎn)品，因此在對硬件的適應(yīng)程度上OSS要優(yōu)于ALSA，它能夠支持的聲卡種類更多。ALSA雖然不及OSS運(yùn)用得廣泛，但卻具有更加友好編程接口，并且完全兼容于OSS，對應(yīng)用程序員來講無疑是一個更佳的選擇。

兩種音頻編程接口驅(qū)動的組成如下：

1) Linux OSS 音頻設(shè)備驅(qū)動的組成、mixer 接口、dsp 接口及用戶空間編程方法。

2) Linux ALSA 音頻設(shè)備驅(qū)動的組成、card 和組件管理、PCM 設(shè)備、control 接口、AC97 API及用戶空間編程方法。

1. 數(shù)字音頻設(shè)備

目前，手機(jī)、PDA、MP3 等許多嵌入式設(shè)備中包含了數(shù)字音頻設(shè)備，一個典型的數(shù)字音頻系統(tǒng)的電路組成為：嵌入式微控制器/DSP 中集成了PCM、IIS 或AC97 音頻接口，通過這些接口連接外部的音頻編解碼器即可實現(xiàn)聲音的AD 和DA 轉(zhuǎn)換，功放完成模擬信號的放大功能。

音頻編解碼器是數(shù)字音頻系統(tǒng)的核心，衡量它的指標(biāo)主要有：

• 采樣頻率

采樣的過程就是將通常的模擬音頻信號的電信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼0 和1 的過程，這些0 和1 便構(gòu)成了數(shù)字音頻文件。如圖17.2 中的正弦曲線代表原始音頻曲線，方格代表采樣后得到的結(jié)果，二者越吻合說明采樣結(jié)果越好。采樣頻率是每秒鐘的采樣次數(shù)，我們常說的 44.1kHz 采樣頻率就是每秒鐘采樣44100 次。理論上采樣頻率越高，轉(zhuǎn)換精度越高，目前主流的采樣頻率是48kHz。

• 量化精度

量化精度是指對采樣數(shù)據(jù)分析的精度，比如24bit 量化精度就是是將標(biāo)準(zhǔn)電平信號按照2 的24 次方進(jìn)行分析，也就是說將圖17.2 中的縱坐標(biāo)等分為224 等分。量化精度越高，聲音就越逼真。

2. 音頻設(shè)備硬件接口

2.1 PCM 接口

針對不同的數(shù)字音頻子系統(tǒng)，出現(xiàn)了幾種微處理器或DSP 與音頻器件間用于數(shù)字轉(zhuǎn)換的接口。最簡單的音頻接口是PCM(脈沖編碼調(diào)制)接口，該接口由時鐘脈沖(BCLK)、幀同步信號(FS)及接收數(shù)據(jù)(DR)和發(fā)送數(shù)據(jù)(DX)組成。在FS 信號的上升沿，數(shù)據(jù)傳輸從MSB(Most Significant Bit)字開始，F(xiàn)S 頻率等于采樣率。FS 信號之后開始數(shù)據(jù)字的傳輸，單個的數(shù)據(jù)位按順序進(jìn)行傳輸，1 個時鐘周期傳輸1 個數(shù)據(jù)字。發(fā)送MSB 時，信號的等級首先降到最低，以避免在不同終端的接口使用不同的數(shù)據(jù)方案時造成MSB 的丟失。PCM 接口很容易實現(xiàn)，原則上能夠支持任何數(shù)據(jù)方案和任何采樣率，但需要每個音頻通道獲得一個獨立的數(shù)據(jù)隊列。

2.2 IIS 接口

IIS 接口(Inter-IC Sound)在20 世紀(jì)80 年代首先被飛利浦用于消費(fèi)音頻，并在一個稱為LRCLK(Left/RightCLOCK)的信號機(jī)制中經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換，將兩路音頻信號變成單一的數(shù)據(jù)隊列。當(dāng)LRCLK 為高時，左聲道數(shù)據(jù)被傳輸;LRCLK 為低時，右聲道數(shù)據(jù)被傳輸。與PCM 相比，IIS 更適合于立體聲系統(tǒng)。對于多通道系統(tǒng)，在同樣的BCLK 和LRCLK 條件下，并行執(zhí)行幾個數(shù)據(jù)隊列也是可能的。

