http://blog.csdn.net/q553716434/article/details/7881552

period(周期):硬件中中斷間的間隔時(shí)間。它表示輸入延時(shí)。
聲卡接口中有一個(gè)指針來(lái)指示聲卡硬件緩存區(qū)中當(dāng)前的讀寫位置。只要接口在運(yùn)行，這個(gè)指針將循環(huán)地指向緩存區(qū)中的某個(gè)位置。
frame size?= sizeof(one sample) * nChannels
alsa中配置的緩存(buffer)和周期(size)大小在runtime中是以幀(frames)形式存儲(chǔ)的。
period_bytes?= frames_to_bytes(runtime, runtime->period_size);
bytes_to_frames()

The period and buffer sizes are not dependent on the sample format because they are measured in frames; you do not need to change them.

ALSA聲音編程介紹
ALSA表示高級(jí)Linux聲音體系結(jié)構(gòu)(Advanced Linux Sound Architecture)。它由一系列內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用程序編譯接口(API)以及支持Linux下聲音的實(shí)用程序組成。這篇文章里，我將簡(jiǎn)單介紹ALSA項(xiàng)目的基本框架以及它的軟件組成。主要集中介紹PCM接口編程，包括您可以自動(dòng)實(shí)踐的程序示例。

您使用ALSA的原因可能就是因?yàn)樗苄?#xff0c;但它并不是唯一可用的聲音API。如果您想完成低級(jí)的聲音操作，以便能夠最大化地控制聲音并最大化地提高性能，或者如果您使用其它聲音API沒(méi)有的特性，那么ALSA是很好的選擇。如果您已經(jīng)寫了一個(gè)音頻程序，你可能想要為ALSA聲卡驅(qū)動(dòng)添加本地支持。如果您對(duì)音頻不感興趣，只是想播放音頻文件，那么高級(jí)的API將是更好的選擇，比如SDL,OpenAL以及那些桌面環(huán)境提供的工具集。另外，您只能在有ALSA支持的Linux環(huán)境中使用ALSA。

ALSA歷史
ALSA項(xiàng)目發(fā)起的起因是Linux下的聲卡驅(qū)動(dòng)(OSS/Free drivers)沒(méi)有得到積極的維護(hù)。并且落后于新的聲卡技術(shù)。Jaroslav Kysela早先寫了一個(gè)聲卡驅(qū)動(dòng)，并由此開(kāi)始了ALSA項(xiàng)目，隨便，更多的開(kāi)發(fā)者加入到開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中，更多的聲卡得到支持，API的結(jié)構(gòu)也得到了重組。

Linux內(nèi)核2.5在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，ALSA被合并到了官方的源碼樹(shù)中。在發(fā)布內(nèi)核2.6后，ALSA已經(jīng)內(nèi)建在穩(wěn)定的內(nèi)核版本中并將廣泛地使用。

數(shù)字音頻基礎(chǔ)
聲音由變化的氣壓組成。它被麥克風(fēng)這樣的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電子形式。模/數(shù)(ADC)轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)換成離散的樣本值。聲音以固定的時(shí)間間隔被采樣，采樣的速率稱為采樣率。把樣本輸出到數(shù)/模(DAC)轉(zhuǎn)換器，比如擴(kuò)音器，最后轉(zhuǎn)換成原來(lái)的模擬信號(hào)。
樣本大小以位來(lái)表示。樣本大小是影響聲音被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的精確程度的因素之一。另一個(gè)主要的因素是采樣率。奈奎斯特(Nyquist)理論中，只要離散系統(tǒng)的奈奎斯特頻率高于采樣信號(hào)的最高頻率或帶寬，就可以避免混疊現(xiàn)象。

