韦东山嵌入式Linux视频教程_3期项目实战之ALSA声卡_从零编写之调试(基于优龙FS2410开发板，UDA1341声卡)

Posted 2021-03-09

一、实验环境

1.1 虚拟机环境

    a) Vmware版本：Vmware Workstation 12.5.7

    b) Ubuntu版本：9.10

    c) 内核版本：2.6.31.14

    d) toolchain版本：arm-linux-gcc 4.3.2

1.2 开发板

    优龙FS2410开发板，UDA1341声卡

    内核版本：3.4.2

二、调试过程记录

1. 编译声卡驱动，修改语法错误

2. 配置内核去掉原来的声卡驱动

    -> Device Drivers

    -> Sound card support

    -> Advanced Linux Sound Architecture

    -> ALSA for SoC audio support

        < > ASoC support for Samsung // CONFIG_SND_SOC_SAMSUNG 这项去掉勾选后，下面这项会连带自动消失

        < > SoC I2S Audio support UDA134X wired to a S3C24XX // CONFIG_SND_SOC_SAMSUNG_S3C24XX_UDA134X // s3c24xx_uda134x.c

3. 编译内核，然后通过nfs把新的内核下载到开发板，并启动

4. 把新的声卡驱动通过nfs拷贝到根文件系统里，然后安装

    insmod /alsa/driver/myalsa/platform/s3c2440_iis.ko

    insmod /alsa/driver/myalsa/platform/s3c2440_dma.ko

    insmod /alsa/driver/myalsa/codec/uda1341.ko

    insmod /alsa/driver/myalsa/machine/s3c2440_uda1341.ko

    mkdir /dev/snd

    cd /dev/snd/

    ln -s /dev/controlC0

    ln -s /dev/pcmC0D0p

    ln -s /dev/pcmC0D0c

    cd /

    为了方便，把以上这些语句放到prepare.sh里：

#!/bin/sh
#insmod alsa/driver/myalsa/platform/s3c2440_iis.ko
#insmod alsa/driver/myalsa/platform/s3c2440_dma.ko #这样写的话，执行时会报错：can’t insert s3c2440_iis.ko，invalid parameter c2440_iis.ko，原因待查
#insmod alsa/driver/myalsa/codec/uda1341.ko        #同上
#insmod alsa/driver/myalsa/machine/s3c2440_uda1341.ko #同上
mkdir -p /dev/snd && cd /dev/snd
cd /alsa/driver/myalsa/platform/  #得按照这种套路写才行？
insmod s3c2440_iis.ko
insmod s3c2440_dma.ko
cd /alsa/driver/myalsa/codec/
insmod uda1341.ko
#insmod wm8976.ko  #在JZ2440开发板上，codec驱动用wm8976.ko
cd /alsa/driver/myalsa/machine/
insmod s3c2440_uda1341.ko
cd /dev/snd && ln -s /dev/controlC0 && ln -s /dev/pcmC0D0p && ln -s /dev/pcmC0D0c
cd /

    执行prepare.sh，报错：

        soc-audio: coherent DMA mask is unset

        asoc: platform pcm constructor failed

        asoc: can’t create pcm 100ask_UDA1341:-12

    解决办法：

        参考内核自带的sound\\soc\\samsung\\dma.c 的dma_new，在我们的s3c2440_dma.c的s3c2440_dma_new()中添加：

        if (!card->dev->dma_mask)

            card->dev->dma_mask = &dma_mask;

        if (!card->dev->coherent_dma_mask)

            card->dev->coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);

5. aplay windows.wav后kernel oops了：

        LR指向snd_pcm_info，PC指向0

    猜测是在snd_pcm_info里调用了某个不存在的子函数，推测是在这里出错：substream->ops->ioctl(substream, SNDRV_PCM_IOCTL1_INFO, info);

    在《第2课第1.1_17节_ALSA声卡05_ASoC驱动框架》里，曾分析过这个ioctl的赋值是在soc_new_pcm里：

        soc_pcm_ops->ioctl = platform->driver->ops->ioctl；

    遂查看s3c2440_dma_ops，发现确实没有ioctl，遂参考内核的sound\\soc\\samsung\\dma.c，加上 .ioctl = snd_pcm_lib_ioctl，

6. 再次aplay windows.wav，又kernel oops:

        pc is at copy_from_user

        backtrace:

        snd_pcm_lib_write_transfer

        copy_from_user

   查snd_pcm_lib_write_transfer：

...

else {
	char *hwbuf = runtime->dma_area + frames_to_bytes(runtime, hwoff);
	if (copy_from_user(hwbuf, buf, frames_to_bytes(runtime, frames)))
	    return -EFAULT;
}

