便攜裝置的動態音訊電源管理¶

描述¶

動態音訊電源管理（DAPM）旨在讓行動式 Linux 裝置始終在音訊子系統中使用最小的電量。它獨立於其他核心電源管理框架，因此可以輕鬆地與它們共存。

DAPM 對所有使用者空間應用程式都是完全透明的，因為所有電源切換都在 ASoC 核心內部完成。使用者空間應用程式無需程式碼更改或重新編譯。DAPM 根據任何音訊流（捕獲/回放）活動和裝置中的音訊混音器設定來做出電源切換決策。

DAPM 基於兩個基本元素，稱為小部件 (widgets) 和路由 (routes)

一個 小部件 (widget) 是音訊硬體的每個部分，在使用時可以透過軟體啟用，不使用時可以停用以節省電量

一個 路由 (route) 是小部件之間的互連，當聲音可以在一個小部件和另一個小部件之間流動時存在

所有 DAPM 電源切換決策都透過查閱音訊路由圖自動做出。此圖特定於每個音效卡並覆蓋整個音效卡，因此一些 DAPM 路由連線屬於不同元件的兩個小部件（例如，CODEC 的 LINE OUT 引腳和放大器的輸入引腳）。

STM32MP1-DK1 音效卡的圖示見圖片

您還可以使用 tools/sound/dapm-graph 工具為您的音效卡生成相容圖。

DAPM 功率域¶

DAPM 內有 4 個功率域

Codec 偏置域

VREF, VMID（核心編解碼器和音訊電源）

通常在編解碼器探測/移除和暫停/恢復時控制，儘管如果不需要側音等電源，也可以在流時間設定。

平臺/機器域

物理連線的輸入和輸出

是平臺/機器和使用者操作特有的，由機器驅動程式配置並響應非同步事件，例如插入耳機時

路徑域

音訊子系統訊號路徑

當用戶更改混音器和多路複用器設定時自動設定。例如 alsamixer, amixer。

流域

DAC 和 ADC。

分別在流回放/捕獲開始和停止時啟用和停用。例如 aplay, arecord。

DAPM 小部件¶

音訊 DAPM 小部件分為多種型別

混音器 (Mixer): 將多個模擬訊號混音成一個模擬訊號。
多路複用器 (Mux): 一個模擬開關，只輸出多個輸入中的一個。
PGA: 一個可程式設計增益放大器或衰減小部件。
ADC: 模擬到數字轉換器
DAC: 數字到模擬轉換器
開關 (Switch): 一個模擬開關
輸入 (Input): 一個編解碼器輸入引腳
輸出 (Output): 一個編解碼器輸出引腳
耳機 (Headphone): 耳機（和可選的插孔）
麥克風 (Mic): 麥克風（和可選的插孔）
線路 (Line): 線路輸入/輸出（和可選的插孔）
揚聲器 (Speaker): 揚聲器 (Speaker)
供電 (Supply): 其他小部件使用的電源或時鐘供電小部件。
穩壓器 (Regulator): 為音訊元件供電的外部穩壓器。
時鐘 (Clock): 為音訊元件供時鐘的外部時鐘。
AIF IN: 音訊介面輸入（帶 TDM 時隙掩碼）。
AIF OUT: 音訊介面輸出（帶 TDM 時隙掩碼）。
Siggen: 訊號發生器。
DAI IN: 數字音訊介面輸入。
DAI OUT: 數字音訊介面輸出。
DAI Link: 兩個 DAI 結構之間的 DAI 鏈路
Pre: 特殊 PRE 小部件（在所有其他小部件之前執行）
Post: 特殊 POST 小部件（在所有其他小部件之後執行）
緩衝器 (Buffer): DSP 內的小部件間音訊資料緩衝器。
排程器 (Scheduler): DSP 內部排程器，排程元件/流水線處理工作。
效果 (Effect): 執行音訊處理效果的小部件。
SRC: DSP 或 CODEC 中的取樣率轉換器
ASRC: DSP 或 CODEC 中的非同步取樣率轉換器
編碼器 (Encoder): 將音訊資料從一種格式（通常是 PCM）編碼為另一種通常是更壓縮格式的小部件。
解碼器 (Decoder): 將音訊資料從壓縮格式解碼為未壓縮格式（如 PCM）的小部件。

（小部件在 include/sound/soc-dapm.h 中定義）

小部件可以由任何元件驅動程式型別新增到音效卡中。soc-dapm.h 中定義了方便的宏，可用於快速構建編解碼器和機器 DAPM 小部件列表。

大多數小部件都有名稱、暫存器、移位和反轉。一些小部件有額外的流名稱和 kcontrols 引數。

流域小部件¶

流小部件與流功率域相關，僅包含 ADC（模擬到數字轉換器）、DAC（數字到模擬轉換器）、AIF IN 和 AIF OUT。

流小部件格式如下

SND_SOC_DAPM_DAC(name, stream name, reg, shift, invert),
SND_SOC_DAPM_AIF_IN(name, stream, slot, reg, shift, invert)

