wm8976声卡驱动移植.doc

Wm8976声卡驱动移植：

如图：上图为wm8976在开发板中的接线原理图

此图为wm8976的引脚说明图

根据原理图可知，wm8976的主要控制引脚是15,16,17以及引脚7,8,9,10,11
根据原理图明显可以看出引脚7,8,9,10，是IIS音频总线的接口，根据linux内核的特性，内核将linux的声音处理系统分为了很多层次，如下图是2.4内核声音处理系统的驱动部分

这是linux 2.4的内核的oss声音系统，相对简单，所以我选的是这个声音系统，对于2.6的内核，其声音系统是采用的最新的alsa系统，其结构要复杂很多，2.4内核的声音子系统大致上可以分为如图的两部分，相对简单很多，但是后续的产品测试发现声音的播放效果不是很理想，有很多杂音，芯片本身所能处理的效果应该不会很差，但是我在驱动中所处理的不是很好，导致了后期播放时在高音部分的声音处理出现了很多杂音，处理不是很理想。

首先对于wm8976硬件原理的分析，对于IIS音频总线接口，linux2.4内核对声音的处理都是用的IIS总线，如上图，对硬件的处理和对声音数据的处理分为了两块，IIS对声音数据的处理对于不同芯片都是相同的，不同的就只有声卡硬件的结构。因此移植声卡的要点就是在于提供硬件对驱动的接口，及相关初始化。

对于wm8976声卡芯片的移植，2.6内核并没有包含wm8976这块芯片的驱动，2.6内核包含的是UDA1341这块声卡芯片的驱动，由于开发板相近，所以决定在这块声卡芯片驱动的基础上改这个驱动

对于芯片手册的分析：
Wm8976的控制：

根据wm8976声卡芯片的设备介绍

上图是截取芯片说明介绍的重点部分，这段话是介绍了wm8976芯片的控制方法：大意是这样的，wm8976提供两种控制方法，一种是两线模式，另外一种是三线模式，并且充分兼容和广泛地支持工业标准微控机和DSP信号处理

上图是截取的芯片控制说明简介：这里说明了3线模式和2线模式的选择，当MODE引脚为高电平是选择的是3线模式，当为低电平时选择的是2线模式，根据芯片接线原理图可以看出，MODE接的是3.3V电压，是高电平，因而选择的是3线模式

三线模式，如上图，CSB信号是控制数据的有效性的，SCLK提供时钟信号，SDIN提供对芯片的控制信号，这里说明下，SDIN会在CSB为高时发出信号，一共16位的信号，高位先发送，高位的8位为地址信号，通过这个信号提供的地址来访问声卡芯片相关的寄存器，SDIN数据的低8位为数据信号，提供对芯片相关寄存器的控制，也就是往地址中写入这些数据达到控制芯片的效果。最后数据传输完把CSB信号拉低表明数据传输结束。

关于两线模式我大概说明下，因为我改的驱动是采用3线模式的，2线模式采用的是IIC的控制模式，先发wm8976芯片的设备地址，让后是读写信号位，当芯片应答后再发出要访问的芯片地址，然后是数据，最后是IIC的结束信号。

另外值得一提的是wm8976支持主机模式和从机模式，主机模式就是wm8976做为主控芯片，类似于一块单片机用于处理声音数据的，而做为从机模式就是像这块开发板一样，wm8976由片上系统（SOC）也就是这块开发板的主控芯片S3C2440控制的，wm8976相当于外设芯片，帮助SOC处理声音数据，就像协处理器。因此在芯片的初始化中要设置wm8976工作在SLAVE（从机）模式。

WM8976在linux2.6内核下的移植流程

关于wm8976的芯片简介也描述的差不多了，现在来说明下wm8976在linux2.6内核下的移植流程，首先是参考另外一块芯片UDA1341声卡芯片的驱动，因为UDA1341芯片所集成的开发板和这块开发板用的芯片是一样的，其中对于IIS总线的声音处理流程也是相同的，不同点是在与芯片的控制不同，因而只要修改UDA1341芯片驱动对于硬件处理的流程即可

如上图，linux采用虚拟总线技术，将声音处理分为几个部分

如上图，是我画的一个图，其大致描述了在linux设备驱动中运用很广泛的虚拟平台技术，其中Device设备资源是设备的硬件描述，大多是体系相关的，如果换了一种SOC主控芯片但是声卡还是用的这款的话，就只要改动Device设备资源即可，如果是SOC主控芯片相同而声卡芯片换了的话就只要改Driver设备驱动程序即可，这种技术大大的提高了LINUX的可移植性，这也是linux为什么支持这么多芯片和这么受欢迎的原因之一。
对于一个设备驱动，将其的设备资源和设备驱动都注册进platform总线后，平台总线会根据设备注册时提供的信息来匹配对应的设备资源和设备驱动，具体的匹配方法是根据注册时提供的设备名称，如果名称相同就匹配这个设备资源和设备驱动.。对于UDA1341芯片的驱动，其设备资源在内核的arch\arm\plat-s3c24xx\Devs.c中，其代码如下
struct platform_device s3c_device_sdi = {
.name = "s3c2410-sdi",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_sdi_resource),
.resource = s3c_sdi_resource,
};

