【音视频|ALSA】ALSA是什么？ALSA框架详细介绍-Toy模板网

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🤣本文内容🤣：🍭ALSA是什么？ALSA框架详细介绍🍭
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一、概述

ALSA，全称Advanced Linux Sound Architecture（高级Linux音频体系结构），是Linux操作系统上用于管理音频和音频设备的软件架构，为Linux操作系统提供音频和MIDI功能。它提供了一个标准的接口，用于应用程序与硬件之间的音频通信，以及音频设备之间的通信。
ALSA具有以下重要特征：

高效支持所有类型的音频接口，从消费类声卡到专业多声道音频接口。

完全模块化的声音驱动程序。

SMP和线程安全设计。

用户空间库（alsa-lib），用于简化应用程序编程并提供更高级别的功能。

支持较旧的开放声音系统（OSS）API，为大多数OSS程序提供二进制兼容性。

ALSA是根据GPL（GNU通用公共许可证）和LGPL（GNU较宽松通用公共许可）发布的。ALSA驱动程序代码包含在Linux内核2.6中。

如果还有其他需要了解的，可以查看ALSA项目的官网：https://www.alsa-project.org/

ALSA项目在github的开源地址(不包含驱动代码)：https://github.com/alsa-project

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二、ALSA框架介绍

ALSA架构主要有两方面组成：
1、Linux内核空间的ALSA驱动，在Linux内核2.6之后，ALSA驱动代码已经集成到Linux源码中。
2、Linux用户空间的ALSA库和程序：alsa-lib、alsa-utils、alsa-tools、alsa-firmware、alsa-plugins、alsa-oss、pyalsa。
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三、ALSA驱动 - 内核空间

ALSA驱动程序包含在内核空间中运行的ALSA组件，在Linux内核2.6之后，ALSA驱动代码已经集成到Linux源码中，ALSA驱动代码在Linux内核源码的sound 目录里。在编译内核时，可以选择将alsa驱动单独编译为模块，一般会有如下ko：snd-hwdep.ko、snd-pcm.ko、snd-rawmidi.ko、snd-timer.ko snd-usb-audio.ko、snd-usbmidi-lib.ko、snd.ko、soundcore.ko。

在Linux内核安装完ALSA驱动后，会多出两个目录：/proc/asound/目录、/dev/snd/目录

3.1 /proc/asound/目录

/dev/asound/目录主要用于ALSA存放设备信息的，一般这个目录有如下内容：
# ls /proc/asound/
C93      Headset  card0    card1    cards    devices  hwdep    modules  pcm      timers   version
/proc/asound/cards文件记录了声卡信息，接入声卡后，一般有如下内容：
# cat /proc/asound/cards 
0 [Headset        ]: USB-Audio - Rapoo Gaming Headset
                     Rapoo Gaming Headset at usb-10300000.xhci_0-1.4, full speed
1 [C93            ]: USB-Audio - 罗技高清网络摄像机 C93
                     罗技高清网络摄像机 C93 at usb-10300000.xhci_0-1.2, high speed
/proc/asound/pcm文件可以查看声卡采集、播放pcm的信息：
# cat /proc/asound/pcm 
00-00: USB Audio : USB Audio : playback 1 : capture 1
01-00: USB Audio : USB Audio : capture 1
/proc/asound/version 显示ALSA驱动的版本信息：
# cat /proc/asound/version 
Advanced Linux Sound Architecture Driver Version k4.19.90.
/proc/asound/card0/目录记录了第0个声卡的信息，如：播放的状态、参数等
/proc/asound/card0/pcm0p/sub0/status查看第0个声卡的播放状态：
# cat /proc/asound/card0/pcm0p/sub0/status 
state: RUNNING
owner_pid   : 628
trigger_time: 77794.597275511
tstamp      : 0.000000000
delay       : 7280
avail       : 864
avail_max   : 2016
-----
hw_ptr      : 166788864
appl_ptr    : 166796000
/proc/asound/card0/pcm0p/sub0/hw_params文件查看参数
# cat /proc/asound/card0/pcm0p/sub0/hw_params 
access: RW_INTERLEAVED
format: S16_LE
subformat: STD
channels: 2
rate: 48000 (48000/1)
period_size: 2000
buffer_size: 8000
/proc/asound/card0/pcm0p/sub0/sw_params文件查看参数
# cat /proc/asound/card0/pcm0p/sub0/sw_params
tstamp_mode: NONE
period_step: 1
avail_min: 2000
start_threshold: 1
stop_threshold: 8000
silence_threshold: 0
silence_size: 0
boundary: 9007199254740992000
/proc/asound/目录还有其他一些内容，感兴趣读者可以一一去查看。

3.2 /dev/snd/目录

/dev/snd/目录主要是各个声卡对应的设备文件，这些文件会随着声卡的插入和移除而产生变化，用ls命令查看有哪些文件：
# ls /dev/snd/
controlC0  controlC1  pcmC0D0c   pcmC0D0p   pcmC1D0c   timer
/dev/snd/controlCX：控制接口，提供灵活的方式管理注册的声卡和对存在的声卡进行查询；
/dev/snd/pcmCXDX：PCM 接口，提供管理数字音频的录音和回放，pcmCXDXc 对应录音设备，pcmCXDXp 对应回放设备
/dev/snd/timer：定时器接口，为支持声音的同步事件提供访问声卡上的定时器；
/dev/snd/mixerCXDX：混音器接口，控制发送信号和控制声音大小的声卡上的设备；
/dev/snd/seq：音序器接口，一个比原始 MIDI 接口高级的 MIDI 编程和声音同步高层接口。它可以处理很多 MIDI 协议和定时器。
/dev/snd/midiCXDX：原始 MIDI 接口，支持 MIDI（Musical Instrument DigitalInterface，音乐设备数字化接口），一种标准电子音乐指令集。这些 API 提供访问声卡上的 MIDI 总线。这些原始接口直接工作在 MIDI 事件上，程序员只需管理协议和时间。

有关ALSA驱动的更多内容可以看：https://www.alsa-project.org/wiki/ALSA_Driver_Documentation
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四、ALSA库、程序 - 用户空间

ALSA库和程序主要：alsa-lib、alsa-utils、alsa-tools、alsa-firmware、alsa-plugins、alsa-oss、pyalsa。
这些都是都是工作在Linux用户空间的，可以在ALSA官网下载：https://www.alsa-project.org/wiki/Download
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alsa-lib
alsa-lib 包含开发人员编译alsa应用程序所使用的用户空间库。
有关alsa-lib的使用可以参照：https://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/
alsa-utils
alsa-utils 包含各种通用的alsa命令行工具，如amixer、aplay、alsaconf等。
alsa-utils是一组小型且功能强大的应用程序，旨在允许用户控制ALSA系统的各个部分：
1、alsactl 应用程序是保存设备设置的一种方式。
2、amixer 应用程序是一个命令行应用程序，允许对设备音量和声音控制进行调整。
3、alsamixer 应用程序是amixer的ncurses版本。
4、acconnect 和aseqview 应用程序用于建立MIDI连接和查看连接端口列表。
5、aplay和arecord 应用程序用于命令行播放和记录多种文件类型，包括原始、波形和aiff，所有采样率、位深度和ALSA库已知的通道计数。
alsa-tools
alsa-tools 包含各种更模糊的工具和加载器。
alsa-firmware
alsa-firmware 包含各种第三方产品的二进制驱动程序。
alsa-plugins
alsa-plugins 包含各种alsa需求的插件（例如Jack）。
alsa-oss
alsa-oss 包含oss兼容层。
pyalsa
pyalsa 包含ALSA的Python绑定。