Linux ALSA音频框架分析三：ALSA框架

一、概述

        ALSA 是 Advanced Linux Sound Architecture 的缩写，即高级 Linux声音架构,在 Linux 操作系统上提供了对音频和 MIDI（Musical InstrumentDigital Interface，音乐设备数字化接口）的支持。在 Linux2.6 版本内核以后，ALSA 已经成为默认的声音子系统，用来替换 2.4 版本内核中的OSS（Open Sound System，开放声音系统）。
        ALSA 是一个完全开放源码的音频驱动程序集，是由志愿者维护的开源项目，而 OSS 则是由公司提供的商业产品。ALSA 系统包括驱动包alsa-driver（集成在内核源码）,开发包 alsa-libs，开发包插件 alsalibplugins，设置管理工具包 alsa-utils，其他声音相关处理小程序包alsa-tools，特殊音频固件支持包 alsa-firmware，OSS 接口兼容模拟层工具 alsa-oss 共 7 个子项目，其中只有 alsa-driver 是必须的。除了 alsa-driver，ALSA 包含在用户空间的 alsa-lib 函数库，具有更加友好的编程接口，并且完全兼容于 OSS，开发者可以通过这些高级 API 使用驱动，不必直接与内核驱动 API 进行交互。
ALSA 主要有如下特点：
1）支持多种声卡设备、
2）模块化的内核驱动程序 、
3）支持 SMP（对称多处理）和多线程、
4）提供应用开发函数库 、
5）兼容 OSS 应用程序 。
二、ALSA 整体框架

       ALSA 在 Linux 系统中可以主要分两部分，在Kernel空间的设备驱动层，ALSA 提供了 ALSA-driver，它是整个 ALSA 框架的核心部分；同时在Linux User空间，ALSA 提供了alsa-lib，对 ALSA-driver的系统调用API进行封装，应用程序只要调用 alsa-lib 提供的 API，即可以完成对底层音频硬件的控制。

      下图是基于 ALSA框架的Linux音频系统架构图：

2.1 alsa-lib

        User空间的 alsa-lib 对应用程序提供统一的 alsa-lib-API 接口，简化了应用程序的实现难度。alsa-lib 主要以 plugin 插件的形式体现。详细信息详见http://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/ 。

2.2 ALSA-driver
        Linux 内核空间中，ALSA-driver 其大致可分为三层：声卡对象描述层、ALSA 核心层 ASLA Core 和 Audio 设备驱动层 Audio device driver。

        最上层的是声卡对象描述层，是声卡硬件的抽象描述，是一个虚拟层，用户空间通过这些描述可以得知该声卡硬件的功能、设备组件和操作方法等。
        中间层是 ASLA Croe，是 ALSA 的标准框架，是 ALSA-driver 的核心部分，提供了各种音频设备驱动的通用方法和数据结构，为 Audio driver提供 ALSA Driver API。
        最底层是 Audio device driver，根据 ALSA-driver 提供的 ALSA Driver API 和相应音频设备的初始化及工作流程，实现具体的功能组件函数，这也是驱动开发人员需要具体实现的部分。