ALSA基礎(chǔ)
ALSA由許多聲卡的聲卡驅(qū)動(dòng)程序組成，同時(shí)它也提供一個(gè)稱為libasound的API庫(kù)。應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者應(yīng)該使用libasound而不是內(nèi)核中的ALSA接口。因?yàn)閘ibasound提供最高級(jí)并且編程方便的編程接口。并且提供一個(gè)設(shè)備邏輯命名功能，這樣開(kāi)發(fā)者甚至不需要知道類似設(shè)備文件這樣的低層接口。相反，OSS/Free驅(qū)動(dòng)是在內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用級(jí)上編程，它要求開(kāi)發(fā)者提供設(shè)備文件名并且利用ioctrl來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。為了向后兼容，ALSA提供內(nèi)核模塊來(lái)模擬OSS，這樣之前的許多在OSS基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序不需要任何改動(dòng)就可以在ALSA上運(yùn)行。另外，libaoss庫(kù)也可以模擬OSS，而它不需要內(nèi)核模塊。
ALSA包含插件功能，使用插件可以擴(kuò)展新的聲卡驅(qū)動(dòng)，包括完全用軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬聲卡。ALSA提供一系列基于命令行的工具集，比如混音器(mixer)，音頻文件播放器(aplay)，以及控制特定聲卡特定屬性的工具。

ALSA體系結(jié)構(gòu)
ALSA API可以分解成以下幾個(gè)主要的接口：
1 控制接口：提供管理聲卡注冊(cè)和請(qǐng)求可用設(shè)備的通用功能
2 PCM接口：管理數(shù)字音頻回放(playback)和錄音(capture)的接口。本文后續(xù)總結(jié)重點(diǎn)放在這個(gè)接口上，因?yàn)樗情_(kāi)發(fā)數(shù)字音頻程序最常用到的接口。
3 Raw MIDI接口:支持MIDI(Musical Instrument Digital Interface),標(biāo)準(zhǔn)的電子樂(lè)器。這些API提供對(duì)聲卡上MIDI總線的訪問(wèn)。這個(gè)原始接口基于MIDI事件工作，由程序員負(fù)責(zé)管理協(xié)議以及時(shí)間處理。
4 定時(shí)器(Timer)接口：為同步音頻事件提供對(duì)聲卡上時(shí)間處理硬件的訪問(wèn)。
5 時(shí)序器(Sequencer)接口
6 混音器(Mixer)接口

設(shè)備命名
API庫(kù)使用邏輯設(shè)備名而不是設(shè)備文件。設(shè)備名字可以是真實(shí)的硬件名字也可以是插件名字。硬件名字使用hw:i,j這樣的格式。其中i是卡號(hào)，j是這塊聲卡上的設(shè)備號(hào)。第一個(gè)聲音設(shè)備是hw:0,0.這個(gè)別名默認(rèn)引用第一塊聲音設(shè)備并且在本文示例中一真會(huì)被用到。插件使用另外的唯一名字。比如plughw:,表示一個(gè)插件，這個(gè)插件不提供對(duì)硬件設(shè)備的訪問(wèn)，而是提供像采樣率轉(zhuǎn)換這樣的軟件特性，硬件本身并不支持這樣的特性。

聲音緩存和數(shù)據(jù)傳輸
每個(gè)聲卡都有一個(gè)硬件緩存區(qū)來(lái)保存記錄下來(lái)的樣本。當(dāng)緩存區(qū)足夠滿時(shí)，聲卡將產(chǎn)生一個(gè)中斷。內(nèi)核聲卡驅(qū)動(dòng)然后使用直接內(nèi)存(DMA)訪問(wèn)通道將樣本傳送到內(nèi)存中的應(yīng)用程序緩存區(qū)。類似地，對(duì)于回放，任何應(yīng)用程序使用DMA將自己的緩存區(qū)數(shù)據(jù)傳送到聲卡的硬件緩存區(qū)中。
這樣硬件緩存區(qū)是環(huán)緩存。也就是說(shuō)當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)緩存區(qū)末尾時(shí)將重新回到緩存區(qū)的起始位置。ALSA維護(hù)一個(gè)指針來(lái)指向硬件緩存以及應(yīng)用程序緩存區(qū)中數(shù)據(jù)操作的當(dāng)前位置。從內(nèi)核外部看，我們只對(duì)應(yīng)用程序的緩存區(qū)感興趣，所以本文只討論應(yīng)用程序緩存區(qū)。

