Инициализация аппаратного обеспечения

Драйверы аудио Набора I/O не должны переопределять IOService::start метод. Вместо этого значение по умолчанию IOAudioDevice реализация start сначала вызывает реализацию суперкласса и затем вызывает initHardware метод подкласса. Ваш IOAudioDevice подкласс должен переопределить initHardware метод.

Ваша реализация initHardware должен сделать две общих вещи:

• Это должно выполнить любые необходимые специфичные для аппаратных средств инициализации (и на провайдере и на аудио сторонах), таких как отображающиеся ресурсы и установка аппаратных средств к известному состоянию. Это также включает создание и инициализацию необходимых объектов семьи Audio.

• Это должно определить имена, которыми драйвер должен быть известен Аудио HAL и его клиенты.

Если initHardware вызов успешно выполняется, IOAudioDevice суперкласс (в start метод), устанавливает управление питанием, если семья, как предполагается, управляет питанием и затем вызывает registerService сделать IOAudioDevice объект, видимый в Реестре I/O.

Перечисление 3-2 показывает, как класс SamplePCIAudioDevice реализует initHardware метод.

Перечисление 3-2  Реализовывая initHardware метод

bool SamplePCIAudioDevice::initHardware(IOService *provider)

{

    bool result = false;

    IOLog("SamplePCIAudioDevice[%p]::initHardware(%p)\n",  this, provider);

    if (!super::initHardware(provider)) {

        goto Done;

    }

    pciDevice = OSDynamicCast(IOPCIDevice, provider);

    if (!pciDevice) {

        goto Done;

    }

    deviceMap = pciDevice->mapDeviceMemoryWithRegister(kIOPCIConfigBaseAddress0);

    if (!deviceMap) {

        goto Done;

    }

    deviceRegisters = (SamplePCIAudioDeviceRegisters  *)deviceMap->getVirtualAddress();

    if (!deviceRegisters) {

        goto Done;

    }

    pciDevice->setMemoryEnable(true);

    setDeviceName("Sample PCI Audio Device");

    setDeviceShortName("PCIAudio");

    setManufacturerName("My Company");

#error Put your own hardware initialization code here...and in other  routines!!

    if (!createAudioEngine()) {

        goto Done;

    }

    result = true;

Done:

    if (!result) {

        if (deviceMap) {

            deviceMap->release();

            deviceMap = NULL;

        }

    }

    return result;

}

Первая часть этого метода делает некоторые специфичные для провайдера инициализации. Реализация получает провайдера, IOPCIDevice объект, и с ним, конфигурирует карту для базовых регистров пространства конфигурации PCI. С этой картой это получает виртуальный адрес для регистров. Тогда это включает доступ к памяти PCI путем вызова setMemoryEnable.

Затем, реализация SamplePCIAudioDevice устанавливает полное имя и краткое название устройства, а также имени производителя, делая эту информацию доступной для Аудио HAL.

Последний значительный вызов в этой реализации является вызовом к createAudioEngine. Этот метод создает водительское IOAudioEngine и IOAudioControl объекты (и, косвенно, водительское IOAudioStream объекты).

bool SamplePCIAudioDevice::createAudioEngine()

{

    bool result = false;

    SamplePCIAudioEngine *audioEngine = NULL;

    IOAudioControl *control;

    audioEngine = new SamplePCIAudioEngine;

    if (!audioEngine) {

        goto Done;

    }

    if (!audioEngine->init(deviceRegisters)) {

        goto Done;

    }

     // example code skipped...

     // Here create the driver’s IOAudioControl objects

     // (see next section)...

    activateAudioEngine(audioEngine);

    audioEngine->release();

    result = true;

Done:

    if (!result && (audioEngine != NULL)) {

        audioEngine->release();

    }

    return result;

}

    // ... from createAudioEngine()

    control = IOAudioLevelControl::createVolumeControl(

          65535,     // initial value

          0,     // min value

          65535,     // max value

          (-22 << 16) + (32768),     // -22.5 in IOFixed (16.16)

          0,     // max 0.0 in IOFixed

          kIOAudioControlChannelIDDefaultLeft,

          kIOAudioControlChannelNameLeft,

          0,     // control ID - driver-defined

          kIOAudioControlUsageOutput);

    if (!control) {

        goto Done;

    }

    control->setValueChangeHandler((IOAudioControl::IntValueChangeHandler)

                                    volumeChangeHandler, this );

    audioEngine->addDefaultAudioControl(control);

    control->release();

/* Here create more IOAudioControl objects for right output channel,

** output mute,left and right input gain, and input mute. For each,  set

** value change handler and add to the IOAudioEngine

*/

// ...

