【米尔-STM32MP135入门级开发板测评】 5.音频播放测试

feifeiz

1.  ALSA 概述

ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）是Linux操作系统的音频子系统，负责处理声音和音频。作为Linux内核的一部分，它提供了全面的音频支持，允许应用程序与音频硬件进行通信，实现音频录制、播放和处理。ALSA的关键特点包括多硬件支持，可适用于内置声卡、USB音频设备等各种硬件。它专注于提供低延迟音频处理，因此适用于实时音频应用，如音乐制作和游戏。此外，ALSA具有模块化设计，可轻松添加或替换音频驱动程序和组件，以满足不同需求。它还提供用户空间工具和库，用于配置和操作音频设备。尽管最初设计为Linux，但一些ALSA组件已移植到其他操作系统，实现跨**音频支持。总之，ALSA是Linux上强大的音频架构，为各种音频应用提供了可靠的音频处理功能。

音频示意图

2.  lsa-lib库

alsa-lib 是一套 Linux 应用层的 C 语言函数库，为音频应用程序开发提供了一套统一、标准

的接口，应用程序只需调用这一套 API 即可完成对底层声卡设备的操控，譬如播放与录音。

用户空间的 alsa-lib对应用程序提供了统一的API 接口，这样可以隐藏驱动层的实现细节，简化了应用

程序的实现难度、无需应用程序开发人员直接去读写音频设备节点。

在 Linux 内核设备驱动层、基于 ALSA 音频驱动框架注册的 sound 设备会在/dev/snd 目录下生成相应的

设备节点文件，譬如MP135 开发板出厂系统/dev/snd目录下有如下文件：

3.硬件连接

如下所示为板子的外设接口示意图，引出了音频接口，通过耳机接口引出，需要将耳机线连接到Audio接口。

电路原理图：

实物连接如下所示：

4.应用编程测试

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<errno.h>

#include<string.h>

#include<alsa/asoundlib.h>

#definePCM_PLAYBACK_DEV "hw:0,0"

static snd_pcm_t*pcm = NULL; //pcm 句柄

static unsignedint buf_bytes; //应用程序缓冲区的大小（字节为单位）

static void *buf= NULL; //指向应用程序缓冲区的指针

static int fd =-1; //指向 WAV 音频文件的文件描述符

staticsnd_pcm_uframes_t period_size = 1024; //周期大小（单位: 帧）

static unsignedint periods = 4; //周期数（设备驱动层 buffer 的大小）

static int snd_pcm_init(void)

{

snd_pcm_hw_params_t *hwparams = NULL;

int ret;

/* 打开 PCM 设备 */

ret = snd_pcm_open(&pcm, PCM_PLAYBACK_DEV,SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr, "snd_pcm_open error: %s:%s\n",

PCM_PLAYBACK_DEV, snd_strerror(ret));

return -1;

}

/* 实例化 hwparams 对象 */

snd_pcm_hw_params_malloc(&hwparams);

/* 获取 PCM 设备当前硬件配置,对 hwparams 进行初始化 */

ret = snd_pcm_hw_params_any(pcm, hwparams);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_any error:%s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/**************

设置参数

***************/

/* 设置访问类型: 交错模式 */

ret = snd_pcm_hw_params_set_access(pcm,hwparams, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_access error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 设置数据格式: 有符号 16 位、小端模式 */

ret = snd_pcm_hw_params_set_format(pcm,hwparams, SND_PCM_FORMAT_S16_LE);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_format error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 设置采样率 */

ret = snd_pcm_hw_params_set_rate(pcm,hwparams, wav_fmt.SampleRate, 0);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_rate error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 设置声道数: 双声道 */

ret = snd_pcm_hw_params_set_channels(pcm,hwparams, wav_fmt.NumChannels);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_channels error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 设置周期大小: period_size */

ret = snd_pcm_hw_params_set_period_size(pcm,hwparams, period_size, 0);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_period_size error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 设置周期数（驱动层 buffer 的大小）: periods */

ret = snd_pcm_hw_params_set_periods(pcm,hwparams, periods, 0);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr,"snd_pcm_hw_params_set_periods error: %s\n", snd_strerror(ret));

goto err2;

}

/* 使配置生效 */

ret = snd_pcm_hw_params(pcm, hwparams);

snd_pcm_hw_params_free(hwparams); //释放 hwparams 对象占用的内存

if (0 > ret) {

fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params error:%s\n", snd_strerror(ret));

goto err1;