應(yīng)用程序緩存區(qū)的大小可以通過(guò)ALSA庫(kù)函數(shù)調(diào)用來(lái)控制。緩存區(qū)可以很大，一次傳輸操作可能會(huì)導(dǎo)致不可接受的延遲，我們把它稱為延時(shí)(latency)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，ALSA將緩存區(qū)拆分成一系列周期(period)(OSS/Free中叫片斷fragments).ALSA以period為單元來(lái)傳送數(shù)據(jù)。
一個(gè)周期(period)存儲(chǔ)一些幀(frames)。每一幀包含時(shí)間上一個(gè)點(diǎn)所抓取的樣本。對(duì)于立體聲設(shè)備，一個(gè)幀會(huì)包含兩個(gè)信道上的樣本。圖1展示了分解過(guò)程：一個(gè)緩存區(qū)分解成周期，然后是幀，然后是樣本。圖中包含一些假定的數(shù)值。圖中左右信道信息被交替地存儲(chǔ)在一個(gè)幀內(nèi)。這稱為交錯(cuò)(interleaved)模式。在非交錯(cuò)模式中，一個(gè)信道的所有樣本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在另外一個(gè)信道的數(shù)據(jù)之后。

Over and Under Run
當(dāng)一個(gè)聲卡活動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)總是連續(xù)地在硬件緩存區(qū)和應(yīng)用程序緩存區(qū)間傳輸。但是也有例外。在錄音例子中，如果應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)不夠快，循環(huán)緩存區(qū)將會(huì)被新的數(shù)據(jù)覆蓋。這種數(shù)據(jù)的丟失被稱為overrun.在回放例子中，如果應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)到緩存區(qū)中的速度不夠快，緩存區(qū)將會(huì)"餓死"。這樣的錯(cuò)誤被稱為"underrun"。在ALSA文檔中，有時(shí)將這兩種情形統(tǒng)稱為"XRUN"。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)應(yīng)用程序可以最小化XRUN并且可以從中恢復(fù)過(guò)來(lái)。

一個(gè)典型的聲音程序
使用PCM的程序通常類似下面的偽代碼：
打開(kāi)回放或錄音接口
設(shè)置硬件參數(shù)(訪問(wèn)模式，數(shù)據(jù)格式，信道數(shù)，采樣率，等等)
while 有數(shù)據(jù)要被處理：
??? 讀PCM數(shù)據(jù)(錄音)
??? 或 寫PCM數(shù)據(jù)(回放)
關(guān)閉接口

我們將在下文中看到一些可以工作的代碼。我建議您在你的Linux系統(tǒng)上測(cè)試運(yùn)行這些代碼。查看輸出并嘗試修改推薦的代碼。和本文相關(guān)的所有實(shí)例清單可以從FTP中獲取：ftp.ssc.com/pub/lj/listings/issue126/6735.tgz。

Listing 1. Display Some PCM Types and Formats

#include <alsa/asoundlib.h>

int main() {
int val;

printf("ALSA library version: %s\n",
????????? SND_LIB_VERSION_STR);

printf("\nPCM stream types:\n");
for (val = 0; val <= SND_PCM_STREAM_LAST; val++)
??? printf(" %s\n",
????? snd_pcm_stream_name((snd_pcm_stream_t)val));

printf("\nPCM access types:\n");
for (val = 0; val <= SND_PCM_ACCESS_LAST; val++)
??? printf(" %s\n",
????? snd_pcm_access_name((snd_pcm_access_t)val));

printf("\nPCM formats:\n");
for (val = 0; val <= SND_PCM_FORMAT_LAST; val++)
??? if (snd_pcm_format_name((snd_pcm_format_t)val)
????? != NULL)
????? printf(" %s (%s)\n",
??????? snd_pcm_format_name((snd_pcm_format_t)val),
??????? snd_pcm_format_description(
?????????????????????????? (snd_pcm_format_t)val));

printf("\nPCM subformats:\n");
for (val = 0; val <= SND_PCM_SUBFORMAT_LAST;
?????? val++)
??? printf(" %s (%s)\n",
????? snd_pcm_subformat_name((
??????? snd_pcm_subformat_t)val),
????? snd_pcm_subformat_description((
??????? snd_pcm_subformat_t)val));

printf("\nPCM states:\n");
for (val = 0; val <= SND_PCM_STATE_LAST; val++)
??? printf(" %s\n",
?????????? snd_pcm_state_name((snd_pcm_state_t)val));

