学习Linux *** 作系统中Alsa音频编程

一、前序

这里了解一下各个参数的含义以及一些基本概念。

声音是连续模拟量，计算机将它离散化之后用数字表示，就有了以下几个名词术语。

样本长度(sample)：样本是记录音频数据最基本的单位，计算机对每个通道采样量化时数字比特位数，常见的有8位和16位。

通道数(channel)：该参数为1表示单声道，2则是立体声。

帧(frame)：帧记录了一个声音单元，其长度为样本长度与通道数的乘积，一段音频数据就是由苦干帧组成的。

采样率(rate)：每秒钟采样次数，该次数是针对帧而言，常用的采样率如8KHz的人声， 44.1KHz的mp3音乐, 96Khz的蓝光音频。

周期(period)：音频设备一次处理所需要的桢数，对于音频设备的数据访问以及音频数据的存储，都是以此为单位。

交错模式(interleaved)：是一种音频数据的记录方式

在交错模式下，数据以连续桢的形式存放，即首先记录完桢1的左声道样本和右声道样本（假设为立体声格式），再开始桢2的记录。

而在非交错模式下，首先记录的是一个周期内所有桢的左声道样本，再记录右声道样本，数据是以连续通道的方式存储。

不过多数情况下，我们只需要使用交错模式就可以了。

period(周期): 硬件中中断间的间隔时间。它表示输入延时。

比特率（Bits Per Second）：比特率表示每秒的比特数，比特率=采样率×通道数×样本长度

1、ALSA声音编程介绍

ALSA表示高级Linux声音体系结构(Advanced Linux Sound Architecture)。

它由一系列内核驱动，应用程序编译接口(API)以及支持Linux下声音的实用程序组成。

这篇文章里，我将简单介绍 ALSA项目的基本框架以及它的软件组成。主要集中介绍PCM接口编程，包括您可以自动实践的程序示例。

您使用ALSA的原因可能就是因为它很新，但它并不是唯一可用的声音API。如果您想完成低级的声音 *** 作，以便能够最大化地控制声音并最大化地提高性能，或者如果您使用其它声音API没有的特性，那么ALSA是很好的选择。如果您已经写了一个音频程序，你可能想要为ALSA声卡驱动添加本地支持。如果您对音频不感兴趣，只是想播放音频文件，那么高级的API将是更好的选择，比如SDL,OpenAL以及那些桌面环境提供的工具集。另外，您只能在有ALSA 支持的Linux环境中使用ALSA。

2、ALSA历史

ALSA项目发起的起因是Linux下的声卡驱动(OSS/Free drivers)没有得到积极的维护。并且落后于新的声卡技术。Jaroslav Kysela早先写了一个声卡驱动，并由此开始了ALSA项目，随便，更多的开发者加入到开发队伍中，更多的声卡得到支持，API的结构也得到了重组。

Linux内核2.5在开发过程中，ALSA被合并到了官方的源码树中。在发布内核2.6后，ALSA已经内建在稳定的内核版本中并将广泛地使用。

3、数字音频基础

声音由变化的气压组成。它被麦克风这样的转换器转换成电子形式。

模/数(ADC)转换器将模拟电压转换成离散的样本值。

声音以固定的时间间隔被采样，采样的速率称为采样率。把样本输出到数/模(DAC)转换器，比如扩音器，最后转换成原来的模拟信号。

样本大小以位来表示。样本大小是影响声音被转换成数字信号的精确程度的因素之一。

另一个主要的因素是采样率。奈奎斯特(Nyquist)理论中，只要离散系统的奈奎斯特频率高于采样信号的最高频率或带宽，就可以避免混叠现象。

4、ALSA基础

ALSA由许多声卡的声卡驱动程序组成，同时它也提供一个称为libasound的API库。

应用程序开发者应该使用libasound而不是内核中的 ALSA接口。因为libasound提供最高级并且编程方便的编程接口。并且提供一个设备逻辑命名功能，这样开发者甚至不需要知道类似设备文件这样的低层接口。

相反，OSS/Free驱动是在内核系统调用级上编程，它要求开发者提供设备文件名并且利用ioctrl来实现相应的功能。

为了向后兼容，ALSA提供内核模块来模拟OSS，这样之前的许多在OSS基础上开发的应用程序不需要任何改动就可以在ALSA上运行。另外，libaoss库也可以模拟OSS，而它不需要内核模块。

ALSA包含插件功能，使用插件可以扩展新的声卡驱动，包括完全用软件实现的虚拟声卡。ALSA提供一系列基于命令行的工具集，比如混音器(mixer)，音频文件播放器(aplay)，以及控制特定声卡特定属性的工具。