可以看出来 .name = "s3c2410-sdi", 这个就是匹配的条件，注册如内核后，平台总线会根据这个名字来匹配对应的驱动，其设备驱动在内核的\sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c中，在里面可以找到如下代码

static struct device_driver s3c2410iis_driver = {
.name = "s3c2410-iis",
.bus = &platform_bus_type,
.probe = s3c2410iis_probe,
.remove = s3c2410iis_remove,
};

可以看懂 .name = "s3c2410-iis", 有这条信息，如此平台总线就可以根据这两个名字匹配设备和驱动，对于我要改的地方，是在\sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c这个文件，因为对于设备资源，可以找到其就是存放了SOC的IIS控制寄存器的地址，如果换了芯片而且其IIS控制寄存器不同的话就只要改arch\arm\plat-s3c24xx\Devs.c中的设备资源即可，对于\sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c这个UDA1341的设备驱动，我根据自己的想法大概分为了两个部分也就是开始的图

其中的IIS声音处理部分两块芯片都是相同的，准确的来说所以声音的处理基本都是用的IIS总线，因此这部分不用改，对于硬件相关部分就是要修改的主要部分，因为这两款声卡的控制区别很大

驱动的修改：

接下来是对声卡的修改部分，首先修改的\sound\soc\s3c24xx\s3c2410-uda1341.c中的
static void init_uda1341(void)函数，这个是对于UDA1341芯片的初始化函数，对于wm8976的初始化和UDA1341完全不同，要做主要修改修改后代码如下

static void init_wm8976(void)
{
uda1341_volume = 57; //音量控制，基本相同，没改
uda1341_boost = 0; //增益控制，相同，没改

下面就是声卡硬件相关的初始化，是修改的主要部分，其控制函数wm8976_write_reg实现了对声卡芯片相应寄存器地址的控制，是根据原来的改的，不过两块芯片的读写流程很不一样
/* software reset */
wm8976_write_reg(0, 0);
wm8976_write_reg(0x3, 0x6f);

wm8976_write_reg(0x1, 0x1f);//biasen,BUFIOEN.VMIDSEL=11b
wm8976_write_reg(0x2, 0x185);//ROUT1EN LOUT1EN, inpu PGA enable ,ADC enable

wm8976_write_reg(0x6, 0x0);//SYSCLK=MCLK
wm8976_write_reg(0x4, 0x10);//16bit
wm8976_write_reg(0x2B,0x10);//BTL OUTPUT
wm8976_write_reg(0x9, 0x50);//Jack detect enable
wm8976_write_reg(0xD, 0x21);//Jack detect
wm8976_write_reg(0x7, 0x01);//Jack detect
}

对于wm8976_write_reg函数的实现：

static void wm8976_write_reg(unsigned char reg, unsigned int data)
{
int i;
unsigned long flags;
unsigned short val = (reg << 9) | (data & 0x1ff);

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,1);

local_irq_save(flags);

for (i = 0; i < 16; i++){
if (val & (1<<15))
{
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,0);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,1);
udelay(1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,1);
}
else
{
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,0);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,0);
udelay(1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,1);
}

val = val << 1;
}

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,0);
udelay(1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB2,1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB3,1);
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB4,1);

local_irq_restore(flags);
}

这个函数实现了对wm8976相应寄存器地址的读写，因为采用的是3线模式因此如上面所说的控制方式为如下的时序

其中SDIN信号是由GPB3引脚发出的，具体如下图

上图为SOC（S3C2440）接口 下图为wm8976接口

代码分析：

wm8976_write_reg函数主要操作的是上图GPB2，GPB3，GPB4的引脚，可以看到原理图上的接线，这3个引脚是wm8976芯片的控制引脚，具体控制方法上图也已经给出，主要讲解的是static void init_wm8976(void)函数。首先是wm8976_write_reg(0, 0)，其中参数中第一个参数代表的是wm8976芯片的地址，第二个参数代表的是要写入这个地址的值，首先写入的是0地址寄存器参数0，复位芯片，然后写0x3地址0x6f，使能左右声道DAC数模转换，寄存器的另外几位设置要参考下图，还要根据接线原理图，由于下图太小看不清楚，我再这里大概说下，0x03寄存器的第2，3位控制的是左右声道混音器使能，如果不使能的话其左右声道输出根据下图会是在OUT4，但是根据原理图发现OUT4并没有使用，因而必须使能第2，3两位。另外5,6两位根据原理图是扬声器输出，暂且使能，第7,8位是OUT3，OUT4的控制，没有使用这两个，设为0
wm8976_write_reg(0, 0);
wm8976_write_reg(0x3, 0x6f);