Реализация обработчиков изменения значения управления

Для каждого IOAudioControl возразите, что Ваш драйвер создает, он должен реализовать то, что известно как обработчик изменения значения для него. (Это не подразумевает необходимость в Вас, должен создать отдельный обработчик для каждого управления; один обработчик мог использоваться для управления многократными средствами управления подобного типа.) Обработчик изменения значения является подпрограммой обратного вызова, вызывающейся, когда управляемый атрибут устройств связался с IOAudioControl возразите должен быть изменен.

Заголовочный файл IOAudioControl.h определяет три прототипа для обработчиков изменения значения управления:

    typedef IOReturn (*IntValueChangeHandler)(OSObject *target,

        IOAudioControl *audioControl, SInt32 oldValue, SInt32 newValue);

    typedef IOReturn (*DataValueChangeHandler)(OSObject *target,

        IOAudioControl *audioControl, const void *oldData, UInt32

        oldDataSize, const void *newData, UInt32 newDataSize);

    typedef IOReturn (*ObjectValueChangeHandler)(OSObject *target,

        IOAudioControl *audioControl, OSObject *oldValue,

        OSObject *newValue);

Каждый прототип предназначается для различного вида значения управления: целое число, указатель на необработанные данные (void *), и (libkern) объект. Для большинства случаев целочисленный обработчик должен быть достаточным. Все существующие IOAudioControl подклассы передают целочисленные значения IntValueChangeHandler объект.

Существенная задача обработчика изменения значения состоит в том, чтобы обновить надлежащий атрибут аудио аппаратных средств к новому значению управления. Перечисление 3-5 показывает, как можно было бы реализовать обработчик изменения значения (исключая фактический устанавливающий атрибут код).

Перечисление 3-5  Реализовывая обработчик изменения значения управления

IOReturn SamplePCIAudioDevice::volumeChangeHandler(IOService *target,

        IOAudioControl *volumeControl, SInt32 oldValue, SInt32 newValue)

{

    IOReturn result = kIOReturnBadArgument;

    SamplePCIAudioDevice *audioDevice;

    audioDevice = (SamplePCIAudioDevice *)target;

    if (audioDevice) {

        result = audioDevice->volumeChanged(volumeControl, oldValue,

                    newValue);

    }

    return result;

}

IOReturn SamplePCIAudioDevice::volumeChanged(IOAudioControl *volumeControl,

                            SInt32 oldValue, SInt32 newValue)

{

    IOLog("SamplePCIAudioDevice[%p]::volumeChanged(%p, %ld,  %ld)\n", this,

            volumeControl, oldValue, newValue);

    if (volumeControl) {

        IOLog("\t-> Channel %ld\n", volumeControl->getChannelID());

    }

    // Add hardware volume code change

    return kIOReturnSuccess;

}

Причина вложенной реализации в этом примере состоит в том, что сам обратный вызов изменения значения должен быть прямой функцией языка C (в этом случае, это - статическая функция членства). Статическая функция просто передает сообщение к фактической цели для обработки.

Инициализация аппаратного обеспечения

Поскольку Вы выполнили в Вашем IOAudioDevice подкласс, необходимо реализовать initHardware метод в Вашем IOAudioEngine подкласс для выполнения определенных инициализаций аппаратного обеспечения. IOAudioEngine initHardware метод вызывается косвенно когда IOAudioDevice вызовы объектов activateAudioEngine на IOAudioEngine объект.