2.3 AC97 接口

AC'97(Audio Codec 1997)是以Intel 為首的五個PC 廠商Intel、Creative Labs、NS、Analog Device與Yamaha 共同提出的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。與PCM 和IIS 不同，AC'97 不只是一種數(shù)據(jù)格式，用于音頻編碼的內(nèi)部架構(gòu)規(guī)格，它還具有控制功能。AC'97 采用AC-Link 與外部的編解碼器相連，AC-Link 接口包括位時鐘(BITCLK)、同步信號校正(SYNC)和從編碼到處理器及從處理器中解碼(SDATDIN 與SDATAOUT)的數(shù)據(jù)隊列。AC'97數(shù)據(jù)幀以SYNC 脈沖開始，包括12 個20 位時間段(時間段為標(biāo)準(zhǔn)中定義的不同的目的服務(wù))及16 位“tag”段，共計256 個數(shù)據(jù)序列。例如，時間段“1”和“2”用于訪問編碼的控制寄存器，而時間段“3”和“4”分別負(fù)載左、右兩個音頻通道。“tag”段表示其他段中哪一個包含有效數(shù)據(jù)。把幀分成時間段使傳輸控制信號和音頻數(shù)據(jù)僅通過4 根線到達(dá)9 個音頻通道或轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)流成為可能。與具有分離控制接口的IIS方案相比，AC'97 明顯減少了整體管腳數(shù)。

PCM、IIS 和AC97 各有其優(yōu)點和應(yīng)用范圍，例如在CD、MD、MP3 隨身聽多采用IIS 接口，移動電話會采用PCM 接口，具有音頻功能的PDA 則多使用和PC 一樣的AC'97 編碼格式。

3. Linux OSS 音頻設(shè)備驅(qū)動及應(yīng)用編程

3.1 OSS 驅(qū)動的組成

OSS 標(biāo)準(zhǔn)中有2 個最基本的音頻設(shè)備：mixer(混音器)和DSP(數(shù)字信號處理器)。

在聲卡的硬件電路中，mixer 是一個很重要的組成部分，它的作用是將多個信號組合或者疊加在一起，對于不同的聲卡來說，其混音器的作用可能各不相同。OSS 驅(qū)動中，/dev/mixer 設(shè)備文件是應(yīng)用程序?qū)ixer進(jìn)行操作的軟件接口。

混音器電路通常由兩個部分組成：輸入混音器(input mixer)和輸出混音器(output mixer)。

輸入混音器負(fù)責(zé)從多個不同的信號源接收模擬信號，這些信號源有時也被稱為混音通道或者混音設(shè)備。模擬信號通過增益控制器和由軟件控制的音量調(diào)節(jié)器后，在不同的混音通道中進(jìn)行級別(level)調(diào)制，然后被送到輸入混音器中進(jìn)行聲音的合成?；煲羝魃系碾娮娱_關(guān)可以控制哪些通道中有信號與混音器相連，有些聲卡只允許連接一個混音通道作為錄音的音源，而有些聲卡則允許對混音通道做任意的連接。經(jīng)過輸入混音器處理后的信號仍然為模擬信號，它們將被送到A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。

輸出混音器的工作原理與輸入混音器類似，同樣也有多個信號源與混音器相連，并且事先都經(jīng)過了增益調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出混音器對所有的模擬信號進(jìn)行了混合之后，通常還會有一個總控增益調(diào)節(jié)器來控制輸出聲音的大小，此外還有一些音調(diào)控制器來調(diào)節(jié)輸出聲音的音調(diào)。經(jīng)過輸出混音器處理后的信號也是模擬信號，它們最終會被送給喇叭或者其它的模擬輸出設(shè)備。對混音器的編程包括如何設(shè)置增益控制器的級別，以及怎樣在不同的音源間進(jìn)行切換，這些操作通常來講是不連續(xù)的，而且不會像錄音或者放音那樣需要占用大量的計算機(jī)資源。

由于混音器的操作不符合典型的讀/寫操作模式，因此除了open()和close()兩個系統(tǒng)調(diào)用之外，大部分的操作都是通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來完成的。與/dev/dsp 不同，/dev/mixer 允許多個應(yīng)用程序同時訪問，并且混音器的設(shè)置值會一直保持到對應(yīng)的設(shè)備文件被關(guān)閉為止。DSP 也稱為編解碼器，實現(xiàn)錄音(錄音)和放音(播放)，其對應(yīng)的設(shè)備文件是/dev/dsp 或/dev/sound/dsp。