return 0;
}
清單一顯示了一些ALSA使用的PCM數(shù)據(jù)類型和參數(shù)。首先需要做的是包括頭文件。這些頭文件包含了所有庫(kù)函數(shù)的聲明。其中之一就是顯示ALSA庫(kù)的版本。
這個(gè)程序剩下的部分的迭代一些PCM數(shù)據(jù)類型，以流類型開(kāi)始。ALSA為每次迭代的最后值提供符號(hào)常量名，并且提供功能函數(shù)以顯示某個(gè)特定值的描述字符串。你將會(huì)看到，ALSA支持許多格式，在我的1.0.15版本里，支持多達(dá)36種格式。
這個(gè)程序必須鏈接到alsalib庫(kù)，通過(guò)在編譯時(shí)需要加上-lasound選項(xiàng)。有些alsa庫(kù)函數(shù)使用dlopen函數(shù)以及浮點(diǎn)操作，所以您可能還需要加上-ldl,-lm選項(xiàng)。
下面是該程序的Makefile:
CC=gcc
TARGET=test
SRC=$(wildcard *.c)

OBJECT= ${SRC:.c=.o}
INCLUDES=-I/usr/include/alsa
LDFLAGS=-lasound

all:$(TARGET)

$(OBJECT):$(SRC)
??? $(CC) -c $(INCLUDES) $<

$(TARGET):$(OBJECT)
??? $(CC) -o $@ $< $(LDFLAGS)

.PHONY:clean

clean:
??? @rm -rf $(OBJECT) $(TARGET) *~
????

Listing 2. Opening PCM Device and Setting Parameters

/*

This example opens the default PCM device, sets
some parameters, and then displays the value
of most of the hardware parameters. It does not
perform any sound playback or recording.

*/

/* Use the newer ALSA API */
#define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API

/* All of the ALSA library API is defined
* in this header */
#include <alsa/asoundlib.h>

int main() {
int rc;
snd_pcm_t *handle;
snd_pcm_hw_params_t *params;
unsigned int val, val2;
int dir;
snd_pcm_uframes_t frames;

/* Open PCM device for playback. */
rc = snd_pcm_open(&handle, "default",
??????????????????? SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);
if (rc < 0) {
??? fprintf(stderr,
??????????? "unable to open pcm device: %s\n",
??????????? snd_strerror(rc));
??? exit(1);
}

/* Allocate a hardware parameters object. */
snd_pcm_hw_params_alloca(&params);

/* Fill it in with default values. */
snd_pcm_hw_params_any(handle, params);

/* Set the desired hardware parameters. */

/* Interleaved mode */
snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
????????????????????? SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);

/* Signed 16-bit little-endian format */
snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params,
????????????????????????????? SND_PCM_FORMAT_S16_LE);

/* Two channels (stereo) */
snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, 2);

/* 44100 bits/second sampling rate (CD quality) */
val = 44100;
snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle,
???????????????????????????????? params, &val, &dir);

/* Write the parameters to the driver */
rc = snd_pcm_hw_params(handle, params);
if (rc < 0) {
??? fprintf(stderr,
??????????? "unable to set hw parameters: %s\n",
??????????? snd_strerror(rc));
??? exit(1);
}

/* Display information about the PCM interface */

printf("PCM handle name = '%s'\n",
???????? snd_pcm_name(handle));

printf("PCM state = %s\n",
???????? snd_pcm_state_name(snd_pcm_state(handle)));

snd_pcm_hw_params_get_access(params,
????????????????????????? (snd_pcm_access_t *) &val);
printf("access type = %s\n",
???????? snd_pcm_access_name((snd_pcm_access_t)val));

snd_pcm_hw_params_get_format(params, &val);
printf("format = '%s' (%s)\n",
??? snd_pcm_format_name((snd_pcm_format_t)val),
??? snd_pcm_format_description(
???????????????????????????? (snd_pcm_format_t)val));

snd_pcm_hw_params_get_subformat(params,
??????????????????????? (snd_pcm_subformat_t *)&val);
printf("subformat = '%s' (%s)\n",
??? snd_pcm_subformat_name((snd_pcm_subformat_t)val),
??? snd_pcm_subformat_description(
????????????????????????? (snd_pcm_subformat_t)val));

