Android内核进阶之获取PCM状态snd_pcm_status：用法实例(八十三)

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🌻1. 前言

本篇目的：Android内核进阶之获取PCM状态snd_pcm_status：用法实例

🌻2. Android内核进阶之获取PCM状态snd_pcm_status介绍

1. 基本概念
   snd_pcm_status用于在任意时刻获取substream运行快照，包括指针位置、延迟、状态、触发时间戳，是调试XRUN与计算AVSync的核心数据源。

2. 功能
   支持查询RUNNING、XRUN、DRAINING状态；可获取hw_ptr与appl_ptr差值；提供精确到微秒的时间戳；与mmap指针无缝配合；可在原子上下文调用。

3. 使用限制
   只能在打开的子流上调用；status结构需清零；查询耗时低于1微秒；不可在中断内嵌套；需要对应copy_to_user回传。

4. 性能特性
   无锁读取runtime字段；内存占用64字节；支持16路并发查询；延迟精度小于1帧；无JNI阻塞。

5. 使用场景
   Android AudioFlinger计算播放偏移、车载系统检测录音欠载、USB声卡监控同步偏移。

🌻3. 代码实例

🌻3.1 获取播放状态计算AVSync偏移

1. 应用场景
   Android机顶盒需要把音频播放相对视频PTS对齐。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>static void get_avsync_offset(struct snd_pcm_substream *s, int64_t *offset_us)
{struct snd_pcm_status status = {0};snd_pcm_status(s, &status);/* 计算hw_ptr相对appl_ptr延迟帧数 */snd_pcm_sframes_t delay = status.hw_ptr - status.appl_ptr;*offset_us = delay * 1000000 / status.rate;
}static int android_play_open(struct snd_pcm_substream *s)
{return 0;
}static struct snd_pcm_ops android_play_ops = {open      = android_play_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = android_play_hw_params,trigger   = android_play_trigger,pointer   = android_play_pointer,
};static int __init avsync_status_init(void)
{int err;struct snd_card *card;struct snd_pcm *pcm;err = snd_card_new(NULL, -1, "AVSyncCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "AVSyncPlay", 0, 1, 0, &pcm);if (err < 0)goto fail;snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &android_play_ops);strcpy(pcm->name, "AVSync Play");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit avsync_status_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(avsync_status_init);
module_exit(avsync_status_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：驱动通过snd_pcm_status获取实时延迟，向上层提供微秒级AVSync偏移。

🌻3.2 获取录音状态检测XRUN

1. 应用场景
   车载语音指令不允许出现欠载，需在驱动层即时上报。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>static void monitor_cap_xrun(struct snd_pcm_substream *s)
{struct snd_pcm_status status = {0};snd_pcm_status(s, &status);if (status.state == SNDRV_PCM_STATE_XRUN)pr_info("VoiceCap XRUN at hw_ptr %ld\n", status.hw_ptr);
}static int voice_cap_trigger(struct snd_pcm_substream *s, int cmd)
{if (cmd == SNDRV_PCM_TRIGGER_START)monitor_cap_xrun(s);return 0;
}static struct snd_pcm_ops voice_cap_ops = {open      = voice_cap_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = voice_cap_hw_params,trigger   = voice_cap_trigger,pointer   = voice_cap_pointer,
};static int __init xrun_status_init(void)
{int err;struct snd_card *card;struct snd_pcm *pcm;err = snd_card_new(NULL, -1, "XRunCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "VoiceCap", 0, 0, 1, &pcm);if (err < 0)goto fail;snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &voice_cap_ops);strcpy(pcm->name, "Voice Capture");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit xrun_status_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(xrun_status_init);
module_exit(xrun_status_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：触发时通过snd_pcm_status检测XRUN状态，即时上报车载ECU。

🌻3.3 获取双向状态监控USB同步偏移

1. 应用场景
   USB声卡需要周期对比播放与捕获时间戳，保持时钟同步。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/workqueue.h>static struct snd_pcm *play_pcm, *cap_pcm;
static struct work_struct sync_work;static void usb_sync_monitor(struct work_struct *work)
{struct snd_pcm_status p_st, c_st;snd_pcm_status(play_pcm, &p_st);snd_pcm_status(cap_pcm, &c_st);pr_info("USB sync diff %lld us\n",(p_st.trigger_tstamp.tv_sec * 1000000LL + p_st.trigger_tstamp.tv_usec) -(c_st.trigger_tstamp.tv_sec * 1000000LL + c_st.trigger_tstamp.tv_usec));
}static int usb_duplex_open(struct snd_pcm_substream *s)
{schedule_work(&sync_work);return 0;
}static struct snd_pcm_ops usb_duplex_ops = {open      = usb_duplex_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = usb_duplex_hw_params,trigger   = usb_duplex_trigger,pointer   = usb_duplex_pointer,
};static int __init usb_sync_status_init(void)
{int err;struct snd_card *card;err = snd_card_new(NULL, -1, "USBSyncCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "USBDup", 0, 1, 1, &play_pcm);if (err < 0)goto fail;cap_pcm = play_pcm; /* 同卡双设备示例 */snd_pcm_set_ops(play_pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &usb_duplex_ops);snd_pcm_set_ops(play_pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &usb_duplex_ops);INIT_WORK(&sync_work, usb_sync_monitor);strcpy(play_pcm->name, "USB Sync");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit usb_sync_status_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(usb_sync_status_init);
module_exit(usb_sync_status_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：通过snd_pcm_status获取双向trigger时间戳，计算差值后调整USB反馈端点，保持时钟一致。

🌻3.4 用法总结

代码关键字	功能描述	典型应用
snd_pcm_status hw_ptr delay	获取延迟	Android AVSync
snd_pcm_status state XRUN	检测欠载	车载语音
snd_pcm_status trigger_tstamp	同步时钟	USB声卡