OSS 聲卡驅(qū)動程序提供的/dev/dsp 是用于數(shù)字采樣和數(shù)字錄音的設(shè)備文件，向該設(shè)備寫數(shù)據(jù)即意味著激活聲卡上的D/A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行放音，而向該設(shè)備讀數(shù)據(jù)則意味著激活聲卡上的A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行錄音。在從DSP 設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時，從聲卡輸入的模擬信號經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字采樣后的樣本，保存在聲卡驅(qū)動程序的內(nèi)核緩沖區(qū)中，當(dāng)應(yīng)用程序通過 read()系統(tǒng)調(diào)用從聲卡讀取數(shù)據(jù)時，保存在內(nèi)核緩沖區(qū)中的數(shù)字采樣結(jié)果將被復(fù)制到應(yīng)用程序所指定的用戶緩沖區(qū)中。需要指出的是，聲卡采樣頻率是由內(nèi)核中的驅(qū)動程序所決定的，而不取決于應(yīng)用程序從聲卡讀取數(shù)據(jù)的速度。如果應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)的速度過慢，以致低于聲卡的采樣頻率，那么多余的數(shù)據(jù)將會被丟棄(即overflow);如果讀取數(shù)據(jù)的速度過快，以致高于聲卡的采樣頻率，那么聲卡驅(qū)動程序?qū)枞切┱埱髷?shù)據(jù)的應(yīng)用程序，直到新的數(shù)據(jù)到來為止。在向DSP 設(shè)備寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號會經(jīng)過D/A 轉(zhuǎn)換器變成模擬信號，然后產(chǎn)生出聲音。應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度應(yīng)該至少等于聲卡的采樣頻率，過慢會產(chǎn)生聲音暫?；蛘咄ｎD的現(xiàn)象(即underflow)。如果用戶寫入過快的話，它會被內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序阻塞，直到硬件有能力處理新的數(shù)據(jù)為止。

與其它設(shè)備有所不同，聲卡通常不需要支持非阻塞(non-blocking)的I/O 操作。即便內(nèi)核OSS 驅(qū)動提供了非阻塞的I/O 支持，用戶空間也不宜采用。無論是從聲卡讀取數(shù)據(jù)，或是向聲卡寫入數(shù)據(jù)，事實上都具有特定的格式(format)，如無符號8 位、單聲道、8KHz 采樣率，如果默認(rèn)值無法達(dá)到要求，可以通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來改變它們。通常說來，在應(yīng)用程序中打開設(shè)備文件/dev/dsp 之后，接下去就應(yīng)該為其設(shè)置恰當(dāng)?shù)母袷剑缓蟛拍軓穆暱ㄗx取或者寫入數(shù)據(jù)。

3.2 mixer 接口

int register_sound_mixer(struct file_operations *fops, int dev);

上述函數(shù)用于注冊1 個混音器，第1 個參數(shù)fops 即是文件操作接口，第2 個參數(shù)dev 是設(shè)備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1 個設(shè)備編號。mixer 是1 個典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實現(xiàn)file_operations 中的open()、ioctl()等函數(shù)。mixer 接口file_operations 中的最重要函數(shù)是ioctl()，它實現(xiàn)混音器的不同IO 控制命令，下面的代碼清單給出了1 個ioctl()的范例。

mixer()接口ioctl()函數(shù)范例：

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static int mixdev_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)   
{   
 ...   
 switch (cmd)   
 {   
 case SOUND_MIXER_READ_MIC:   
 ...   
 case SOUND_MIXER_WRITE_MIC:   
 ...   
 case SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC:   
 ...   
 case SOUND_MIXER_WRITE_MUTE:   
 ...   
 }   
 ...   
 return mixer_ioctl(codec, cmd, arg);   
}    

3.3 DSP 接口

int register_sound_dsp(struct file_operations *fops, int dev); 