snd_pcm_hw_params_get_channels(params, &val);
printf("channels = %d\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_rate(params, &val, &dir);
printf("rate = %d bps\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_period_time(params,
??????????????????????????????????? &val, &dir);
printf("period time = %d us\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_period_size(params,
??????????????????????????????????? &frames, &dir);
printf("period size = %d frames\n", (int)frames);

snd_pcm_hw_params_get_buffer_time(params,
??????????????????????????????????? &val, &dir);
printf("buffer time = %d us\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_buffer_size(params,
???????????????????????? (snd_pcm_uframes_t *) &val);
printf("buffer size = %d frames\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_periods(params, &val, &dir);
printf("periods per buffer = %d frames\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_rate_numden(params,
??????????????????????????????????? &val, &val2);
printf("exact rate = %d/%d bps\n", val, val2);

val = snd_pcm_hw_params_get_sbits(params);
printf("significant bits = %d\n", val);

snd_pcm_hw_params_get_tick_time(params,
????????????????????????????????? &val, &dir);
printf("tick time = %d us\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_is_batch(params);
printf("is batch = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_is_block_transfer(params);
printf("is block transfer = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_is_double(params);
printf("is double = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_is_half_duplex(params);
printf("is half duplex = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_is_joint_duplex(params);
printf("is joint duplex = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_can_overrange(params);
printf("can overrange = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_can_mmap_sample_resolution(params);
printf("can mmap = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_can_pause(params);
printf("can pause = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_can_resume(params);
printf("can resume = %d\n", val);

val = snd_pcm_hw_params_can_sync_start(params);
printf("can sync start = %d\n", val);

snd_pcm_close(handle);

return 0;
}

清單2打開(kāi)默認(rèn)的PCM設(shè)備，設(shè)置一些硬件參數(shù)并且打印出最常用的硬件參數(shù)值。它并不做任何回放或錄音的操作。snd_pcm_open打開(kāi)默認(rèn)的PCM設(shè)備并設(shè)置訪問(wèn)模式為PLAYBACK。這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)句柄，這個(gè)句柄保存在第一個(gè)函數(shù)參數(shù)中。該句柄會(huì)在隨后的函數(shù)中用到。像其它函數(shù)一樣，這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)整數(shù)。如果返回值小于0,則代碼函數(shù)調(diào)用出錯(cuò)。如果出錯(cuò)，我們用snd_errstr打開(kāi)錯(cuò)誤信息并退出。
為了設(shè)置音頻流的硬件參數(shù)，我們需要分配一個(gè)類型為snd_pcm_hw_param的變量。分配用到函數(shù)宏snd_pcm_hw_params_alloca。下一步，我們使用函數(shù)snd_pcm_hw_params_any來(lái)初始化這個(gè)變量，傳遞先前打開(kāi)的PCM流句柄。
接下來(lái)，我們調(diào)用API來(lái)設(shè)置我們所需的硬件參數(shù)。這些函數(shù)需要三個(gè)參數(shù)：PCM流句柄，參數(shù)類型，參數(shù)值。我們?cè)O(shè)置流為交錯(cuò)模式，16位的樣本大小，2個(gè)信道，44100bps的采樣率。對(duì)于采樣率而言，聲音硬件并不一定就精確地支持我們所定的采樣率，但是我們可以使用函數(shù)snd_pcm_hw_params_set_rate_near來(lái)設(shè)置最接近我們指定的采樣率的采樣率。其實(shí)只有當(dāng)我們調(diào)用函數(shù)snd_pcm_hw_params后，硬件參數(shù)才會(huì)起作用。
程序的剩余部分獲得并打印一些PCM流參數(shù)，包括周期和緩沖區(qū)大小。結(jié)果可能會(huì)因?yàn)槁曇粲布牟煌煌?br /> 運(yùn)行該程序后，做實(shí)驗(yàn)，改動(dòng)一些代碼。把設(shè)備名字改成hw：0,0,然后看結(jié)果是否會(huì)有變化。設(shè)置不同的硬件參數(shù)然后觀察結(jié)果的變化。

