【更适合初学者的开发板ELF 1】+ 7.音频播放测试

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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。

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：

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。电路原理图设计：

耳机接口：

实物连接：

4.应用编程测试

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <stdlib.h>
   
3. #include <errno.h>
   
4. #include <string.h>
   
5. #include <alsa/asoundlib.h>
   
6. #define PCM_PLAYBACK_DEV "hw:0,0"
   
7. typedef struct WAV_RIFF {
   
8. char ChunkID[4]; /* "RIFF" */
   
9. u_int32_t ChunkSize;
   
10. char Format[4]; /* "WAVE" */
    
11. } __attribute__ ((packed)) RIFF_t;
    
12. typedef struct WAV_FMT {
    
13. char Subchunk1ID[4]; /* "fmt " */
    
14. u_int32_t Subchunk1Size; /* 16 for PCM */
    
15. u_int16_t AudioFormat; /* PCM = 1*/
    
16. u_int16_t NumChannels; /* Mono = 1, Stereo = 2, etc. */
    
17. u_int32_t SampleRate; /* 8000, 44100, etc. */
    
18. u_int32_t ByteRate; /* = SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8 */
    
19. u_int16_t BlockAlign; /* = NumChannels * BitsPerSample/8 */
    
20. u_int16_t BitsPerSample; /* 8bits, 16bits, etc. */
    
21. } __attribute__ ((packed)) FMT_t;
    
22. static FMT_t wav_fmt;
    
23. typedef struct WAV_DATA {
    
24. char Subchunk2ID[4]; /* "data" */
    
25. u_int32_t Subchunk2Size; /* data size */
    
26. } __attribute__ ((packed)) DATA_t;
    
27. 
    
28. static snd_pcm_t *pcm = NULL; //pcm 句柄
    
29. static unsigned int buf_bytes; //应用程序缓冲区的大小（字节为单位）
    
30. static void *buf = NULL; //指向应用程序缓冲区的指针
    
31. static int fd = -1; //指向 WAV 音频文件的文件描述符
    
32. static snd_pcm_uframes_t period_size = 1024; //周期大小（单位: 帧）
    
33. static unsigned int periods = 4; //周期数（设备驱动层 buffer 的大小）
    
34. static int snd_pcm_init(void)
    
35. {
    
36. snd_pcm_hw_params_t *hwparams = NULL;
    
37. int ret;
    
38. /* 打开 PCM 设备 */
    
39. ret = snd_pcm_open(&pcm, PCM_PLAYBACK_DEV, SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);
    
40. if (0 > ret) {
    
41. fprintf(stderr, "snd_pcm_open error: %s: %s\n",
    
42. PCM_PLAYBACK_DEV, snd_strerror(ret));
    
43. return -1;
    
44. }
    
45. /* 实例化 hwparams 对象 */
    
46. snd_pcm_hw_params_malloc(&hwparams);
    
47. /* 获取 PCM 设备当前硬件配置,对 hwparams 进行初始化 */
    
48. ret = snd_pcm_hw_params_any(pcm, hwparams);
    
49. if (0 > ret) {
    
50. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_any error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
51. goto err2;
    
52. }
    
53. /**************
    
54. 设置参数
    
55. ***************/
    
56. /* 设置访问类型: 交错模式 */
    
57. ret = snd_pcm_hw_params_set_access(pcm, hwparams, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);
    
58. if (0 > ret) {
    
59. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_access error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
60. goto err2;
    
61. }
    
62. /* 设置数据格式: 有符号 16 位、小端模式 */
    
63. ret = snd_pcm_hw_params_set_format(pcm, hwparams, SND_PCM_FORMAT_S16_LE);
    
64. if (0 > ret) {
    
65. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_format error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
66. goto err2;
    
67. }
    
68. /* 设置采样率 */
    
69. ret = snd_pcm_hw_params_set_rate(pcm, hwparams, wav_fmt.SampleRate, 0);
    
70. if (0 > ret) {
    
71. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_rate error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
72. goto err2;
    
73. }
    
74. /* 设置声道数: 双声道 */
    
75. ret = snd_pcm_hw_params_set_channels(pcm, hwparams, wav_fmt.NumChannels);
    
76. if (0 > ret) {
    
77. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_channels error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
78. goto err2;
    
79. }
    
80. /* 设置周期大小: period_size */
    
81. ret = snd_pcm_hw_params_set_period_size(pcm, hwparams, period_size, 0);
    
82. if (0 > ret) {
    
83. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_period_size error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
84. goto err2;
    
85. }
    
86. /* 设置周期数（驱动层 buffer 的大小）: periods */
    
87. ret = snd_pcm_hw_params_set_periods(pcm, hwparams, periods, 0);
    
88. if (0 > ret) {
    
89. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params_set_periods error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
90. goto err2;
    
91. }
    
92. /* 使配置生效 */
    
93. ret = snd_pcm_hw_params(pcm, hwparams);
    
94. snd_pcm_hw_params_free(hwparams); //释放 hwparams 对象占用的内存
    
95. if (0 > ret) {
    
96. fprintf(stderr, "snd_pcm_hw_params error: %s\n", snd_strerror(ret));
    