上述函數(shù)與register_sound_mixer()類似，它用于注冊1 個dsp 設(shè)備，第1 個參數(shù)fops 即是文件操作接口，第2 個參數(shù)dev 是設(shè)備編號，如果填入-1，則系統(tǒng)自動分配1 個設(shè)備編號。dsp 也是1 個典型的字符設(shè)備，因此編碼的主要工作是實現(xiàn)file_operations 中的read()、write()、ioctl()等函數(shù)。dsp 接口file_operations 中的read()和write()函數(shù)非常重要，read()函數(shù)從音頻控制器中獲取錄音數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)并拷貝到用戶空間，write()函數(shù)從用戶空間拷貝音頻數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間緩沖區(qū)并最終發(fā)送到音頻控制器。

dsp 接口file_operations 中的ioctl()函數(shù)處理對采樣率、量化精度、DMA 緩沖區(qū)塊大小等參數(shù)設(shè)置IO控制命令的處理。在數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)拷貝到音頻控制器的過程中，通常會使用DMA，DMA對聲卡而言非常重要。例如，在放音時，驅(qū)動設(shè)置完DMA 控制器的源數(shù)據(jù)地址(內(nèi)存中DMA 緩沖區(qū))、目的地址(音頻控制器FIFO)和DMA 的數(shù)據(jù)長度，DMA 控制器會自動發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)填充FIFO，直到發(fā)送完相應(yīng)的數(shù)據(jù)長度后才中斷一次。

在OSS 驅(qū)動中，建立存放音頻數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖區(qū)(ring buffer)通常是值得推薦的方法。此外，在OSS 驅(qū)動中，一般會將1 個較大的DMA 緩沖區(qū)分成若干個大小相同的塊(這些塊也被稱為“段”，即fragment)，驅(qū)動程序使用DMA 每次在聲音緩沖區(qū)和聲卡之間搬移一個fragment。在用戶空間，可以使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來調(diào)整塊的大小和個數(shù)。除了read()、write()和ioctl()外，dsp 接口的poll()函數(shù)通常也需要被實現(xiàn)，以向用戶反饋目前能否讀寫DMA 緩沖區(qū)。在OSS 驅(qū)動初始化過程中，會調(diào)用register_sound_dsp()和register_sound_mixer()注冊dsp 和mixer 設(shè)備;在模塊卸載的時候，調(diào)用的代碼如下：

OSS 驅(qū)動初始化注冊dsp 和mixer設(shè)備：

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static int myoss_init(void)   
{   
    struct oss_state *s = &myoss_state;   
    ...   
    //注冊dsp 設(shè)備   
    if ((audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&xxx_audio_fops, - 1)) < 0)   
         goto err_dev1;   
    //注冊mixer 設(shè)備   
    if ((audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&xxx_mixer_fops, - 1)) < 0)   
         goto err_dev2;   
    ...   
}   
   
void __exit xxx_exit(void)   
{   
    //注銷dsp 和mixer 設(shè)備接口   
    unregister_sound_dsp(audio_dev_dsp);   
    unregister_sound_mixer(audio_dev_mixer);   
    ...   
}    

3.4 OSS 用戶空間編程

1、DSP 編程

對OSS 驅(qū)動聲卡的編程使用Linux 文件接口函數(shù)，DSP 接口的操作一般包括如下幾個步驟：

① 打開設(shè)備文件/dev/dsp

采用何種模式對聲卡進(jìn)行操作也必須在打開設(shè)備時指定，對于不支持全雙工的聲卡來說，應(yīng)該使用只讀或者只寫的方式打開，只有那些支持全雙工的聲卡，才能以讀寫的方式打開，這還依賴于驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)。Linux 允許應(yīng)用程序多次打開或者關(guān)閉與聲卡對應(yīng)的設(shè)備文件，從而能夠很方便地在放音狀態(tài)和錄音狀態(tài)之間進(jìn)行切換。

② 如果有需要，設(shè)置緩沖區(qū)大小

運(yùn)行在Linux 內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序?qū)ｉT維護(hù)了一個緩沖區(qū)，其大小會影響到放音和錄音時的效果，使用ioctl()系統(tǒng)調(diào)用可以對它的尺寸進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置。調(diào)節(jié)驅(qū)動程序中緩沖區(qū)大小的操作不是必須的，如果沒有特殊的要求，一般采用默認(rèn)的緩沖區(qū)大小也就可以了。如果想設(shè)置緩沖區(qū)的大小，則通常應(yīng)緊跟在設(shè)備