Listing 3. Simple Sound Playback

/*This example reads standard from input and writes to the default PCM device for 5 seconds of data.*//* Use the newer ALSA API */ #define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API#include <alsa/asoundlib.h>int main() {long loops;int rc;int size;snd_pcm_t *handle;snd_pcm_hw_params_t *params;unsigned int val;int dir;snd_pcm_uframes_t frames;char *buffer;/* Open PCM device for playback. */rc = snd_pcm_open(&handle, "default",SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);if (rc < 0) {fprintf(stderr,"unable to open pcm device: %s\n",snd_strerror(rc));exit(1);}/* Allocate a hardware parameters object. */snd_pcm_hw_params_alloca(&params);/* Fill it in with default values. */snd_pcm_hw_params_any(handle, params);/* Set the desired hardware parameters. *//* Interleaved mode */snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);/* Signed 16-bit little-endian format */snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params,SND_PCM_FORMAT_S16_LE);/* Two channels (stereo) */snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, 2);/* 44100 bits/second sampling rate (CD quality) */val = 44100;snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params,&val, &dir);/* Set period size to 32 frames. */frames = 32;snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle,params, &frames, &dir);/* Write the parameters to the driver */rc = snd_pcm_hw_params(handle, params);if (rc < 0) {fprintf(stderr,"unable to set hw parameters: %s\n",snd_strerror(rc));exit(1);}/* Use a buffer large enough to hold one period */snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &frames,&dir);size = frames * 4; /* 2 bytes/sample, 2 channels */buffer = (char *) malloc(size);/* We want to loop for 5 seconds */snd_pcm_hw_params_get_period_time(params,&val, &dir);/* 5 seconds in microseconds divided by* period time */loops = 5000000 / val;while (loops > 0) {loops--;rc = read(0, buffer, size);if (rc == 0) {fprintf(stderr, "end of file on input\n");break;} else if (rc != size) {fprintf(stderr,"short read: read %d bytes\n", rc);}rc = snd_pcm_writei(handle, buffer, frames);if (rc == -EPIPE) {/* EPIPE means underrun */fprintf(stderr, "underrun occurred\n");snd_pcm_prepare(handle);} else if (rc < 0) {fprintf(stderr,"error from writei: %s\n",snd_strerror(rc));} else if (rc != (int)frames) {fprintf(stderr,"short write, write %d frames\n", rc);}}snd_pcm_drain(handle);snd_pcm_close(handle);free(buffer);return 0; }清單3擴(kuò)展了之前的示例。向聲卡中寫入了一些聲音樣本以實(shí)現(xiàn)聲音回放。在這個(gè)例子中，我們從標(biāo)準(zhǔn)輸入中讀取數(shù)據(jù)，每個(gè)周期讀取足夠多的數(shù)據(jù)，然后將它們寫入到聲卡中，直到5秒鐘的數(shù)據(jù)全部傳輸完畢。 這個(gè)程序的開(kāi)始處和之前的版本一樣---打開(kāi)PCM設(shè)備、設(shè)置硬件參數(shù)。我們使用由ALSA自己選擇的周期大小，申請(qǐng)?jiān)摯笮〉木彌_區(qū)來(lái)存儲(chǔ)樣本。然后我們找出周期時(shí)間，這樣我們就能計(jì)算出本程序?yàn)榱四軌虿シ?秒鐘，需要多少個(gè)周期。 在處理數(shù)據(jù)的循環(huán)中，我們從標(biāo)準(zhǔn)輸入中讀入數(shù)據(jù)，并往緩沖區(qū)中填充一個(gè)周期的樣本。然后檢查并處理錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤可能是由到達(dá)文件結(jié)尾，或讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度與我期望的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不一致導(dǎo)致的。 我們調(diào)用snd_pcm_writei來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。它操作起來(lái)很像內(nèi)核的寫系統(tǒng)調(diào)用，只是這里的大小參數(shù)是以幀來(lái)計(jì)算的。我們檢查其返回代碼值。返回值為EPIPE表明發(fā)生了underrun，使得PCM音頻流進(jìn)入到XRUN狀態(tài)并停止處理數(shù)據(jù)。從該狀態(tài)中恢復(fù)過(guò)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)方法是調(diào)用snd_pcm_prepare函數(shù)，把PCM流置于PREPARED狀態(tài)，這樣下次我們向該P(yáng)CM流中數(shù)據(jù)時(shí)，它就能重新開(kāi)始處理數(shù)據(jù)。如果我們得到的錯(cuò)誤碼不是EPIPE，我們把錯(cuò)誤碼打印出來(lái)，然后繼續(xù)。最后，如果寫入的幀數(shù)不是我們期望的，則打印出錯(cuò)誤消息。 這個(gè)程序一直循環(huán)，直到5秒鐘的幀全部傳輸完，或者輸入流讀到文件結(jié)尾。然后我們調(diào)用snd_pcm_drain把所有掛起沒(méi)有傳輸完的聲音樣本傳輸完全，最后關(guān)閉該音頻流，釋放之前動(dòng)態(tài)分配的緩沖區(qū)，退出。 我們可以看到這個(gè)程序沒(méi)有什么用，除非標(biāo)準(zhǔn)輸入被重定向到了其它其它的文件。嘗試用設(shè)備/dev/urandom來(lái)運(yùn)行這個(gè)程序，該設(shè)備產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)據(jù)：./example3 </dev/urandom