5、ALSA体系结构

ALSA API可以分解成以下几个主要的接口：

1 控制接口：提供管理声卡注册和请求可用设备的通用功能

2 PCM接口：管理数字音频回放(playback)和录音(capture)的接口。本文后续总结重点放在这个接口上，因为它是开发数字音频程序最常用到的接口。

3 Raw MIDI接口:支持MIDI(Musical Instrument Digital Interface),标准的电子乐器。这些API提供对声卡上MIDI总线的访问。这个原始接口基于MIDI事件工作，由程序员负责管理协议以及时间处理。

4 定时器(TImer)接口：为同步音频事件提供对声卡上时间处理硬件的访问。

5 时序器(Sequencer)接口

6 混音器(Mixer)接口

6、设备命名

API库使用逻辑设备名而不是设备文件。设备名字可以是真实的硬件名字也可以是插件名字。硬件名字使用hw:i,j这样的格式。其中i是卡号，j是这块声卡上的设备号。

第一个声音设备是hw:0,0.这个别名默认引用第一块声音设备并且在本文示例中一真会被用到。

插件使用另外的唯一名字，比如 plughw:,表示一个插件，这个插件不提供对硬件设备的访问，而是提供像采样率转换这样的软件特性，硬件本身并不支持这样的特性。

7、声音缓存和数据传输

每个声卡都有一个硬件缓存区来保存记录下来的样本。

当缓存区足够满时，声卡将产生一个中断。

内核声卡驱动然后使用直接内存(DMA)访问通道将样本传送到内存中的应用程序缓存区。类似地，对于回放，任何应用程序使用DMA将自己的缓存区数据传送到声卡的硬件缓存区中。

这样硬件缓存区是环缓存。也就是说当数据到达缓存区末尾时将重新回到缓存区的起始位置。

ALSA维护一个指针来指向硬件缓存以及应用程序缓存区中数据 *** 作的当前位置。

从内核外部看，我们只对应用程序的缓存区感兴趣，所以本文只讨论应用程序缓存区。

应用程序缓存区的大小可以通过ALSA库函数调用来控制。

缓存区可以很大，一次传输 *** 作可能会导致不可接受的延迟，我们把它称为延时(latency)。

为了解决这个问题，ALSA将缓存区拆分成一系列周期(period)(OSS/Free中叫片断fragments).ALSA以period为单元来传送数据。

一个周期(period)存储一些帧(frames)。每一帧包含时间上一个点所抓取的样本。对于立体声设备，一个帧会包含两个信道上的样本。

分解过程：一个缓存区分解成周期，然后是帧，然后是样本。

左右信道信息被交替地存储在一个帧内。这称为交错 (interleaved)模式。

在非交错模式中，一个信道的所有样本数据存储在另外一个信道的数据之后。

8、Over and Under Run

当一个声卡活动时，数据总是连续地在硬件缓存区和应用程序缓存区间传输。

但是也有例外。

在录音例子中，如果应用程序读取数据不够快，循环缓存区将会被新的数据覆盖。这种数据的丢失被称为"over   run".

在回放例子中，如果应用程序写入数据到缓存区中的速度不够快，缓存区将会"饿死"。这样的错误被称为"under   run"。

在ALSA文档中，有时将这两种情形统称为"XRUN"。适当地设计应用程序可以最小化XRUN并且可以从中恢复过来。

XRUN状态又分有两种，在播放时，用户空间没及时写数据导致缓冲区空了，硬件没有 可用数据播放导致"under   run"; 录制时，用户空间没有及时读取数据导致缓冲区满后溢出， 硬件录制的数据没有空闲缓冲可写导致"over   run". 

当用户空间由于系统繁忙等原因，导致hw_ptr>appl_ptr时，缓冲区已空，内核这里有两种方案： 

停止DMA传输，进入XRUN状态。这是内核默认的处理方法。 继续播放缓冲区的重复的音频数据或静音数据。 

用户空间配置stop_threshold可选择方案1或方案2,配置silence_threshold选择继 续播放的原有的音频数据还是静意数据了。个人经验，偶尔的系统繁忙导致的这种状态， 重复播放原有的音频数据会显得更平滑，效果更好。 

9、音频参数（ALSA 用户空间之 TInyAlsa）

TInyAlsa是 Android 默认的 alsalib, 封装了内核 ALSA 的接口，用于简化用户空 间的 ALSA 编程。

合理的pcm_config可以做到更好的低时延和功耗，移动设备的开发优为敏感。

struct pcm_config { unsigned int channels; unsigned int rate; unsigned int period_size; unsigned int period_count; enum pcm_format format; unsigned int start_threshold; unsigned int stop_threshold; unsigned int silence_threshold; int avail_min;};

