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【米尔RK3576开发板免费体验】2、板载麦克风和音频输出

米尔RK3576有用于音频播放的Jack Audio接口。连接外部音箱或者耳机即可进行音频的播放功能。ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)属于Linux内核的音频的子系统，在用户空间试用alsa-utils工具可以查看音频系统的组成、设置音频参数以及播放音频文件。同时，也可以通过编程调用alsa的API实现自定义应用。

1、ALSA编程接口

ALSA编程接口可以分为以下几类：

  • Information interface，提供音频设备信息以及用于控制音频设备的信息；
  • Control interface，调节音量以及其他声卡支持的控制功能；
  • Mixer interface，用于多个应用程序共享音频设备，这是ALSA的主要功能之一；
  • PCM interface，通过配置机制定义虚拟设备和硬件设备，是数字音频应用中的常用接口；
  • Raw MIDI interface，用于控制MIDI的底层接口，直接处理MIDI事件；
  • Sequencer interface，用于应用程控制MIDI接口；
  • Timer interface，用于使用声卡硬件中的定时器，同步不同的声卡事件；

米尔提供的开发SDK中的buildroot/dl/alas-lib/文件夹中有alsa-lib的源码，也可以从Github上拉取最新的alsa-lib的release代码。

alsa-lib_package.png

tar -vxjf alsa-lib-1.2.11.tar.bz2

进入解压出来的文件夹，对源码进行配置

cd alsa-lib-1.2.11
./configure --host=aarch64-buildroot-linux-gnu --prefix=/home/ept/rk3576/Kits/alsa-lib/ --with-configdir=/usr/share/alsalib

--host指定编译使用的交叉编译器，--prefix指定存放编译好的lib文件，--with-configdir指定系统配置文件夹。完成上述操作后，执行编译和安装指令

make 

sudo make install

在执行sudo make install时会出现下列错误

make_install_error.png

出现问题的原因是在root用户下无法找到工具链中的编译器，需要在root用户下配置工具链,执行buildroot输出工具链中的environment_setup脚本即可，配置后重新执行make install。

su
source /<工具链路径>/environment_setup
make install

安装完成后在--prefix指定的文件夹中lib文件夹中，有一个pkgconfig文件夹，其中的文件是用于管理alsa-lib库的。在PKG_CONFIG_PATH环境变量中添加这一pkgconfig的路径。这样在makefile中就可以引用alsa-lib库。

PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/home/ept/rk3576/Kits/alsa-lib/lib/pkgconfig
export PKG_CONFIG_PATH

2、获取音频设备信息

获取音频设备信息由多个步骤构成，首先需要确定硬件声卡，该操作通过使用Control Interface实现。主要使用以下各函数：

  • snd_card_next
  • snd_ctl_open
  • snd_ctl_pcm_next_device
  • snd_ctl_card_info_get_id
  • snd_ctl_card_info_get_name

声卡由整数编号0开始识别。使用snd_card_next获取下一个声卡设备编号，第一个声卡设备使用-1作为函数输入获得。传递声卡名称(比如hw:0,hw:1)到snd_ctl_open来打卡声卡，打开的声卡使用handle进行管理。进而，handle用于调用函数来向结构体snd_ctl_card_info中填充声卡信息，结构中的成员信息通过使用比如snd_ctl_card_info_get_name来提取相关信息。比如：

card 0: PCH(HDA Intel PCH)

进一步获取相关的信息，需要使用声卡相关的PCM接口来获取。用于存储PCM信息的结构体为 snd_pcm_info_t 。调用的函数为snd_pcm_info_get_id和 snd_pcm_info_get_name 。

以下为发现和显示声卡硬件信息的代码 device-hardware

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <alsa/asoundlib.h>
	      

void info(char *dev_name, snd_pcm_stream_t stream) {
  snd_pcm_hw_params_t *hw_params;
  int err;
  snd_pcm_t *handle;
  unsigned int max;
  unsigned int min;
  unsigned int val;
  unsigned  int dir;
  snd_pcm_uframes_t frames;

  if ((err = snd_pcm_open (&handle, dev_name, stream, 0)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot open audio device %s (%s)\\n", 
	     dev_name,
	     snd_strerror (err));
    return;
  }
		   
  if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc (&hw_params)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot allocate hardware parameter structure (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
				 
  if ((err = snd_pcm_hw_params_any (handle, hw_params)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot initialize hardware parameter structure (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  
  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_channels_max(hw_params, &max)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max channels %d\\n", max);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_channels_min(hw_params, &min)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get channel info  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min channels %d\\n", min);

  /*
  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_sbits(hw_params)) < 0) {
      fprintf (stderr, "cannot get bits info  (%s)\\n",
	       snd_strerror (err));
      exit (1);
  }
  printf("bits %d\\n", err);
  */