注意：流名稱必須與您的編解碼器 snd_soc_dai_driver 中的相應流名稱匹配。

例如：HiFi 回放和捕獲的流小部件

SND_SOC_DAPM_DAC("HiFi DAC", "HiFi Playback", REG, 3, 1),
SND_SOC_DAPM_ADC("HiFi ADC", "HiFi Capture", REG, 2, 1),

例如：AIF 的流小部件

SND_SOC_DAPM_AIF_IN("AIF1RX", "AIF1 Playback", 0, SND_SOC_NOPM, 0, 0),
SND_SOC_DAPM_AIF_OUT("AIF1TX", "AIF1 Capture", 0, SND_SOC_NOPM, 0, 0),

路徑域小部件¶

路徑域小部件能夠控制或影響音訊子系統內的音訊訊號或音訊路徑。它們具有以下形式

SND_SOC_DAPM_PGA(name, reg, shift, invert, controls, num_controls)

任何小部件 kcontrols 都可以使用 controls 和 num_controls 成員進行設定。

例如：混音器小部件（kcontrols 首先宣告）

/* Output Mixer */
static const snd_kcontrol_new_t wm8731_output_mixer_controls[] = {
SOC_DAPM_SINGLE("Line Bypass Switch", WM8731_APANA, 3, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("Mic Sidetone Switch", WM8731_APANA, 5, 1, 0),
SOC_DAPM_SINGLE("HiFi Playback Switch", WM8731_APANA, 4, 1, 0),
};

SND_SOC_DAPM_MIXER("Output Mixer", WM8731_PWR, 4, 1, wm8731_output_mixer_controls,
      ARRAY_SIZE(wm8731_output_mixer_controls)),

如果您不想讓混音器元素以混音器小部件的名稱作為字首，您可以使用 SND_SOC_DAPM_MIXER_NAMED_CTL。其引數與 SND_SOC_DAPM_MIXER 相同。

機器域小部件¶

機器小部件與編解碼器小部件不同，它們沒有與之關聯的編解碼器暫存器位。每個可以獨立供電的機器音訊元件（非編解碼器或 DSP）都被分配一個機器小部件。例如：

揚聲器放大器
麥克風偏置
插孔聯結器

機器小部件可以有一個可選的回撥。

例如：用於外部麥克風的插孔聯結器小部件，當麥克風插入時啟用麥克風偏置

static int spitz_mic_bias(struct snd_soc_dapm_widget* w, int event)
{
      gpio_set_value(SPITZ_GPIO_MIC_BIAS, SND_SOC_DAPM_EVENT_ON(event));
      return 0;
}

SND_SOC_DAPM_MIC("Mic Jack", spitz_mic_bias),

編解碼器（偏置）域¶

編解碼器偏置功率域沒有小部件，由編解碼器 DAPM 事件處理程式處理。當編解碼器功率狀態因任何流事件或核心 PM 事件而改變時，會呼叫此處理程式。

虛擬小部件¶

有時在編解碼器或機器音訊圖中存在沒有相應軟電源控制的小部件。在這種情況下，需要建立一個虛擬小部件——一個沒有控制位的小部件，例如：

SND_SOC_DAPM_MIXER("AC97 Mixer", SND_SOC_NOPM, 0, 0, NULL, 0),

這可用於在軟體中將兩條訊號路徑合併在一起。

註冊 DAPM 控制¶

在許多情況下，DAPM 小部件在編解碼器驅動程式中以 static const struct snd_soc_dapm_widget 陣列的形式靜態實現，並簡單地透過 struct snd_soc_component_driver 的 dapm_widgets 和 num_dapm_widgets 欄位宣告。

類似地，連線它們的路由在 static const struct snd_soc_dapm_route 陣列中靜態實現，並透過相同結構的 dapm_routes 和 num_dapm_routes 欄位宣告。

聲明瞭上述內容後，驅動程式註冊將負責填充它們

static const struct snd_soc_dapm_widget wm2000_dapm_widgets[] = {
      SND_SOC_DAPM_OUTPUT("SPKN"),
      SND_SOC_DAPM_OUTPUT("SPKP"),
      ...
};

/* Target, Path, Source */
static const struct snd_soc_dapm_route wm2000_audio_map[] = {
      { "SPKN", NULL, "ANC Engine" },
      { "SPKP", NULL, "ANC Engine" },
      ...
};

static const struct snd_soc_component_driver soc_component_dev_wm2000 = {
      ...
      .dapm_widgets           = wm2000_dapm_widgets,
      .num_dapm_widgets       = ARRAY_SIZE(wm2000_dapm_widgets),
      .dapm_routes            = wm2000_audio_map,
      .num_dapm_routes        = ARRAY_SIZE(wm2000_audio_map),
      ...
};