隨機(jī)數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生5秒鐘的白色噪聲。
然后，嘗試把標(biāo)準(zhǔn)輸入重定向到設(shè)備/dev/null和/dev/zero上，并比較結(jié)果。改變一些參數(shù)，例如采樣率和數(shù)據(jù)格式，然后查看結(jié)果的變化。

Listing 4. Simple Sound Recording


/*

This example reads from the default PCM device
and writes to standard output for 5 seconds of data.

*/

/* Use the newer ALSA API */
#define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API

#include <alsa/asoundlib.h>

int main() {
long loops;
int rc;
int size;
snd_pcm_t *handle;
snd_pcm_hw_params_t *params;
unsigned int val;
int dir;
snd_pcm_uframes_t frames;
char *buffer;

/* Open PCM device for recording (capture). */
rc = snd_pcm_open(&handle, "default",
??????????????????? SND_PCM_STREAM_CAPTURE, 0);
if (rc < 0) {
??? fprintf(stderr,
??????????? "unable to open pcm device: %s\n",
??????????? snd_strerror(rc));
??? exit(1);
}

/* Allocate a hardware parameters object. */
snd_pcm_hw_params_alloca(&params);

/* Fill it in with default values. */
snd_pcm_hw_params_any(handle, params);

/* Set the desired hardware parameters. */

/* Interleaved mode */
snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
????????????????????? SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);

/* Signed 16-bit little-endian format */
snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params,
????????????????????????????? SND_PCM_FORMAT_S16_LE);

/* Two channels (stereo) */
snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, 2);

/* 44100 bits/second sampling rate (CD quality) */
val = 44100;
snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params,
????????????????????????????????? &val, &dir);

/* Set period size to 32 frames. */
frames = 32;
snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle,
????????????????????????????? params, &frames, &dir);

/* Write the parameters to the driver */
rc = snd_pcm_hw_params(handle, params);
if (rc < 0) {
??? fprintf(stderr,
??????????? "unable to set hw parameters: %s\n",
??????????? snd_strerror(rc));
??? exit(1);
}

/* Use a buffer large enough to hold one period */
snd_pcm_hw_params_get_period_size(params,
????????????????????????????????????? &frames, &dir);
size = frames * 4; /* 2 bytes/sample, 2 channels */
buffer = (char *) malloc(size);

/* We want to loop for 5 seconds */
snd_pcm_hw_params_get_period_time(params,
???????????????????????????????????????? &val, &dir);
loops = 5000000 / val;

while (loops > 0) {
??? loops--;
??? rc = snd_pcm_readi(handle, buffer, frames);
??? if (rc == -EPIPE) {
????? /* EPIPE means overrun */
????? fprintf(stderr, "overrun occurred\n");
????? snd_pcm_prepare(handle);
??? } else if (rc < 0) {
????? fprintf(stderr,
????????????? "error from read: %s\n",
????????????? snd_strerror(rc));
??? } else if (rc != (int)frames) {
????? fprintf(stderr, "short read, read %d frames\n", rc);
??? }
??? rc = write(1, buffer, size);
??? if (rc != size)
????? fprintf(stderr,
????????????? "short write: wrote %d bytes\n", rc);
}