wm8976_write_reg(0x1, 0x1f);//biasen,BUFIOEN.VMIDSEL=11b
wm8976_write_reg(0x2, 0x185);//ROUT1EN LOUT1EN, inpu PGA enable ,ADC enable

wm8976_write_reg(0x6, 0x0);//SYSCLK=MCLK
wm8976_write_reg(0x4, 0x10);//16bit
wm8976_write_reg(0x2B,0x10);//BTL OUTPUT
wm8976_write_reg(0x9, 0x50);//Jack detect enable
wm8976_write_reg(0xD, 0x21);//Jack detect
wm8976_write_reg(0x7, 0x01);//Jack detect

WM8976的控制寄存器有许多，那么设置的顺序如何确定呢？WM8976的芯片手册给了我们参考：

除了以上初始化WM8976的代码需要修改之外，另外一个需要修改的地方就是音量控制。两款芯片，音量控制的方法肯定有所差别，我们需要修改使其适合于WM8976。
首先我们看WM8976的芯片资料，从中发现寄存器52和寄存器53分别用于控制LOUT1和LOUT2的音量。而对于音量的控制，我们主要完成3点，分别是默认音量、设置音量和读出音量。下面我们分别来设置：
设置之前我们要知道，UDA1341给的音量值越大，声音越小；而我们的WM8976则相反，给出的音量值越大，则声音越大！
我们首先来设置默认值：
在init_wm8976(void)函数里面加入：uda1341_volume = 57;
在来设置读写音量，那么在哪里改呢？应该还记得，两个函数吧：
audio_dev_dsp = register_sound_dsp(&smdk2410_audio_fops, -1);
audio_dev_mixer = register_sound_mixer(&smdk2410_mixer_fops, -1);
前一个函数用于注册有关播放和录音的操作函数集，后一个用于注册有关音量控制的操作函数集！那么我们就从smdk2410_mixer_fops这个函数集下手了：
static struct file_operations smdk2410_mixer_fops = {
ioctl: smdk2410_mixer_ioctl,
open: smdk2410_mixer_open,
release: smdk2410_mixer_release
};
这个操作函数集里面有个ioctl函数，没错！找的就是它，我们做如下修改：
case SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME:
ret = get_user(val, (long *) arg);
if (ret)
return ret;
uda1341_volume = (((val & 0xff) + 1) * 63) / 100;//设置值越大，音量越大
wm8976_write_reg(52, (1<<8)|uda1341_volume);//寄存器52和53用于控制音量
wm8976_write_reg(53, (1<<8)|uda1341_volume);
//uda1341_l3_address(UDA1341_REG_DATA0);
//uda1341_l3_data(uda1341_volume);
break;

case SOUND_MIXER_READ_VOLUME:
val = ( uda1341_volume * 100) / 63;
val |= val << 8;
return put_user(val, (long *) arg);

只需要对这两项进行修改就可以了！

如此一来，代码修改完毕！不过基于本人脑子比较笨，所以还得再来总结一下：
首先我们修改对控制寄存器的设置，这点很好理解，因为毕竟是两款芯片，寄存器肯定不会相同。而当设置寄存器的时候，方法也不相同，对于WM8976来说，是传输16位的数据，前7位表示寄存器地址，后9位表示要设置的值。而对于UDA1341来说，首先要在地址模式下设置好下面数据传输模式下传输的数据用于设定那些东东，然后就切换到数据传输模式下，传输相应的数据！
然后我们修改有关音量控制的代码，主要是默认音量、设定音量和读出音量！对于WM8976来说，设定值越大，音量越大。而对于UDA1341来说，设定值越小，则音量越大。此外我们还需要知道，应用程序里面传递过来的设置值与实际的设置值之间还存在着如下比例关系：

内核配置如下
Device Drivers --->
<*> Sound card support --->
<*> Advanced Linux Sound Architecture --->
<*> OSS Mixer API
<*> OSS PCM (digital audio) API
[*] OSS PCM (digital audio) API - Include plugin system
[*] Support old ALSA API
[*] Verbose procfs contents
[*] Verbose printk
[*] Generic sound devices --->
<*> ALSA for SoC audio support --->
<*> SoC Audio for the Samsung S3C24XX chips
<*> SoC I2S Audio support UDA134X wired to a S3C24XX