解释一下结构中的各个参数，每个参数的单位都是frame(1帧 = 通道*采样位深)：

period_size. 每次传输的数据长度。值越小，时延越小，cpu占用就越高。
period_count. 缓之冲区period的个数。缓冲区越大，发生XRUN的机会就越少。
format. 定义数据格式，如采样位深，大小端。
start_threshold. 缓冲区的数据超过该值时，硬件开始启动数据传输。如果太大， 从开始播放到声音出来时延太长，甚至可导致太短促的声音根本播不出来;如果太小， 又可能容易导致XRUN.
stop_threshold. 缓冲区空闲区大于该值时，硬件停止传输。默认情况下，这个数 为整个缓冲区的大小，即整个缓冲区空了，就停止传输。但偶尔的原因导致缓冲区空， 如CPU忙，增大该值，继续播放缓冲区的历史数据，而不关闭再启动硬件传输(一般此 时有明显的声音卡顿)，可以达到更好的体验。
silence_threshold. 这个值本来是配合stop_threshold使用，往缓冲区填充静音 数据，这样就不会重播历史数据了。但如果没有设定silence_size,这个值会生效吗？ 求解？？
avail_min. 缓冲区空闲区大于该值时，pcm_mmap_write()才往缓冲写数据。这个 值越大，往缓冲区写入数据的次数就越少，面临XRUN的机会就越大。Android samsung tuna 设备在screen_off时增大该值以减小功耗，在screen_on时减小该 值以减小XRUN的机会。

在不同的场景下，合理的参数就是在性能、时延、功耗等之间达到较好的平衡。

有朋友问为什么在pcm_write()/pcm_mmap_write()，而不在pcm_open()调用pcm_start()? 这是因为音频流与其它的数据不同，实时性要求很高。作为 TInyAlsa的实现者，不能假定在调用者open之后及时的write数据，所以只能在有 数据写入的时候start设备了。

Mixer的实现很明了，通过ioctl()调用访问kcontrols.

10、一个典型的声音程序

1 使用PCM的程序通常类似下面的伪代码：

2 打开回放或录音接口

3 设置硬件参数(访问模式，数据格式，信道数，采样率，等等)

4 while 有数据要被处理：

5 读PCM数据(录音) 或 写PCM数据(回放)

6 关闭接口

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三、实例

1、显示了一些ALSA使用的PCM数据类型和参数。

#include int main() { int val; printf("ALSA library version: %s\n", SND_LIB_VERSION_STR); printf("\nPCM stream types:\n"); for (val = 0; val <= SND_PCM_STREAM_LAST; val++) printf(" %s\n", snd_pcm_stream_name((snd_pcm_stream_t)val)); printf("\nPCM access types:\n"); for (val = 0; val <= SND_PCM_ACCESS_LAST; val++) { printf(" %s\n", snd_pcm_access_name((snd_pcm_access_t)val)); } printf("\nPCM formats:\n"); for (val = 0; val <= SND_PCM_FORMAT_LAST; val++) { if (snd_pcm_format_name((snd_pcm_format_t)val)!= NULL) { printf(" %s (%s)\n", snd_pcm_format_name((snd_pcm_format_t)val), snd_pcm_format_description( (snd_pcm_format_t)val)); } } printf("\nPCM subformats:\n"); for (val = 0; val <= SND_PCM_SUBFORMAT_LAST;val++) { printf(" %s (%s)\n", snd_pcm_subformat_name(( snd_pcm_subformat_t)val), snd_pcm_subformat_description(( snd_pcm_subformat_t)val)); } printf("\nPCM states:\n"); for (val = 0; val <= SND_PCM_STATE_LAST; val++) printf(" %s\n", snd_pcm_state_name((snd_pcm_state_t)val)); return 0;}

首先需要做的是包括头文件。这些头文件包含了所有库函数的声明。其中之一就是显示ALSA库的版本。

这个程序剩下的部分的迭代一些PCM数据类型，以流类型开始。ALSA为每次迭代的最后值提供符号常量名，并且提供功能函数以显示某个特定值的描述字符串。你将会看到，ALSA支持许多格式，在我的1.0.15版本里，支持多达36种格式。

这个程序必须链接到alsalib库，通过在编译时需要加上-lasound选项。有些alsa库函数使用dlopen函数以及浮点 *** 作，所以您可能还需要加上-ldl,-lm选项。