snd_pcm_drain(handle);
snd_pcm_close(handle);
free(buffer);

return 0;
}

清單4類似于清單3中的程序，除了這里的程序時(shí)做聲音的抓取(錄音)。當(dāng)打開(kāi)PCM設(shè)備時(shí)我們指定打開(kāi)模式為SND_PCM_STREAM_CPATURE。在主循環(huán)中，我們調(diào)用snd_pcm_readi從聲卡中讀取數(shù)據(jù)，并把它們寫入到標(biāo)準(zhǔn)輸出。同樣地，我們檢查是否有overrun，如果存在，用與前例中相同的方式處理。
運(yùn)行清單4的程序?qū)浿茖⒔?秒鐘的聲音數(shù)據(jù)，并把它們發(fā)送到標(biāo)準(zhǔn)輸出。你也可以重定向到某個(gè)文件。如果你有一個(gè)麥克風(fēng)連接到你的聲卡，可以使用某個(gè)混音程序(mixer)設(shè)置錄音源和級(jí)別。同樣地，你也可以運(yùn)行一個(gè)CD播放器程序并把錄音源設(shè)成CD。嘗試運(yùn)行程序4并把輸出定向到某個(gè)文件，然后運(yùn)行程序3播放該文件里的聲音數(shù)據(jù)：
./listing4 > sound.raw
./listing3 < sound.raw
如果你的聲卡支持全雙工，你可以通過(guò)管道把兩個(gè)程序連接起來(lái)，這樣就可以從聲卡中聽(tīng)到錄制的聲音：
./listing4 | ./listing3
同樣地，您可以做實(shí)驗(yàn)，看看采樣率和樣本格式的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響。

高級(jí)特性
在前面的例子中，PCM流是以阻塞模式操作的，也就是說(shuō)，直到數(shù)據(jù)已經(jīng)傳送完，PCM接口調(diào)用才會(huì)返回。在事件驅(qū)動(dòng)的交互式程序中，這樣會(huì)長(zhǎng)時(shí)間阻塞應(yīng)用程序，通常是不能接受的。ALSA支持以非阻塞模式打開(kāi)音頻流，這樣讀寫函數(shù)調(diào)用后立即返回。如果數(shù)據(jù)傳輸被掛起，調(diào)用不能被處理，ALSA就是返回一個(gè)EBUSY的錯(cuò)誤碼。
許多圖形應(yīng)用程序使用回調(diào)來(lái)處理事件。ALSA支持以異步的方式打開(kāi)一個(gè)PCM音頻流。這使得當(dāng)某個(gè)周期的樣本數(shù)據(jù)被傳輸完后，某個(gè)已注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)將會(huì)調(diào)用。

這里用到的snd_pcm_readi和snd_pcm_writei調(diào)用和Linux下的讀寫系統(tǒng)調(diào)用類似。字母i表示處理的幀是交錯(cuò)式(interleaved)的。ALSA中存在非交互模式的對(duì)應(yīng)的函數(shù)。Linux下的許多設(shè)備也支持mmap系統(tǒng)調(diào)用，這個(gè)調(diào)用將設(shè)備內(nèi)存映射到主內(nèi)存，這樣數(shù)據(jù)就可以用指針來(lái)維護(hù)。ALSA也運(yùn)行以mmap模式打開(kāi)一個(gè)PCM信道，這允許有效的零拷貝(zero copy)方式訪問(wèn)聲音數(shù)據(jù)。

總結(jié)
我希望這篇文章能夠激勵(lì)你嘗試編寫某些ALSA程序。伴隨著2.6內(nèi)核在Linux發(fā)布版本(distributions)中被廣泛地使用，ALSA也將被廣泛地采用。它的高級(jí)特征將幫助Linux音頻程序更好地向前發(fā)展。
Jaroslav Kysela和Takashi lwai幫助查閱了本文的草稿并提出了寶貴的意見(jiàn)，在此表示感謝。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的alsa声音编程介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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