文件打開之后，這是因為對聲卡的其它操作有可能會導(dǎo)致驅(qū)動程序無法再修改其緩沖區(qū)的大小。

③ 設(shè)置聲道(channel)數(shù)量

根據(jù)硬件設(shè)備和驅(qū)動程序的具體情況，可以設(shè)置為單聲道或者立體聲。

④ 設(shè)置采樣格式和采樣頻率

采樣格式包括AFMT_U8(無符號8 位)、AFMT_S8(有符號8 位)、AFMT_U16_LE(小端模式，無符號16 位)、AFMT_U16_BE(大端模式，無符號16 位)、AFMT_MPEG、AFMT_AC3 等。使用SNDCTL_DSP_SETFMT IO 控制命令可以設(shè)置采樣格式。對于大多數(shù)聲卡來說，其支持的采樣頻率范圍一般為5kHz 到44.1kHz 或者48kHz，但并不意味著該范圍內(nèi)的所有連續(xù)頻率都會被硬件支持，在Linux 下進(jìn)行音頻編程時最常用到的幾種采樣頻率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz 和44100Hz。使用SNDCTL_DSP_SPEED IO 控制命令可以設(shè)置采樣頻率。

⑤ 讀寫/dev/dsp 實現(xiàn)播放或錄音

下面代碼實現(xiàn)了利用/dev/dsp 接口進(jìn)行聲音錄制和播放的過程，它的功能是先錄制幾秒鐘音頻數(shù)據(jù)，將其存放在內(nèi)存緩沖區(qū)中，然后再進(jìn)行放音。

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#include <unistd.h>   
 #include <fcntl.h>   
 #include <sys/types.h>   
 #include <sys/ioctl.h>   
 #include <stdlib.h>   
 #include <stdio.h>   
 #include <linux/soundcard.h>   
 #define LENGTH 3   /* 存儲秒數(shù) */   
 #define RATE 8000  /* 采樣頻率 */   
 #define SIZE 8     /* 量化位數(shù) */   
 #define CHANNELS 1 /* 聲道數(shù)目 */   
 /* 用于保存數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩沖區(qū) */   
 unsigned char buf[LENGTH *RATE * SIZE * CHANNELS / 8];   
   
 int main()   
 {   
   int fd; /* 聲音設(shè)備的文件描述符 */   
   int arg; /* 用于ioctl 調(diào)用的參數(shù) */   
   int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */   
      
   /* 打開聲音設(shè)備 */   
   fd = open("/dev/dsp", O_RDWR);   
   if (fd < 0)   
   {   
      perror("open of /dev/dsp failed");   
      exit(1);   
   }   
   /* 設(shè)置采樣時的量化位數(shù) */   
   arg = SIZE;   
   status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_BITS, &arg);   
   if (status == - 1)   
     perror("SOUND_PCM_WRITE_BITS ioctl failed");   
    
   if (arg != SIZE)   
      perror("unable to set sample size");   
   
   /* 設(shè)置采樣時的通道數(shù)目 */   
   arg = CHANNELS;   
   status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS, &arg);   
   if (status == - 1)   
      perror("SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS ioctl failed");   
   if (arg != CHANNELS)   
      perror("unable to set number of channels");   
   
   /* 設(shè)置采樣率 */   
   arg = RATE;   
   status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_RATE, &arg);   
   if (status == - 1)   
      perror("SOUND_PCM_WRITE_WRITE ioctl failed");   
    
   /* 循環(huán)，直到按下Control-C */   
   while (1)   
   {   
      printf("Say something:\n");   
      status = read(fd, buf, sizeof(buf)); /* 錄音 */   
      if (status != sizeof(buf))   
         perror("read wrong number of bytes");   
    
      printf("You said:\n");   
      status = write(fd, buf, sizeof(buf)); /* 放音 */   
      if (status != sizeof(buf))   
         perror("wrote wrong number of bytes");   
         
      /* 在繼續(xù)錄音前等待放音結(jié)束 */   
      status = ioctl(fd, SOUND_PCM_SYNC, 0);   
      if (status == - 1)   
         perror("SOUND_PCM_SYNC ioctl failed");   
   }   
}    

2、mixer 編程

聲卡上的混音器由多個混音通道組成，它們可以通過驅(qū)動程序提供的設(shè)備文件/dev/mixer 進(jìn)行編程。對混音器的操作一般都通過ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來完成，所有控制命令都以SOUND_MIXER 或者M(jìn)IXER 開頭，下表列出了常用的混音器控制命令。

