Waveform Audio 驱动(Wavedev2)之：WAV 驱动解析
Waveform Audio 驅動(Wavedev2)之：WAV 驅動解析
????? 上篇文章中，我們模擬了WAV API。現在進入我們正在要解析的Wave 驅動的架構。我們了解一個驅動的時候，先不去看具體跟硬件操作相關的東西，而是從流程入手，把整個流程搞清楚了，調試起來就非常的容易了。我們著重看 hwctxt.cpp,hwctxt.H，devctxt.cpp,devctxt.H,strmctxt.cpp,strmctxt.H這幾個源文件。 其中hwctxt是類HardwareContext代碼文件，devctxt是DeviceContext代碼文件，strmctxt是 StreamContext代碼文件。這幾個類的其他一些功能，還在其他一些文件中實現，如output.Cpp，midistrm.Cpp等。
????? 現在我們來看下StreamContext的類圖，StreamContext是管理音頻流的對象，包括播放、暫停、停止、設置音量、獲取播放位置等。從 下面的StreamContext的類圖中，我們可以看到它派生了WaveStreamContext和MidiStream。然后 WaveStreamContext又派生了Input和Output類型的Stream。不用說也可以知道InputStreamContext是針對 于像麥克這種輸入設備流的。
StreamContext類圖
????? 其中OutputStreamContext派生了六個類，M代表單音道，S代表的是立體音，8/16是8/16比特采樣了。 SPDIF（SONY/PHILIPS DIGITAL INTERFACE）是一種最新的音頻傳輸格式，它通過光纖進行數字音頻信號傳輸以取代傳統的模擬信號傳輸方式，因此可以取得更高質量的音質效果。
???? StreamContext是一個管理音頻數據流的對象，像智能手機中可能存在用media player播放音樂，同時又開著FM，突然又來電。從上篇文章中我們知道，要想調用wave驅動的播放功能，每個應用都有一份 StreamContext對象，上面提到的狀況，就會有三個StreamContext對象被創建。 在硬件只要一個的條件下，那么這三個StreamContext是如果協同工作的呢？而DeviceContext正是管理StreamContext對 象的。
如下是DeviceContext類圖：
DeviceContext類圖
DeviceContext派生出InputDeviceContext和OutputDeviceContext，他們分別管理 InputStreamContext和OutputStreamContext。在DeviceContext內部維護了一個雙向鏈表來管理 StreamContext。
HardwareContext是具體操作硬件相關的類，其內部包含InputDeviceContext和OutputDeviceContext對象，下面這種圖，就是三個類的關系圖，一看就知道他們的對應關系了。
DeivceContext和StreamContext關系圖
??? 對于HardwareContext是具體操作硬件的東西，不具有代碼性，只要仔細看看代碼就行了。現在我們主要分析下DeviceContext和StreamContext的關系。
DeviceContext的作用是管理StreamContext，可以分為幾套函數,見Devctxt.h, Devctxt.cpp
音量增益管理：下面這個函數主要是設置設備的整個音量增益，設置了設備音量增益后，對流音量的增益起了限制做用的。
音量函數如下
?
view plain copy to clipboard print ?DWORD GetGain(); DWORD SetGain(DWORD dwGain); DWORD GetDefaultStreamGain(); DWORD SetDefaultStreamGain(DWORD dwGain); DWORD GetSecondaryGainLimit(DWORD GainClass); DWORD SetSecondaryGainLimit(DWORD GainClass, DWORD Limit);
先來講下設備音量增益(Device Gain)和流音量增益(Stream Gain)的關系。我們從微軟Media Player中，很容易就看到了設備音量和流音量的關系。設備音量時通過音量鍵來控制系統的音量，從而改變整個輸出設備的音量的，但是在Media Player中，還是有一個單獨的音量控制按鈕，它能調節Media Player的音量（不要問我在哪里，自己找)，但是調試它是受限制于系統音量，是如何限制，請看下面講解。
我們現在看下設置系統音量和設置流音量的整個流程，來了解整個音量控制的過程。用戶設置時，會調用waveOutSetVolume
MMRESULT waveOutSetVolume(
? HWAVEOUT hwo,
? DWORD dwVolume
);
當HWAVEOUT傳入為空時，設置的就是設備音量，當HWAVEOUT是通過調用waveOutOpen返回的句柄是，設置的就是流音量。
好，我們進入到驅動中區看看，waveOutSetVolume會調用到來看wavemain.Cpp中HandleWaveMessage的WODM_SETVOLUME分支，我在代碼中去掉了不重要的部分，可以看得更清晰些。
view plain copy to clipboard print ?case WODM_SETVOLUME: {StreamContext *pStreamContext;pStreamContext = (StreamContext *) dwUser;LONG dwGain = dwParam1;if (pStreamContext){dwRet = pStreamContext->SetGain(dwGain);}else{DeviceContext *pDeviceContext = g_pHWContext->GetOutputDeviceContext(uDeviceId);dwRet = pDeviceContext->SetGain(dwGain);} }
