date
Mar 23, 2022
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2022-03-23-linux-uac-gadget-audio-control-application
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USB
UAC
summary
本文总结了SigmaStar提供的在基于Linux kernel的UAC gadget设备中增加audio control控制功能的完整工作流程，应用层部分。
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category
Linux
AI summary
基于对SigmaStar Webcam方案源代码的学习，通过三篇文章的篇幅，整体总结了SigmaStar提供的在基于Linux kernel的UAC gadget设备中增加audio control控制功能的完整工作流程：
以下为应用层部分的完整总结。详细解析了SigmaStar SDK中提供的在应用层通过ALSA KControl机制实现audio control命令的通知和功能实现。
Linux USB Gadget中的UAC部分与kernel部分的交互，实际上使用了Linux的ALSA音频驱动框架。这一点有点类似于在UVC Gadget中使用了v4l2摄像头驱动框架一样：
- v4l2摄像头框架原本的设计是要实现一个内核中的摄像头驱动，以方便应用层以统一的流程和接口从kenel中读取摄像头的数据；而在UVC中使用v4l2的图像流的走向刚好与原本的v4l2框架相反，是把应用层的图像流通过v4l2机制发到内核，然后由内核调用USB底层驱动发给Host；
- 在UAC上使用ALSA音频驱动框架的逻辑也是类似。ALSA原本的设计，是通过ALSA框架定义的标准，从kernel中读取麦克风的数据到应用层，向kernel中写入需要通过喇叭来播放的音频数据，以及通过kcontrol机制实现对音频硬件的控制；UAC中对于ALSA的使用刚好相反，是把应用层整理好的音频数据使用SNDRV_PCM_IOCTL_WRITEI_FRAMES ioctl code写入kernel，然后由kernel调用USB硬件发给Host，以及把USB Host发过来的音频数据通过使用SNDRV_PCM_IOCTL_READI_FRAMES ioctl code读取到应用层，再调用SDK应用层的API把这个声音从喇叭中播放出来，而USB Host所发过来的audio control类的命令则是通过kcontrol机制返回给应用层，由应用层做针对的处理。
应用层部分的实现逻辑
应用层实现audio control的大致流程，与ALSA声卡驱动框架的kcontrol一致：
- 调用mixer_open函数打开audio control设备文件，以及通过这个设备文件读取kernel中支持kcontrol列表；
- 调用mixer_subscribe_events函数开启内核audio control事件的订阅；
- 循环执行：
- 调用mixer_wait_event函数等待audio control设备文件是否有新的command通知上来；
- 调用mixer_ctl_get_event和mixer_ctl_get_value获取事件详细信息及其参数；
- 利用从内核设备文件中读取到的事件和参数，通过SigmaStar SDK应用层的MI_AI_SetVqeVolume接口设置新的音量参数。
mixer_open函数的解析：
mixer_subscribe_events
mixer_subscribe_events的实现比较简单，实际上就是通过ioctl code SNDRV_CTL_IOCTL_SUBSCRIBE_EVENTS开启或者关闭对内核ALSA control事件的订阅；
Audio Control消息处理循环结构
- 通过在事件监听和处理循环中，通过mixer_ctl_get_event可以知道哪个audio control的参数发生了变化，然后通过mixer_ctl_get_value函数读取这个audio control在kernel中的当前设置值，然后就可以在应用层调用对应的audio control的功能函数，把Host发过来的audio control功能实现出来。
- 以上例子代码只是实现了一个volume control的例子。如果要增加其他的audio control功能，可以在mixer_ctl_get_value函数中进行判断和识别，究竟是哪个audio control的参数发生了变化，然后对应的在mixer_ctl_get_value函数中读取其内核中的设置值，并在应用层设置功能。