命 令 作 用

SOUND_MIXER_VOLUME 主音量調(diào)節(jié)

SOUND_MIXER_BASS 低音控制

SOUND_MIXER_TREBLE 高音控制

SOUND_MIXER_SYNTH FM 合成器

SOUND_MIXER_PCM 主D/A 轉(zhuǎn)換器

SOUND_MIXER_SPEAKER PC 喇叭

SOUND_MIXER_LINE 音頻線輸入

SOUND_MIXER_MIC 麥克風(fēng)輸入

SOUND_MIXER_CD CD 輸入

SOUND_MIXER_IMIX 放音音量

SOUND_MIXER_ALTPCM 從D/A 轉(zhuǎn)換器

SOUND_MIXER_RECLEV 錄音音量

SOUND_MIXER_IGAIN 輸入增益

SOUND_MIXER_OGAIN 輸出增益

SOUND_MIXER_LINE1 聲卡的第1 輸入

SOUND_MIXER_LINE2 聲卡的第2 輸入

SOUND_MIXER_LINE3 聲卡的第3 輸入

對聲卡的輸入增益和輸出增益進(jìn)行調(diào)節(jié)是混音器的一個主要作用，目前大部分聲卡采用的是8 位或者16 位的增益控制器，聲卡驅(qū)動程序會將它們變換成百分比的形式，也就是說無論是輸入增益還是輸出增益，其取值范圍都是從0 到100。

• SOUND_MIXER_READ

在進(jìn)行混音器編程時，可以使用 SOUND_MIXER_READ 宏來讀取混音通道的增益大小，例如如下代碼可以獲得麥克風(fēng)的輸入增益：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol); 

對于只有一個混音通道的單聲道設(shè)備來說，返回的增益大小保存在低位字節(jié)中。而對于支持多個混音通道的雙聲道設(shè)備來說，返回的增益大小實際上包括兩個部分，分別代表左、右兩個聲道的值，其中低位字節(jié)保存左聲道的音量，而高位字節(jié)則保存右聲道的音量。下面的代碼可以從返回值中依次提取左右聲道的增益大?。?/p>

int left, right; 
 
left = vol & 0xff; 
 
right = (vol & 0xff00) >> 8;  

• SOUND_MIXER_WRITE

如果想設(shè)置混音通道的增益大小，則可以通過SOUND_MIXER_WRITE 宏來實現(xiàn)，例如下面的語句可以用來設(shè)置麥克風(fēng)的輸入增益： 

vol = (right << 8) + left; 
 
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);  

• 查詢Mixer信息

聲卡驅(qū)動程序提供了多個ioctl()系統(tǒng)調(diào)用來獲得混音器的信息，它們通常返回一個整型的位掩碼，其中每一位分別代表一個特定的混音通道，如果相應(yīng)的位為1，則說明與之對應(yīng)的混音通道是可用的。通過 SOUND_MIXER_READ_DEVMASK 返回的位掩碼查詢出能夠被聲卡支持的每一個混音通道，而通過SOUND_MIXER_READ_RECMAS 返回的位掩碼則可以查詢出能夠被當(dāng)作錄音源的每一個通道。例如，如下代碼可用來檢查CD 輸入是否是一個有效的混音通道：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask); 
 
if (devmask & SOUND_MIXER_CD) 
 
printf("The CD input is supported");  

如下代碼可用來檢查CD 輸入是否是一個有效的錄音源：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask); 
 
if (recmask & SOUND_MIXER_CD) 
 
printf("The CD input can be a recording source");  

大多數(shù)聲卡提供了多個錄音源，通過 SOUND_MIXER_READ_RECSRC 可以查詢出當(dāng)前正在使用的錄音源，同一時刻可使用2個或2個以上的錄音源，具體由聲卡硬件本身決定。相應(yīng)地，使用 SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以設(shè)置聲卡當(dāng)前使用的錄音源，如下代碼可以將CD輸入作為聲卡的錄音源使用：

devmask = SOUND_MIXER_CD; 
 
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC, &devmask);  

此外，所有的混音通道都有單聲道和雙聲道的區(qū)別，如果需要知道哪些混音通道提供了對立體聲的支持，可以通過SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS 來獲得。

以下代碼實現(xiàn)了利用/dev/mixer 接口對混音器進(jìn)行編程的過程，該程序可對各種混音通道的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。