dwUser 指向的是StreamContext對象（在前文中已經講過），如果pStreamContext為空，那么就調用DeviceContext的 SetGain函數，否則調用StreamContext的SetGain函數。調用StreamContext的Gain只對當前的 StreamContext的音量起作用，不影響其他的Stream音量。但是對DeviceContext設置音量增益是對DeviceContext 管理的所有StreamContext起了控制作用，但是具體是如何影響的，還是根據代碼來分析：
在Devctxt.h中的SetGain函數代碼如下
view plain copy to clipboard print ?DWORD SetGain(DWORD dwGain){m_dwGain = dwGain;RecalcAllGains();return MMSYSERR_NOERROR;}
用m_dwGain保存設備音量，然后調用RecalcAllGains來重新計算所有StreamContext的音量增益。
在Devctxt.cpp中的RecalcAllGains的實現如下
view plain copy to clipboard print ?void DeviceContext::RecalcAllGains(){PLIST_ENTRY pListEntry;StreamContext *pStreamContext;for (pListEntry = m_StreamList.Flink;pListEntry != &m_StreamList;pListEntry = pListEntry->Flink){pStreamContext = CONTAINING_RECORD(pListEntry,StreamContext,m_Link);pStreamContext->GainChange();}return;}
它便利所有的StreamContext,并調用pStreamContext->GainChange()來改變StreamContext對象的音量。接著看StreamContext類中的GainChange的實現
view plain copy to clipboard print ?void GainChange(){m_fxpGain = MapGain(m_dwGain);}DWORD StreamContext::MapGain(DWORD Gain){DWORD TotalGain = Gain & 0xFFFF;DWORD SecondaryGain = m_pDeviceContext->GetSecondaryGainLimit(m_SecondaryGainClass) & 0xFFFF;if (m_SecondaryGainClass < SECONDARYDEVICEGAINCLASSMAX){// Apply device gainDWORD DeviceGain = m_pDeviceContext->GetGain() & 0xFFFF;TotalGain *= DeviceGain;TotalGain += 0xFFFF; // Round upTotalGain >>= 16; // Shift to lowest 16 bits}// Apply secondary gainTotalGain *= SecondaryGain;TotalGain += 0xFFFF; // Round upTotalGain >>= 16; // Shift to lowest 16 bits// Special case 0 as totally mutedif (TotalGain==0){return 0;}// Convert to index into tableDWORD Index = 63 - (TotalGain>>10);return GainMap[Index];}
音量在系統中用一個DWORD值來表示，其高低兩個字節分別來表示左右聲道，一般情況下左聲道和右聲道的音量大小是一樣的，所以只取其低兩個字節，DWORD TotalGain = Gain & 0xFFFF;
TotalGain是DeviceGain和m_dwGain的乘機，然后再左移16位得到的。其實就是 TotalGain=DeviceGain*m_dwGain/最高音量，如果把DeviceGain/最高音量，用百分比來算的話，就很更容易理解了， 那么最后的公式就變成TotalGain=DeviceGain*系統音量百分比。那么這里就解釋了系統音量是如何限制流音量的疑問。
我們設置好音量增益后，最終會再哪里體現呢：首先看一下Output.cpp文件，WaveStreamContext::Render之后的數據 就是直接發送到外部聲音芯片的數據，他根據參數以及標志位選擇OutputStreamContextXXX::Render2，XXX表示雙聲道S單聲 道M，bit位是8位還是16位。以雙聲道OutputStreamContextS16::Render2為例，BSP里面的代碼如下：
view plain copy to clipboard print ?PBYTE OutputStreamContextS16::Render2(PBYTE pBuffer, PBYTE pBufferEnd, PBYTE pBufferLast) {LONG CurrT = m_CurrT;LONG DeltaT = m_DeltaT;LONG CurrSamp0 = m_CurrSamp[0];LONG PrevSamp0 = m_PrevSamp[0];PBYTE pCurrData = m_lpCurrData;PBYTE pCurrDataEnd = m_lpCurrDataEnd;LONG fxpGain = m_fxpGain;LONG OutSamp0;__try{while (pBuffer < pBufferEnd){while (CurrT >= 0x100){if (pCurrData>=pCurrDataEnd){goto Exit;}CurrT -= 0x100;PrevSamp0 = CurrSamp0;PPCM_SAMPLE pSampleSrc = (PPCM_SAMPLE)pCurrData;CurrSamp0 = (LONG)pSampleSrc->s16.sample_left;CurrSamp0 += (LONG)pSampleSrc->s16.sample_right;CurrSamp0 = CurrSamp0>>1;pCurrData+=4;}OutSamp0 = PrevSamp0 + (((CurrSamp0 - PrevSamp0) * CurrT) >> 8);// 設置增益OutSamp0 = (OutSamp0 * fxpGain) >> VOLSHIFT;CurrT += DeltaT;if (pBuffer < pBufferLast){OutSamp0 += *(HWSAMPLE *)pBuffer;}*(HWSAMPLE *)pBuffer = (HWSAMPLE)OutSamp0;pBuffer += sizeof(HWSAMPLE);}}//end the __try block__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){RETAILMSG(1, (TEXT("InputStreamContext::Render2!