В Вашей реализации initHardware, необходимо выполнить две общих задачи: сконфигурируйте механизм I/O и создайте IOAudioStream объекты используются механизмом. Как часть инициализации, необходимо также реализовать init метод, если что-либо специальное должно произойти до вызова initHardware; в случае класса SamplePCIAudioEngine, init вызовы метода реализация суперкласса и затем присваивают переданный - в регистрах устройства к переменной экземпляра.

bool SamplePCIAudioEngine::initHardware(IOService *provider)

{

    bool result = false;

    IOAudioSampleRate initialSampleRate;

    IOAudioStream *audioStream;

    IOWorkLoop *workLoop;

    if (!super::initHardware(provider)) {

        goto Done;

    }

    initialSampleRate.whole = INITIAL_SAMPLE_RATE;

    initialSampleRate.fraction = 0;

    setSampleRate(&initialSampleRate);

    setDescription("Sample PCI Audio Engine");

    setNumSampleFramesPerBuffer(NUM_SAMPLE_FRAMES);

    workLoop = getWorkLoop();

    if (!workLoop) {

        goto Done;

    }

    interruptEventSource =  IOFilterInterruptEventSource::filterInterruptEventSource(this,

            OSMemberFunctionCast(IOInterruptEventAction, this,

                    &SamplePCIAudioEngine::interruptHandler),

            OSMemberFunctionCast(Filter, this,

                    &SamplePCIAudioEngine::interruptFilter),

            audioDevice->getProvider());

    if (!interruptEventSource) {

        goto Done;

    }

    workLoop->addEventSource(interruptEventSource);

    outputBuffer = (SInt16 *)IOMalloc(BUFFER_SIZE);

    if (!outputBuffer) {

        goto Done;

    }

    inputBuffer = (SInt16 *)IOMalloc(BUFFER_SIZE);

    if (!inputBuffer) {

        goto Done;

    }

    audioStream = createNewAudioStream(kIOAudioStreamDirectionOutput,

                outputBuffer, BUFFER_SIZE);

    if (!audioStream) {

        goto Done;

    }

    addAudioStream(audioStream);

    audioStream->release();

    audioStream = createNewAudioStream(kIOAudioStreamDirectionInput,

                inputBuffer, BUFFER_SIZE);

    if (!audioStream) {

        goto Done;

    }

    addAudioStream(audioStream);

    audioStream->release();

    result = true;

Done:

    return result;

}

NUM_SAMPLE_FRAMES * NUM_CHANNELS * BIT_DEPTH / 8

IOAudioStream *SamplePCIAudioEngine::createNewAudioStream(IOAudioStreamDirection

                direction, void *sampleBuffer, UInt32 sampleBufferSize)

{

    IOAudioStream *audioStream;

    audioStream = new IOAudioStream;

    if (audioStream) {

        if (!audioStream->initWithAudioEngine(this, direction,  1)) {

            audioStream->release();

        } else {

            IOAudioSampleRate rate;

            IOAudioStreamFormat format = {

                2,      // number of channels

                kIOAudioStreamSampleFormatLinearPCM, // sample format

                kIOAudioStreamNumericRepresentationSignedInt,

                BIT_DEPTH,      // bit depth

                BIT_DEPTH,      // bit width

                kIOAudioStreamAlignmentHighByte,  // high byte aligned

                kIOAudioStreamByteOrderBigEndian, // big endian

                true,      // format is mixable

                0      // driver-defined tag - unused by this driver

            };

            audioStream->setSampleBuffer(sampleBuffer, sampleBufferSize);

            rate.fraction = 0;

            rate.whole = 44100;

            audioStream->addAvailableFormat(&format, &rate,  &rate);

            rate.whole = 48000;

            audioStream->addAvailableFormat(&format, &rate,  &rate);

            audioStream->setFormat(&format);

        }

    }

    return audioStream;

}

Запуск и остановка механизма I/O

Ваш IOAudioEngine подкласс должен реализовать performAudioEngineStart и performAudioEngineStop запустить и остановить механизм I/O. Когда Вы запускаете двигатель, удостоверьтесь, что он запускается в начале демонстрационного буфера. Прежде, чем запустить двигатель I/O, Ваша реализация должна сделать две вещи:

• Позвольте источнику события прерывания позволить механизму I/O запускать прерывания, поскольку это переносится от конца до начала демонстрационного буфера; в его обработчике прерываний, IOAudioEngine экземпляр может постоянно брать метки времени.

