Android内核进阶之设置硬件参数snd_pcm_hw_params：用法实例(八十五)

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🌻1. 前言

本篇目的：Android内核进阶之设置硬件参数snd_pcm_hw_params：用法实例

🌻2. Android内核进阶之设置硬件参数snd_pcm_hw_params介绍

1. 基本概念
   snd_pcm_hw_params是用户空间发起格式协商后内核驱动实际配置采样率、通道数、数据格式、缓冲周期的入口，决定后续DMA与时钟行为。

2. 功能
   支持设置速率、通道、格式、中断周期、缓冲帧数；可约束最小最大范围；支持交错与非交错；与mmap缓冲自动对齐；支持幂次周期优化。

3. 使用限制
   只能在hw_params回调上下文调用；需先snd_pcm_hw_params_any初始化；约束不可冲突；失败需返回负错误码；重新打开需重新设置。

4. 性能特性
   配置耗时低于200微秒；与DMA寄存器写入同步；支持16路并发协商；内存拷贝零次；支持1 Hz精度速率调整。

5. 使用场景
   车载系统固定48 kHz导航混音、语音唤醒强制16 kHz单声道、USB声卡自适应44.1 kHz到384 kHz高解析。

🌻3. 代码实例

🌻3.1 设置车载固定48 kHz播放参数

1. 应用场景
   车载导航混音必须48 kHz，禁止用户空间修改。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>static int car_fix_hw_params(struct snd_pcm_substream *s,struct snd_pcm_hw_params *p)
{int err;/* 强制48kHz 16bit 2ch */err = snd_pcm_hw_params_set_rate(s, p, 48000, 0);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_hw_params_set_format(s, p, SNDRV_PCM_FORMAT_S16_LE);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_hw_params_set_channels(s, p, 2);if (err < 0)return err;/* 固定256帧周期 */err = snd_pcm_hw_params_set_period_size(s, p, 256, 0);if (err < 0)return err;return 0;
}static struct snd_pcm_ops car_fix_ops = {open      = car_fix_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = car_fix_hw_params,trigger   = car_fix_trigger,pointer   = car_fix_pointer,
};static int __init car_fix_params_init(void)
{int err;struct snd_card *card;struct snd_pcm *pcm;err = snd_card_new(NULL, -1, "CarFixCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "CarFix", 0, 1, 0, &pcm);if (err < 0)goto fail;snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &car_fix_ops);strcpy(pcm->name, "Car Fix 48k");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit car_fix_params_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(car_fix_params_init);
module_exit(car_fix_params_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：用户空间无论请求何种格式，驱动强制设置为48 kHz 16bit 2ch，导航混音无需重采样。

🌻3.2 设置语音唤醒16 kHz单声道参数

1. 应用场景
   低功耗DSP只支持16 kHz单声道，驱动层直接约束。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>static int vw_hw_params(struct snd_pcm_substream *s,struct snd_pcm_hw_params *p)
{int err;/* 强制16kHz 16bit 1ch */err = snd_pcm_hw_params_set_rate(s, p, 16000, 0);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_hw_params_set_format(s, p, SNDRV_PCM_FORMAT_S16_LE);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_hw_params_set_channels(s, p, 1);if (err < 0)return err;/* 128帧小周期降低延迟 */err = snd_pcm_hw_params_set_period_size(s, p, 128, 0);if (err < 0)return err;return 0;
}static struct snd_pcm_ops vw_ops = {open      = vw_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = vw_hw_params,trigger   = vw_trigger,pointer   = vw_pointer,
};static int __init vw_params_init(void)
{int err;struct snd_card *card;struct snd_pcm *pcm;err = snd_card_new(NULL, -1, "VWCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "VWCap", 0, 0, 1, &pcm);if (err < 0)goto fail;snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &vw_ops);strcpy(pcm->name, "VW 16k");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit vw_params_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(vw_params_init);
module_exit(vw_params_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：无论用户请求何种格式，驱动强制16 kHz单声道，DSP侧无需二次转换。

🌻3.3 设置USB自适应高解析参数

1. 应用场景
   USB声卡支持44.1 kHz到384 kHz，驱动根据用户请求自适应配置。

2. 用法实例

#include <sound/core.h>
#include <sound/pcm.h>
#include <linux/module.h>static int usb_adap_hw_params(struct snd_pcm_substream *s,struct snd_pcm_hw_params *p)
{int err;/* 允许用户空间任意速率，驱动只约束范围 */err = snd_pcm_hw_params_set_rate_min(s, p, 44100, 0);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_hw_params_set_rate_max(s, p, 384000, 0);if (err < 0)return err;/* 32bit浮点格式 */err = snd_pcm_hw_params_set_format(s, p, SNDRV_PCM_FORMAT_FLOAT_LE);if (err < 0)return err;/* 2ch立体声 */err = snd_pcm_hw_params_set_channels(s, p, 2);if (err < 0)return err;/* 512帧周期，适配高码率突发 */err = snd_pcm_hw_params_set_period_size(s, p, 512, 0);if (err < 0)return err;return 0;
}static struct snd_pcm_ops usb_adap_ops = {open      = usb_adap_open,ioctl     = snd_pcm_lib_ioctl,hw_params = usb_adap_hw_params,trigger   = usb_adap_trigger,pointer   = usb_adap_pointer,
};static int __init usb_adap_params_init(void)
{int err;struct snd_card *card;struct snd_pcm *pcm;err = snd_card_new(NULL, -1, "USBAdapCard", THIS_MODULE, 0, &card);if (err < 0)return err;err = snd_pcm_new(card, "USBAdap", 0, 1, 1, &pcm);if (err < 0)goto fail;snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK, &usb_adap_ops);snd_pcm_set_ops(pcm, SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE, &usb_adap_ops);strcpy(pcm->name, "USB Adap");err = snd_card_register(card);if (err < 0)goto fail;return 0;
fail:snd_card_free(card);return err;
}static void __exit usb_adap_params_exit(void)
{struct snd_card *card = snd_card_ref(-1);if (card)snd_card_free(card);
}
module_init(usb_adap_params_init);
module_exit(usb_adap_params_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

代码功能：驱动只给出最小最大约束，用户空间可自由选择44.1/48/96/192/384 kHz，USB控制器自动切换时钟分频。

🌻3.4 用法总结

代码关键字	功能描述	典型应用
snd_pcm_hw_params_set_rate 48000	固定速率	车载导航
snd_pcm_hw_params_set_rate 16000	固定单声道	语音唤醒
snd_pcm_hw_params_set_rate_min/max	自适应速率	USB高解析