/r/n")));m_lpCurrData = m_lpCurrDataEnd = NULL; return NULL;} Exit:m_dwByteCount += (pCurrData - m_lpCurrData);m_lpCurrData = pCurrData;m_CurrT = CurrT;m_PrevSamp[0] = PrevSamp0;m_CurrSamp[0] = CurrSamp0;return pBuffer;}
從上面看到是與采樣數據相乘，然后在左移16位。跟上面提到的系統音量影響流音量是一樣的。
上面講了，DeviceContext的音量增益管理，現在來看下它的流管理。
StreamContext流管理：主要來管理StreamContext的創建、刪除、渲染、傳輸等功能。
主要有如下幾個函數
view plain copy to clipboard print ?StreamContext *CreateStream(LPWAVEOPENDESC lpWOD); DWORD OpenStream(LPWAVEOPENDESC lpWOD, DWORD dwFlags, StreamContext **ppStreamContext); HRESULT Open(DeviceContext *pDeviceContext, LPWAVEOPENDESC lpWOD, DWORD dwFlags); void NewStream(StreamContext *pStreamContext); void DeleteStream(StreamContext *pStreamContext); void StreamReadyToRender(StreamContext *pStreamContext); PBYTE TransferBuffer(PBYTE pBuffer, PBYTE pBufferEnd, DWORD *pNumStreams, BOOL bMuteFlag);
在DeviceContext中有個m_StreamList的雙向鏈表(LIST_ENTRY), m_StreamList用來指向鏈表的頭。在StreamConext中也存在一個m_Link(LIST_ENTRY)。StreamContext 是調用DeviceContext的OpenStream來創建的，然后把StreamContext對象加入到DeviceContext的 m_StreamList中。我們從代碼中去直接分析：
上層調用waveoutOpen，在wavedev2中會調用WODM_OPEN這個分支。在WODM_OPEN中的代碼如下：
view plain copy to clipboard print ?case WODM_OPEN: {StreamContext *pStreamContext;pStreamContext = (StreamContext *) dwUser;dwRet = pDeviceContext->OpenStream((LPWAVEOPENDESC)dwParam1, dwParam2, (StreamContext **)pStreamContext);break; }
OpenStream的其流程圖如下
StreamContext 初始化流程
CreateStream是根據WAVEFORMATEX這個結構體，來判斷具體要創建StreamContext的哪個派生類，下面是CreateStream的流程圖，不可不提，還是流程圖清晰。
OutputDeviceContext:: CreateStream流程圖
上面講了上層通過WODM_OPEN創建一個StreamContext的過程，那么音頻流被打開之后，接下來就是給StreamContext傳 入音頻數據開始播放音樂。Wavedev2提供了WODM_WRITE來向音頻設置寫入數據。我們先看下WODM_WRITE分支的代碼
view plain copy to clipboard print ?case WODM_WRITE: {StreamContext *pStreamContext;pStreamContext = (StreamContext *) dwUser;dwRet = pStreamContext->QueueBuffer((LPWAVEHDR)dwParam1);break; }
這里調用了StreamContext中的QueueBuffer，QueueBuffer的作用就是把WAVEHDR中的數據加入到StreamContext的隊列中，等待播放。下面是QueueBuffer的流程圖
QueueBuffer流程圖
在QueueBuffer中調用DeviceContext中的StreamReadyToReander通知可以開始渲染了，流程圖中的箭頭方向 是StreamReadyToReander調用流程，最終調用SetEvent(hOutputIntEvent)，來通知線程數據已經準備好，得到通 知后，就開始播放了。該線程在HardwareContext中的OutputInterruptThread函數中
OutputInterruptThread流程如下
結尾時，想起大學教育的一個問題，居然不學語文了。見別人寫的文章文采飛揚，而我的確是很僵硬，風趣和文采都不足。
還是老話，本人才疏學淺，有錯誤之處，請更正。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Waveform Audio 驱动(Wavedev2)之：WAV 驱动解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： Waveform Audio 驱动(Wa
- 下一篇： NDIS与WinSock关系之自我扫盲