📚 课程目录第2章 ALSA声卡驱动基础框架实现

2. ALSA声卡驱动基础框架实现

任务目标

在Linux内核驱动中，为声卡创建PCM设备实例，并注册基本的open/close回调函数。本案例基于ALSA框架，使用snd_pcm_new()创建PCM设备，通过snd_pcm_set_ops()绑定操作集，最终在模块卸载时销毁设备。

环境与依赖

内核源码树已编译，且CONFIG_SND与CONFIG_SND_PCM已启用
本案例代码为独立模块，不依赖具体硬件平台，仅验证PCM设备生命周期管理

核心实现

#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>

static struct snd_card *card;
static struct snd_pcm *pcm;

static int my_pcm_open(struct snd_pcm_substream *substream)
{
    pr_info("my_pcm: open called\n");
    return 0;
}

static int my_pcm_close(struct snd_pcm_substream *substream)
{
    pr_info("my_pcm: close called\n");
    return 0;
}

static const struct snd_pcm_ops my_pcm_ops = {
    .open = my_pcm_open,
    .close = my_pcm_close,
};

static int __init my_pcm_init(void)
{
    int ret;

    /* 创建声卡，card_idx=0，id字符串可自定义 */
    ret = snd_card_new(&platform_device, -1, "mycard", THIS_MODULE, 0, &card);
    if (ret < 0) {
        pr_err("my_pcm: snd_card_new failed: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* 创建PCM设备：device=0，PCM类型为播放，设备编号为0 */
    ret = snd_pcm_new(card, "my_pcm_dev", 0, 1, 0, &pcm);
    if (ret < 0) {
        pr_err("my_pcm: snd_pcm_new failed: %d\n", ret);
        snd_card_free(card);
        return ret;
    }

    /* 绑定操作集：PCM播放方向使用my_pcm_ops */
    snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &my_pcm_ops);

    /* 注册声卡，使设备在/dev/snd/下可见 */
    ret = snd_card_register(card);
    if (ret < 0) {
        pr_err("my_pcm: snd_card_register failed: %d\n", ret);
        snd_card_free(card);
        return ret;
    }

    pr_info("my_pcm: PCM device created successfully\n");
    return 0;
}

static void __exit my_pcm_exit(void)
{
    /* 释放声卡时会自动销毁其下所有PCM设备 */
    snd_card_free(card);
    pr_info("my_pcm: PCM device destroyed\n");
}

module_init(my_pcm_init);
module_exit(my_pcm_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Minimal ALSA PCM device create/destroy example");

编译与加载

# 使用内核构建系统编译为模块
obj-m := my_pcm.o
make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules

# 加载模块
sudo insmod my_pcm.ko

# 卸载模块
sudo rmmod my_pcm

验证方法

加载后检查设备节点：执行cat /proc/asound/cards，应能看到名为mycard的声卡条目。
检查PCM设备列表：执行cat /proc/asound/mycard/pcm0p/info，应显示设备名my_pcm_dev，且状态为closed。
验证回调触发：使用aplay -D hw:mycard,0 /dev/zero播放空数据，然后执行dmesg | tail，应看到my_pcm: open called；播放结束后（Ctrl+C或播放完毕），再次查看dmesg，应看到my_pcm: close called。
卸载验证：执行sudo rmmod my_pcm后，再次查看/proc/asound/cards，mycard条目应消失。

判定标准

模块加载无错误，/proc/asound/cards中出现新声卡
PCM设备信息节点存在且可读
调用aplay时dmesg中依次出现open和close日志，证明回调已正确绑定并执行
模块卸载后所有设备节点被清理，无内存泄漏或内核错误

关键说明

snd_card_new()的第一个参数传入&platform_device仅为满足接口要求，实际驱动应传入对应的总线设备指针；本案例不依赖具体硬件，因此使用platform_device占位。
PCM创建时参数playback_count=1表示支持1个播放子流，capture_count=0表示不支持录音。若需双向支持，可相应调整。
销毁PCM设备无需单独调用snd_pcm_free()，snd_card_free()会递归释放声卡下所有PCM实例。