在更復雜的情況下，DAPM 小部件和/或路由列表只能在探測時得知。例如，當驅動程式支援具有不同功能集的不同模型時，就會發生這種情況。在這些情況下，可以透過呼叫 snd_soc_dapm_new_controls() 和 snd_soc_dapm_add_routes() 以程式設計方式註冊實現特定功能的獨立小部件和路由陣列。

編解碼器/DSP 小部件互連¶

小部件透過音訊路徑（稱為互連）在編解碼器、平臺和機器內部相互連線。必須定義每個互連才能建立所有小部件之間音訊路徑的圖。

這透過編解碼器或 DSP 的圖（以及機器音訊系統的原理圖）最容易實現，因為它需要透過音訊訊號路徑將小部件連線在一起。

例如，WM8731 輸出混音器 (wm8731.c) 有 3 個輸入（源）

線路旁路輸入
DAC (HiFi 回放)
麥克風側音輸入

本例中的每個輸入都有一個與之關聯的 kcontrol（在上面的示例中定義），並透過其 kcontrol 名稱連線到輸出混音器。我們現在可以將目標小部件（相對於音訊訊號）與其源小部件連線起來。

/* output mixer */
{"Output Mixer", "Line Bypass Switch", "Line Input"},
{"Output Mixer", "HiFi Playback Switch", "DAC"},
{"Output Mixer", "Mic Sidetone Switch", "Mic Bias"},

所以我們有

目標小部件 <=== 路徑名稱 <=== 源小部件，或者
接收器、路徑、源，或者
輸出混音器 (Output Mixer) 透過 HiFi 回放開關 (HiFi Playback Switch) 連線到 DAC。

當沒有路徑名稱連線小部件時（例如直接連線），我們將路徑名稱設定為 NULL。

互連透過呼叫建立

snd_soc_dapm_connect_input(codec, sink, path, source);

最後，必須在所有小部件和互連都已向核心註冊後呼叫 snd_soc_dapm_new_widgets()。這會使核心掃描編解碼器和機器，以便內部 DAPM 狀態與機器的物理狀態匹配。

端點小部件¶

端點是機器內部音訊訊號的起點或終點（小部件），包括編解碼器。例如：

耳機插孔
內建揚聲器
內建麥克風
麥克風插孔
編解碼器引腳

端點被新增到 DAPM 圖中，以便可以確定它們的用法以節省電量。例如，NC 編解碼器引腳將被關閉，未連線的插孔也可以關閉。

DAPM 小部件事件¶

需要實現比 DAPM 更復雜行為的小部件可以透過設定函式指標來設定自定義“事件處理程式”。一個例子是電源需要啟用 GPIO

static int sof_es8316_speaker_power_event(struct snd_soc_dapm_widget *w,
                                        struct snd_kcontrol *kcontrol, int event)
{
      if (SND_SOC_DAPM_EVENT_ON(event))
              gpiod_set_value_cansleep(gpio_pa, true);
      else
              gpiod_set_value_cansleep(gpio_pa, false);

      return 0;
}

static const struct snd_soc_dapm_widget st_widgets[] = {
      ...
      SND_SOC_DAPM_SUPPLY("Speaker Power", SND_SOC_NOPM, 0, 0,
                          sof_es8316_speaker_power_event,
                          SND_SOC_DAPM_PRE_PMD | SND_SOC_DAPM_POST_PMU),
};

有關支援事件的所有其他小部件，請參閱 soc-dapm.h。

事件型別¶

事件小部件支援以下事件型別

/* dapm event types */
#define SND_SOC_DAPM_PRE_PMU          0x1     /* before widget power up */
#define SND_SOC_DAPM_POST_PMU         0x2     /* after  widget power up */
#define SND_SOC_DAPM_PRE_PMD          0x4     /* before widget power down */
#define SND_SOC_DAPM_POST_PMD         0x8     /* after  widget power down */
#define SND_SOC_DAPM_PRE_REG          0x10    /* before audio path setup */
#define SND_SOC_DAPM_POST_REG         0x20    /* after  audio path setup */
#define SND_SOC_DAPM_WILL_PMU         0x40    /* called at start of sequence */
#define SND_SOC_DAPM_WILL_PMD         0x80    /* called at start of sequence */
#define SND_SOC_DAPM_PRE_POST_PMD     (SND_SOC_DAPM_PRE_PMD | SND_SOC_DAPM_POST_PMD)
#define SND_SOC_DAPM_PRE_POST_PMU     (SND_SOC_DAPM_PRE_PMU | SND_SOC_DAPM_POST_PMU)

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