• Возьмите начальную метку времени для маркировки момента, который запустил аудио механизм, но сделайте так, не постепенно увеличивая количество цикла.

По умолчанию, метод takeTimeStamp автоматически постепенно увеличивает текущее количество цикла, поскольку оно берет текущую метку времени. Но потому что Вы запускаете новое выполнение механизма I/O и не являетесь цикличным выполнением, Вы не хотите, чтобы было постепенно увеличено количество цикла. Указать это, передачу false в takeTimeStamp.

Перечисление 3-9 показывает, как класс SamplePCIAudioEngine реализует performAudioEngineStart метод; фактический связанный с аппаратными средствами код, запускающий двигатель, не предоставляется.

Перечисление 3-9  , Запускающее двигатель I/O

IOReturn SamplePCIAudioEngine::performAudioEngineStart()

{

    IOLog("SamplePCIAudioEngine[%p]::performAudioEngineStart()\n",  this);

    assert(interruptEventSource);

    interruptEventSource->enable();

    takeTimeStamp(false);

    // Add audio - I/O start code here

#error performAudioEngineStart() - add engine-start code here; driver  will

                                not work without it

    return kIOReturnSuccess;

}

В performAudioEngineStop, обязательно отключите источник события прерывания перед остановкой механизма I/O.

Взятие метки времени

Главная ответственность Вашего IOAudioEngine подкласс должен взять метку времени каждый раз циклы механизма I/O от конца демонстрационного буфера к началу демонстрационного буфера. Когда это цикличное выполнение происходит, Как правило, Вы программируете аппаратные средства для броска прерывания. Необходимо также установить обработчика прерываний, чтобы получить и обработать прерывание. В обработчике прерываний просто вызовите takeTimeStamp без параметров; этот метод делает следующее:

• Это получает ток (машина) время и устанавливает его как метку времени цикла в IOAudioEngineStatus- определенная область памяти совместно используется с Аудио клиентами.

• Это постепенно увеличивает количество цикла в том же IOAudioEngineStatus- определенная область общей памяти.

HAL Аудио требует обеих частей обновленной информации так, чтобы она могла отследить, где механизм I/O в настоящее время, и предскажите, где это будет в ближайшем будущем.

Подкласс SamplePCIAudioEngine использует IOFilterInterruptEventSource объект в его механизме обработки прерываний. Как Инициализация аппаратного обеспечения описывает, когда подкласс создает этот объект, это указывает и подпрограмму фильтра прерывания и подпрограмму обработчика прерываний. Подпрограмму обработчика прерываний, однако, никогда не вызывают; вместо этого, подпрограмма фильтра прерывания вызывает другую подпрограмму непосредственно (filterInterrupt), который вызывает takeTimeStamp. Перечисление 3-10 показывает этот код.

Перечисление 3-10  SamplePCIAudioEngine прерывает фильтр и обработчик

bool SamplePCIAudioEngine::interruptFilter(OSObject *owner,

                            IOFilterInterruptEventSource *source)

{

    SamplePCIAudioEngine *audioEngine = OSDynamicCast(SamplePCIAudioEngine,

            owner);

    if (audioEngine) {

        audioEngine->filterInterrupt(source->getIntIndex());

    }

    return false;

}

void SamplePCIAudioEngine::filterInterrupt(int index)

{

    takeTimeStamp();

}

Обратите внимание на то, что можно указать собственную метку времени вместо системы путем вызова takeTimeStamp с AbsoluteTime параметр (см. Технические Вопросы и ответы QA1398 и раздел «Using Kernel Time Abstractions» Руководства по программированию Ядра для получения информации о AbsoluteTime). Эта альтернатива обычно не необходима, но может использоваться в случаях, где цикличное выполнение не обнаруживаемо до некоторого времени после фактического времени цикла. В этом случае, когда цикл произошел в прошлом, задержка может быть вычтена с текущего времени для указания.

Обеспечение позиции кадра воспроизведения

IOAudioEngine подкласс должен реализовать getCurrentSampleFrame возвратить текущий кадр аппаратных средств воспроизведения вызывающей стороне. Это значение (как Вы видите на рисунке 2-5) говорит вызывающую сторону, где воспроизведение происходит относительно запуска буфера.

