基于ALSA架构的音频驱动程序设计

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1、太原工业学院毕业设计第1章绪论1.1课题意义与背景随着智能化时代的到来，“物联网”概念越来越为人们所熟知，物联网作为嵌入式系统的一种具体的实现，使得嵌入式系统在工农业生产以及人们的生活中扮演着极其重要的角色。嵌入式系统对于推动社会的发展，起到了至关作用。音频作为高端嵌入式技术不可或缺的一部分，在智能化、信息化的今天，音频技术被广泛使用到人们的生活中，如：音频数据的播放与录取(主指：音乐)，语音识别，语音唤醒等等。随着应用场景的不断增多，不仅对于音频数据的处理方式以及处理技术要求不断增多，而且对于音频数据的采集质量与播放质量要求不断增高，这就使得音频

2、技术日新月异，不断趋向于复杂。当今对于音频的处理与应用技术已相当繁多，如：科大讯飞的语音识别引擎，SPEECH的库等等，这些语音技术经过长时间的验证与应用，已趋于成熟。但是这些技术的正常使用依赖于高质量的语音数据，那现在嵌入式领域就面临着两个难题：1.AIC信噪比比较低，2.OSS架构支持的声卡数目比较少。鉴于这两个存在的问题，本文决定使用信噪比比较高、集成度高、受外界影响较少的DMIC作为音频数据的采集传感器，使用支持更多声卡以及完全下兼容与OSS的ALSA架构作为新的声卡管理体系。通过将两者结合起来，可使录取的音频质量提高许多。DMIC被用于将

3、采集下的音频模拟信号转化为数字信号，同时传输给芯片的DMIC控制器。数字麦克风相对于模拟麦克风有更先进的技术，由于它的高灵敏度，高信噪比、高噪音拒绝能力、低失真、低功耗等特点，广泛应用于新设备更高的记录要求。ALSA架构设计主要是基于LINUX系统，在LINUX系统中ALSA架构作为声卡子系统的形式存在，是LINUX的一种基本设备驱动模型的实现，只不过还缺少硬件部分的操作实现。LINUX系统是一种集开发、娱乐、高性能、零成本等优秀特点于一身的类UNIX操作系统。它是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多进程、多线程和对称性多CPU的操

4、作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了UNIX以网络2626太原工业学院毕业设计为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。它不同于人们日常生活中所用的WINDOWS，WINDOWS对CPU性能的要求比较高，一般只适用于个人PC以及小型的服务器上。而LINUX对CPU的性能以及其他的硬件资源要求比较低，它既可以在低性能的便携式设备上运行，也可以在大型服务器上运行。一般的，LINUX系统主要运用在两个方面：1.嵌入式设备2.大型服务器上。正是由于智能化的嵌入式设备在社会生产生活

5、中大量普及，使得LINUX系统在被广泛的使用，例如：在日常生活中，人们使用较多的智能设备：数码相机、手机、谷歌眼睛、智能手表、平板电脑等；在工业生产中，使用较多的是：摄像头、高空无人机、路由设备、机器人、打印机等；LINUX系统相比WINDOWS的优势：免费、开源、内核可裁剪，安全性能更高，内核可由几百MB裁剪到几十KB，可供所有人开发。而WINDOWS这些都不支持。本文所要设计的DMIC设备驱动程序，正是基于LINUX系统下的ALSA声卡架构，它不仅具有嵌入式LINUX的广阔前景，而且具有更先进的声卡系统以及更高音质的音频数据源。在LINUX内核

6、中，随着ALSA架构逐步取代OSS，市场上的大多芯片厂商以及手机厂商开始使用以及开发ALSA，这就使得ALSA成为未来嵌入式音频技术的主流。随着数字化时代的到来，产品的数字化已成为必然，数字MIC以其卓越的性能将逐步取代模拟MIC，成为未来嵌入式产品的首选。嵌入式LINUX系统主要在嵌入式产品中提供基础的系统环境，一般的方案提供商会来提供硬件环境以及与该硬件相匹配的LINUX系统环境，该基础的软硬件环境还需要经过产品商进行二次开发，主要是进行应用开发，此时的开发主要是面对市场上的产品使用者，因此日常生活中我们看到的嵌入式产品的外观都是应用界面，看不

7、到它内部的LINUX系统环境，更直接地说是看不到SHELL界面。产品商的二次开发一般都是在文件系统之上进行应用界面的开发，如在文件系统中添加QT的C++类库，进行界面的开发，或者是添加RAMDISK以及大量C、C++、JAVA的库来进行启动ANDROID的环境，来进行APP开发，这就是我们常见的手机的产生流程。因此我们一般的产品用户都是只能看到应用界面，获得使用界面的方便智能的同时，其实并不知其内部是由LINUX系统提供良好的智能环境。LINUX系统承担着奠基石的作用，却没有应用界面华丽的影响力，由此可见LINUX系统的伟大之处，这也正是LINUX

8、系统比世界其它任意系统应用更广泛的原因。1.2国内外研究现状2626太原工业学院毕业设计1.2.1国外ALSA研究现状AL