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_rate_min(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get min rate (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min rate %d hz\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_rate_max(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get max rate (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max rate %d hz\\n", val);

  
  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_period_time_min(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get min period time  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min period time %d usecs\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_period_time_max(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  get max period time  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max period time %d usecs\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_period_size_min(hw_params, &frames, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  get min period size  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min period size in frames %lu\\n", frames);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_period_size_max(hw_params, &frames, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  get max period size (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max period size in frames %lu\\n", frames);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_periods_min(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  get min periods  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min periods per buffer %d\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_periods_max(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot  get min periods (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max periods per buffer %d\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_min(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get min buffer time (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min buffer time %d usecs\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max(hw_params, &val, &dir)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get max buffer time  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max buffer time %d usecs\\n", val);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_size_min(hw_params, &frames)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get min buffer size (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("min buffer size in frames %lu\\n", frames);

  if ((err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_size_max(hw_params, &frames)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot get max buffer size  (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("max buffer size in frames %lu\\n", frames);
}

int main (int argc, char *argv[])
{
  int i;
  int err;
  int buf[128];
  FILE *fin;
  size_t nread;
  unsigned int rate = 44100;	

  if (argc != 2) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s card\\n", argv[0]);
    exit(1);
  }

  printf("*********** CAPTURE ***********\\n");
  info(argv[1], SND_PCM_STREAM_CAPTURE);

  printf("*********** PLAYBACK ***********\\n");
  info(argv[1], SND_PCM_STREAM_PLAYBACK);

  exit (0);
}

编写以下Makefile

LDLIBS = $(shell pkg-config --libs alsa) -lm

CFLAGS = -g $(shell pkg-config --cflags alsa)

SRC = device-hardware.c
EXE = device-hardware 

all: 
      $(EXE)

clean:
	rm $(EXE)

导入buildroot构建的工具链的environment-setup配置，并执行Make指令，得到可执行文件，将可执行文件传输到开发板运行，可以得到以下的输出。

device_info.png

3、播放音频文件

开发板的音频输出接口外接音箱可以实现音频播放功能。以下为使用alsa-lib的函数播放音乐的代码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <alsa/asoundlib.h>
	      
int main(int argc, char *argv[])
{
  int i;
  int err;
  int buf[128];
  snd_pcm_t *playback_handle;
  snd_pcm_hw_params_t *hw_params;
  FILE *fin;
  size_t nread;
  unsigned int rate = 44100;	

  if (argc != 3) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s card file\\n", argv[0]);
    exit(1);
  }

  if ((err = snd_pcm_open (&playback_handle, argv[1], SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot open audio device %s (%s)\\n", 
	     argv[1],
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
		   
  if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc (&hw_params)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot allocate hardware parameter structure (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
				 
  if ((err = snd_pcm_hw_params_any (playback_handle, hw_params)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot initialize hardware parameter structure (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
	
  if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access (playback_handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot set access type (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
	
  if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format (playback_handle, hw_params, SND_PCM_FORMAT_S16_LE)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot set sample format (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }


  if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near (playback_handle, hw_params, &rate, 0)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot set sample rate (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  printf("Rate set to %d\\n", rate);
	
  if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels (playback_handle, hw_params, 2)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot set channel count (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
	
  if ((err = snd_pcm_hw_params (playback_handle, hw_params)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot set parameters (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
	
  snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
	
  /*
  if ((err = snd_pcm_prepare (playback_handle)) < 0) {
    fprintf (stderr, "cannot prepare audio interface for use (%s)\\n",
	     snd_strerror (err));
    exit (1);
  }
  */
	
  if ((fin = fopen(argv[2], "r")) == NULL) {
      fprintf(stderr, "Can't open %s for reading\\n", argv[2]);
      exit(1);
  }

  while ((nread = fread(buf, sizeof(int), 128, fin)) > 0) {
    //printf("writing\\n");
    if ((err = snd_pcm_writei (playback_handle, buf, nread)) != nread) {
      fprintf (stderr, "write to audio interface failed (%s)\\n",
	       snd_strerror (err));
      snd_pcm_prepare(playback_handle);
    }
  }

  snd_pcm_drain(playback_handle);	
  snd_pcm_close (playback_handle);
  exit (0);
}

保存为playback.c，并编写以下Makefile文件

LDLIBS = $(shell pkg-config --libs alsa) -lm

CFLAGS = -g $(shell pkg-config --cflags alsa)

SRC = playback.c
EXE = playback

all: 
      $(EXE)

clean:
	rm $(EXE)

执行Make得到可执行文件，传输到开发板执行，播放音乐文件的效果如视频所示。

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