    而runtime->dma_area的赋值是在：

(sound/soc/samsung/dma.c)

dma_hw_params

    snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, &substream->dma_buffer); //substream->dma_buffer是在dma_new里分配的

        struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

        runtime->dma_area = bufp->area; 

    查我们的s3c2440_dma_new，发现确实没有提供这个信息给内核，遂加上：

        buf->area = playback_dma_info.virt_addr;

        buf->bytes = playback_dma_info.buf_max_size;

7. 重新编译安装驱动，再次aplay windows.wav，这次没有oops，但报：aplay: pcm_write:1939:write error: Input/output error

    aplay windows.wav &  让它后台运行

    cat /proc/interrupts

    发现中断一次都没有发生，难办了☹！

8. 用devmem2来查看相关寄存器有没有被正确的设置：

   注：我在实验中没有用二期课程中的寄存器编辑器ker_wr和regeditor，因为在编译ker_rw的时候，报了一些错误，比如：

     error: asm/arch/regs-gpio.h: No such file or directory

     error: implicit declaration of function \'class_device_create\'

     原因应该是原代码是针对2.6的内核编译的，和3.4.2内核不兼容。修改了代码之后，虽然编译通过，而且也能运行，但读不出寄存器的值，原因待查。

    / # devmem2 0x4B000080
     /dev/mem opened.
     Memory mapped at address 0xb6f9a000.
     Value at address 0x4B000080 (0xb6f9a080): 0x33B00000 //读DMA2_BASE_ADDR寄存器, 结果是有值的
     / # devmem2 0x55000000
     /dev/mem opened.
     Memory mapped at address 0xb6f50000.
     Value at address 0x55000000 (0xb6f50000): 0x100  //读IISCON寄存器，结果都是0 （bit8的1是默认值，代表Left/Right channel index (Read only)）

    原因是：s3c2440的IIS的时钟没有使能？（排查思路是怎样的？是凭经验么？）

    解决办法：在s3c2440_iis_init()里加入：

    clk = clk_get(NULL, "iis");

    clk_enable(clk);

    clk_put(clk);

    疑问：为什么裸板程序没有问题？

    答案：因为裸板程序开始运行时，板子的时钟都是默认使能的，而linux启动后，为了省电，默认都是关闭的！

9. 重新编译安装驱动，再次aplay windows.wav，仍然没有声音，

    cat /proc/interrupts

    中断还是没有发生

    / # devmem2 0x55000000
     /dev/mem opened.
     Memory mapped at address 0xb6fd8000.
     Value at address 0x55000000 (0xb6fd8000): 0x1A2 //读IISCON寄存器，bit0(iis_start)=0，表明iis传输没有启动

    解决办法：

    s3c2440_iis.c加入s3c2440_i2s_trigger、s3c2440_iis_start、s3c2440_iis_stop

10. 重新编译安装驱动，再次aplay windows.wav，这次终于有声音了！

    最后一个改进：

    虽然能播放声音，但会有周期性杂音。视频略去排查过程，直接上结论：load_dma_period()里，要把dma_regs->dcon的bit22设为1：noreload

    不知道排查思路是怎样的？

    推测是由于period_size比较小，导致音频数据被分割成了多块来传输，并且由于dcon的bit[22] =0即autoreload模式，所以每次传完一个period的数据后，dma会自动将src、dst、TC的值加载到CURR_SRC、CURR_DST、CURR_TC，并开始一次新的DMA传输（所以如果新的数据还来不及加载到CURR_SRC，则导致相当于重复播放上个period的数据）。而这之后才调用了DMA中断服务（硬件总是比软件快），进而load_dma_period()加载下一个period的数据到DMA的CURR_SRC。因此出现了播放时有周期性的杂音。

    如果把s3c2440_dma_hardware修改一下（仅用于实验），使其能在一个period里播完windows.wav，则也能消除周期性的杂音：

//	.buffer_bytes_max	= 128*1024,
//	.period_bytes_min	= PAGE_SIZE,
//	.period_bytes_max	= PAGE_SIZE*2,
	.buffer_bytes_max	= 1024*1024,
	.period_bytes_min	= 512*1024,
	.period_bytes_max	= 512*1024,

    另外，如果用内核自带的驱动，则不会出现上述问题。经初步分析，因为它利用了dcon的autoload功能，并且设计了一个比较复杂的框架，使得当一个period正在传输时，下一个period准备就绪。这样就能平滑的播放出声音。

三、参考资料

1. 韦东山 嵌入式Linux视频教程_3期项目实战之ALSA声卡：第2课第1.1_17节_ALSA声卡11_从零编写之调试

2. 李兰溪  S3C24XX DMA框架源码分析

3. rushzengjianmei  Alsa period_size/periods/buffer_size计算逻辑