}

buf_bytes = period_size * wav_fmt.BlockAlign;//变量赋值，一个周期的字节大小

return 0;

err2:

snd_pcm_hw_params_free(hwparams);

err1:

snd_pcm_close(pcm); //关闭 pcm 设备

return -1;

}

static intopen_wav_file(const char *file)

{

RIFF_t wav_riff;

DATA_t wav_data;

int ret;

fd = open(file, O_RDONLY);

if (0 > fd) {

fprintf(stderr, "open error: %s:%s\n", file, strerror(errno));

return -1;

}

ret = read(fd, &wav_riff, sizeof(RIFF_t));

if (sizeof(RIFF_t) != ret) {

if (0 > ret)

perror("read error");

else

fprintf(stderr, "check error: %s\n",file);

close(fd);

return -1;

}

if (strncmp("RIFF",wav_riff.ChunkID, 4) ||//校验

strncmp("WAVE", wav_riff.Format, 4)){

fprintf(stderr, "check error: %s\n",file);

close(fd);

return -1;

}

ret = read(fd, &wav_fmt, sizeof(FMT_t));

if (sizeof(FMT_t) != ret) {

if (0 > ret)

perror("read error");

else

fprintf(stderr, "check error: %s\n",file);

close(fd);

return -1;

}

if (strncmp("fmt ",wav_fmt.Subchunk1ID, 4)) {//校验

fprintf(stderr, "check error: %s\n",file);

close(fd);

return -1;

}

printf("<<<<音频文件格式信息>>>>\n\n");

printf(" file name: %s\n", file);

printf(" Subchunk1Size: %u\n",wav_fmt.Subchunk1Size);

printf(" AudioFormat: %u\n",wav_fmt.AudioFormat);

printf(" NumChannels: %u\n",wav_fmt.NumChannels);

printf(" SampleRate: %u\n",wav_fmt.SampleRate);

printf(" ByteRate: %u\n",wav_fmt.ByteRate);

printf(" BlockAlign: %u\n",wav_fmt.BlockAlign);

printf(" BitsPerSample: %u\n\n",wav_fmt.BitsPerSample);

if (0 >lseek(fd, sizeof(RIFF_t) + 8 + wav_fmt.Subchunk1Size,

SEEK_SET)) {

perror("lseek error");

close(fd);

return -1;

}

while(sizeof(DATA_t) == read(fd,&wav_data, sizeof(DATA_t))) {

if(!strncmp("data", wav_data.Subchunk2ID, 4))

return 0;

if (0 > lseek(fd, wav_data.Subchunk2Size,SEEK_CUR)) {

perror("lseek error");

close(fd);

return -1;

}

}

fprintf(stderr, "check error: %s\n",file);

return -1;

}

int main(intargc, char *argv[])

{

int ret;

if (2 != argc) {

fprintf(stderr, "Usage: %s<audio_file>\n", argv[0]);

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (open_wav_file(argv[1]))

exit(EXIT_FAILURE);

if (snd_pcm_init())

goto err1;

buf = malloc(buf_bytes);

if (NULL == buf) {

perror("malloc error");

goto err2;

}

While（1） {

memset(buf, 0x00, buf_bytes);

ret = read(fd, buf, buf_bytes);

if (0 >= ret)

goto err3;

ret = snd_pcm_writei(pcm, buf, period_size);

if (0 > ret) {

fprintf(stderr, "snd_pcm_writei error:%s\n", snd_strerror(ret));

goto err3;

}

else if (ret < period_size) {

if (0 >lseek(fd, (ret-period_size) * wav_fmt.BlockAlign, SEEK_CUR)) {

perror("lseek error");

goto err3;

}

}

}

err3:

free(buf); //释放内存

err2:

snd_pcm_close(pcm); //关闭 pcm 设备

err1:

close(fd); //关闭打开的音频文件

exit(EXIT_FAILURE);

}

将编译好的可执行文件添加到开发板，并添加可执行文件，将需要播放的音频同样放在当前路径下，我这里是将下载的音乐通过格式化工厂进行格式转换，重命名为test.wav。然后输入./pcm_playback  ./test.wav进行音乐播放，并打印出音频格式信息，运行程序，开始播放音乐。