[cpp] view plain copy

#include <unistd.h>   
#include <stdlib.h>   
#include <stdio.h>   
#include <sys/ioctl.h>   
#include <fcntl.h>   
#include <linux/soundcard.h>   
   
/* 用來存儲所有可用混音設(shè)備的名稱 */   
const char *sound_device_names[] = SOUND_DEVICE_NAMES;   
int fd; /* 混音設(shè)備所對應(yīng)的文件描述符 */   
int devmask, stereodevs; /* 混音器信息對應(yīng)的bit 掩碼 */   
char *name;   
   
/* 顯示命令的使用方法及所有可用的混音設(shè)備 */   
void usage()   
{   
   int i;   
   fprintf(stderr, "usage: %s <device> <left-gain%%> <right-gain%%>\n"   
           "%s <device> <gain%%>\n\n""Where <device> is one of:\n", name, name);   
      
   for (i = 0; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES; i++)   
       if ((1 << i) &devmask)   
          /* 只顯示有效的混音設(shè)備 */   
          fprintf(stderr, "%s ", sound_device_names[i]);   
   fprintf(stderr, "\n");   
   exit(1);   
}   
   
int main(int argc, char *argv[])   
{   
   int left, right, level; /* 增益設(shè)置 */   
   int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */   
   int device; /* 選用的混音設(shè)備 */   
   char *dev; /* 混音設(shè)備的名稱 */   
   int i;   
   name = argv[0];   
   
   /* 以只讀方式打開混音設(shè)備 */   
   fd = open("/dev/mixer", O_RDONLY);   
   if (fd == - 1)   
   {   
      perror("unable to open /dev/mixer");   
      exit(1);   
   }   
   
   /* 獲得所需要的信息 */   
   status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);   
   if (status == - 1)   
      perror("SOUND_MIXER_READ_DEVMASK ioctl failed");   
      
   status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS, &stereodevs);   
   if (status == - 1)   
       perror("SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS ioctl failed");   
   /* 檢查用戶輸入 */   
   if (argc != 3 && argc != 4)   
   usage();   
      
   /* 保存用戶輸入的混音器名稱 */   
   dev = argv[1];   
      
   /* 確定即將用到的混音設(shè)備 */   
   for (i = 0; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES; i++)   
   if (((1 << i) &devmask) && !strcmp(dev, sound_device_names[i]))   
      break;   
   if (i == SOUND_MIXER_NRDEVICES)   
   {   
      /* 沒有找到匹配項 */   
      fprintf(stderr, "%s is not a valid mixer device\n", dev);   
      usage();   
   }   
   
   /* 查找到有效的混音設(shè)備 */   
  device = i;   
  /* 獲取增益值 */   
  if (argc == 4)   
  {   
     /* 左、右聲道均給定 */   
     left = atoi(argv[2]);   
     right = atoi(argv[3]);   
  }   
  else   
  {   
     /* 左、右聲道設(shè)為相等 */   
     left = atoi(argv[2]);   
     right = atoi(argv[2]);   
  }   
   
  /* 對非立體聲設(shè)備給出警告信息 */   
  if ((left != right) && !((1 << i) &stereodevs))   
  {   
     fprintf(stderr, "warning: %s is not a stereo device\n", dev);   
  }   
   
  /* 將兩個聲道的值合到同一變量中 */   
  level = (right << 8) + left;   
   
  /* 設(shè)置增益 */   
  status = ioctl(fd, MIXER_WRITE(device), &level);   
  if (status == - 1)   
  {   
     perror("MIXER_WRITE ioctl failed");   
     exit(1);   
  }   
  /* 獲得從驅(qū)動返回的左右聲道的增益 */   
  left = level &0xff;   
  right = (level &0xff00) >> 8;   
   
  /* 顯示實際設(shè)置的增益 */   
  fprintf(stderr, "%s gain set to %d%% / %d%%\n", dev, left, right);   
   
  /* 關(guān)閉混音設(shè)備 */   
  close(fd);   
  return 0;   
}    

編譯上述程序為可執(zhí)行文件mixer，執(zhí)行./mixer <device> <left-gain%> <right-gain%>或./mixer<device> <gain%>可設(shè)置增益，device 可以是vol、pcm、speaker、line、mic、cd、igain、line1、phin、video。