97. goto err1;
    
98. }
    
99. buf_bytes = period_size * wav_fmt.BlockAlign; //变量赋值，一个周期的字节大小
    
100. return 0;
     
101. err2:
     
102. snd_pcm_hw_params_free(hwparams);
     
103. err1:
     
104. snd_pcm_close(pcm); //关闭 pcm 设备
     
105. return -1;
     
106. }
     
107. static int open_wav_file(const char *file)
     
108. {
     
109. RIFF_t wav_riff;
     
110. DATA_t wav_data;
     
111. int ret;
     
112. fd = open(file, O_RDONLY);
     
113. if (0 > fd) {
     
114. fprintf(stderr, "open error: %s: %s\n", file, strerror(errno));
     
115. return -1;
     
116. }
     
117. ret = read(fd, &wav_riff, sizeof(RIFF_t));
     
118. if (sizeof(RIFF_t) != ret) {
     
119. if (0 > ret)
     
120. perror("read error");
     
121. else
     
122. fprintf(stderr, "check error: %s\n", file);
     
123. close(fd);
     
124. return -1;
     
125. }
     
126. if (strncmp("RIFF", wav_riff.ChunkID, 4) ||//校验
     
127. strncmp("WAVE", wav_riff.Format, 4)) {
     
128. fprintf(stderr, "check error: %s\n", file);
     
129. close(fd);
     
130. return -1;
     
131. }
     
132. ret = read(fd, &wav_fmt, sizeof(FMT_t));
     
133. if (sizeof(FMT_t) != ret) {
     
134. if (0 > ret)
     
135. perror("read error");
     
136. else
     
137. fprintf(stderr, "check error: %s\n", file);
     
138. close(fd);
     
139. return -1;
     
140. }
     
141. if (strncmp("fmt ", wav_fmt.Subchunk1ID, 4)) {//校验
     
142. fprintf(stderr, "check error: %s\n", file);
     
143. close(fd);
     
144. return -1;
     
145. }
     
146. printf("<<<<音频文件格式信息>>>>\n\n");
     
147. printf(" file name: %s\n", file);
     
148. printf(" Subchunk1Size: %u\n", wav_fmt.Subchunk1Size);
     
149. printf(" AudioFormat: %u\n", wav_fmt.AudioFormat);
     
150. printf(" NumChannels: %u\n", wav_fmt.NumChannels);
     
151. printf(" SampleRate: %u\n", wav_fmt.SampleRate);
     
152. printf(" ByteRate: %u\n", wav_fmt.ByteRate);
     
153. printf(" BlockAlign: %u\n", wav_fmt.BlockAlign);
     
154. printf(" BitsPerSample: %u\n\n", wav_fmt.BitsPerSample);
     
155. if (0 > lseek(fd, sizeof(RIFF_t) + 8 + wav_fmt.Subchunk1Size,
     
156. SEEK_SET)) {
     
157. perror("lseek error");
     
158. close(fd);
     
159. return -1;
     
160. }
     
161. while(sizeof(DATA_t) == read(fd, &wav_data, sizeof(DATA_t))) {
     
162. if (!strncmp("data", wav_data.Subchunk2ID, 4))
     
163. return 0;
     
164. if (0 > lseek(fd, wav_data.Subchunk2Size, SEEK_CUR)) {
     
165. perror("lseek error");
     
166. close(fd);
     
167. return -1;
     
168. }
     
169. }
     
170. fprintf(stderr, "check error: %s\n", file);
     
171. return -1;
     
172. }
     
173. int main(int argc, char *argv[])
     
174. {
     
175. int ret;
     
176. if (2 != argc) {
     
177. fprintf(stderr, "Usage: %s <audio_file>\n", argv[0]);
     
178. exit(EXIT_FAILURE);
     
179. }
     
180. if (open_wav_file(argv[1]))
     
181. exit(EXIT_FAILURE);
     
182. if (snd_pcm_init())
     
183. goto err1;
     
184. buf = malloc(buf_bytes);
     
185. if (NULL == buf) {
     
186. perror("malloc error");
     
187. goto err2;
     
188. }
     
189. While（1） {
     
190. memset(buf, 0x00, buf_bytes);
     
191. ret = read(fd, buf, buf_bytes);
     
192. if (0 >= ret)
     
193. goto err3;
     
194. ret = snd_pcm_writei(pcm, buf, period_size);
     
195. if (0 > ret) {
     
196. fprintf(stderr, "snd_pcm_writei error: %s\n", snd_strerror(ret));
     
197. goto err3;
     
198. }
     
199. else if (ret < period_size) {
     
200. if (0 > lseek(fd, (ret-period_size) * wav_fmt.BlockAlign, SEEK_CUR)) {
     
201. perror("lseek error");
     
202. goto err3;
     
203. }
     
204. }
     
205. }
     
206. err3:
     
207. free(buf); //释放内存
     
208. err2:
     
209. snd_pcm_close(pcm); //关闭 pcm 设备
     
210. err1:
     
211. close(fd); //关闭打开的音频文件
     
212. exit(EXIT_FAILURE);
     
213. }
     

复制代码

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。