Процесс стирающей головки использует это значение; это стирается (обнуляет), кадры в выборке и буферах соединения до, но не включая, демонстрационный кадр, возвращенный этим методом. Таким образом, несмотря на то, что демонстрационное встречное значение возвратилось, не должно быть точным, это никогда не должно быть больше, чем фактический демонстрационный счетчик. Если это больше, аудиоданные могут быть стерты стирающей головкой, прежде чем аппаратные средства будут иметь возможность играть его.

Реализация изменений формата и уровня

Если драйвер аудио поддерживает многократные форматы аудио или частоты дискретизации, он должен реализовать performFormatChange метод для внесения этих изменений в аппаратных средствах, когда клиенты запрашивают их. Метод имеет параметры для нового формата и для новой частоты дискретизации; если любой из этих параметров NULL, IOAudioEngine подкласс должен изменить только элемент, который не является NULL.

Несмотря на то, что драйвер SamplePCIAudioDriver имеет дело только с одним форматом аудио, это способно к двум частотам дискретизации, 44,1 килогерцам и 48 килогерцам. Перечисление 3-11 иллюстрирует как performFormatChange реализован для изменения частоты дискретизации по запросу.

Перечисление 3-11  , Изменяющее частоту дискретизации

IOReturn SamplePCIAudioEngine::performFormatChange(IOAudioStream

        *audioStream, const IOAudioStreamFormat *newFormat,

        const IOAudioSampleRate *newSampleRate)

{

    IOLog("SamplePCIAudioEngine[%p]::peformFormatChange(%p,  %p, %p)\n", this,

        audioStream, newFormat, newSampleRate);

    if (newSampleRate) {

        switch (newSampleRate->whole) {

            case 44100:

                IOLog("/t-> 44.1kHz selected\n");

                // Add code to switch hardware to 44.1khz

                break;

            case 48000:

                IOLog("/t-> 48kHz selected\n");

                // Add code to switch hardware to 48kHz

                break;

            default:

                IOLog("/t Internal Error - unknown sample rate  selected.\n");

                break;

        }

    }

    return kIOReturnSuccess;

}

Инструменты для тестирования драйверов аудио

Пакет Разработчика OS X обеспечивает два приложения, которые полезны, когда Вы тестируете программное обеспечение драйвера аудио. Эти элементы не поставляются как исполнимые программы, но вместо этого включены как проекты примера кода, установленные в /Developer/Examples/CoreAudio/HAL. Два проекта, представляющие интерес, являются HALLab и MillionMonkeys. Для получения исполнимых программ скопируйте папки проекта в корневой каталог (или любое расположение файловой системы, где у Вас есть доступ для записи), и разработайте проекты.

Приложение HALLab помогает Вам проверить средства управления и другие атрибуты загруженного драйвера аудио. С ним можно воспроизвести звуковые файлы к любому каналу устройства, проверить, ли отключение звука и работа изменений объема для каждого канала, протестируйте входную работу, включите мягкую игру через, просмотрите иерархию объектов устройства и сделайте различные другие тесты.

Рисунок 3-3 и рисунок 3-4 показывают Вам, на что похожи два из окон HALLab.

Приложение MillionMonkeys было разработано для профилирования производительности Вашего драйвера. В частности это позволяет Вам определять задержку на различных шагах обработки аудиоданных, в то время как система является объектом загрузки. Это может помочь в разыскивании связанных с производительностью проблем с драйверами аудио. Рисунок 3-5 и рисунок 3-6 показывают две области окна приложения MillionMonkeys.

Пользовательская отладочная информация в реестре I/O

Иначе можно протестировать и отладить драйвер аудиоустройства, должен записать пользовательские свойства в Реестр I/O. Например, можно хотеть отследить аппаратный регистр или внутреннее состояние драйвера состояния (если драйвер имеет кого-либо). Каждый раз, когда Ваш драйвер вносит изменение в аппаратное состояние, он мог считать аппаратные значения регистра и вызов setProperty с текущей стоимостью. Затем когда тестирование драйвера, запускает приложение Проводника Реестра I/O и отмечает то, что Реестр I/O показывает этому значению, чтобы быть. Этот метод позволяет Вам легко определять, помещает ли драйвер аппаратные средства в корректное состояние.