编译：gcc -o main test.c -lasound

2、打开默认的PCM设备，设置一些硬件参数并且打印出最常用的硬件参数值

Int32 Audio_alsaSetparams(Alsa_Env *pEnv, int verbose){ Int32 err = 0; Uint32 rate, n; snd_pcm_t *handle; snd_output_t *log; snd_pcm_hw_params_t *params; snd_pcm_sw_params_t *swparams; snd_pcm_uframes_t buffer_size; snd_pcm_uframes_t start_threshold, stop_threshold; unsigned int buffer_time, period_time; handle = pEnv->handle; err = snd_output_stdio_attach(&log, stderr, 0); OSA_assert(err >= 0); snd_pcm_hw_params_alloca(¶ms); snd_pcm_sw_params_alloca(&swparams); err = snd_pcm_hw_params_any(handle, params); if (err < 0) { AUD_DEVICE_PRINT_ERROR_AND_RETURN("Broken configuration for this PCM:" "no configurations available(%s)\n", err, handle); } err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED); if (err < 0) { AUD_DEVICE_PRINT_ERROR_AND_RETURN("cannot set access type (%s)\n", err, handle); } err = snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params, pEnv->format); if (err < 0) { AUD_DEVICE_PRINT_ERROR_AND_RETURN("cannot set sample format (%s)\n", err, handle); } err = snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, pEnv->channels); if (err < 0) { AUD_DEVICE_PRINT_ERROR_AND_RETURN("cannot set channel count (%s)\n", err, handle); } rate = pEnv->rate; err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params, &pEnv->rate, 0); OSA_assert(err >= 0); if ((float)rate * 1.05 < pEnv->rate || (float)rate * 0.95 > pEnv->rate) { fprintf(stderr, "Warning: rate is not accurate" "(requested = %iHz, got = %iHz)\n", rate, pEnv->rate); } rate = pEnv->rate; /* following setting of period size is done only for AIC3X. Leaving default for HDMI */ if (pEnv->resample) { /* Restrict a configuration space to contain only real hardware rates. */ snd_pcm_hw_params_set_rate_resample(handle, params, 1); } buffer_time = 0; period_time = 0; if (pEnv->periods == 0) { err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max(params, &buffer_time, 0); OSA_assert(err >= 0); /* in microsecond */ if (buffer_time > 500000) buffer_time = 500000; /* 500ms */ } if (buffer_time > 0) period_time = buffer_time / 4; if (period_time > 0) err = snd_pcm_hw_params_set_period_time_near(handle, params, &period_time, 0); else err = snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle, params, &pEnv->periods, 0); OSA_assert(err >= 0); if (period_time > 0) { err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near(handle, params, &buffer_time, 0); } else { buffer_size = pEnv->periods * 4; err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_size_near(handle, params, &buffer_size); } OSA_assert(err >= 0); err = snd_pcm_hw_params(handle, params); if (err < 0) { fprintf(stderr, "cannot set alsa hw parameters %d\n", err); return err; } /* Get alsa interrupt duration */ snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &pEnv->periods, 0); snd_pcm_hw_params_get_buffer_size(params, &buffer_size); if (pEnv->periods == buffer_size) { fprintf(stderr, "Can't use period equal to buffer size (%lu == %lu)\n", pEnv->periods, buffer_size); return -1; } /* set software params */ snd_pcm_sw_params_current(handle, swparams); n = pEnv->periods; /* set minimum avil size -> 1 period size */ err = snd_pcm_sw_params_set_avail_min(handle, swparams, n); OSA_assert(err >= 0); n = buffer_size; /* in microsecond -> divide 1000000 */ if (pEnv->start_delay <= 0) start_threshold = n + (double)rate * pEnv->start_delay / 1000000; else start_threshold = (double)rate * pEnv->start_delay / 1000000; if (start_threshold < 1) start_threshold = 1; if (start_threshold > n) start_threshold = n; /* set pcm auto start condition */ err = snd_pcm_sw_params_set_start_threshold(handle, swparams, start_threshold); OSA_assert(err >= 0); /* in microsecond -> divide 1000000 */ if (pEnv->stop_delay <= 0) stop_threshold = buffer_size + (double)rate * pEnv->stop_delay / 1000000; else stop_threshold = (double)rate * pEnv->stop_delay / 1000000; err = snd_pcm_sw_params_set_stop_threshold(handle, swparams, stop_threshold); OSA_assert(err >= 0); err = snd_pcm_sw_params(handle, swparams); if (err < 0) { fprintf(stderr, "unable to install sw params\n"); return err; } if (verbose) snd_pcm_dump(handle, log); snd_output_close(log); return err;}

1）snd_pcm_open打开默认的PCM 设备并设置访问模式为PLAYBACK。这个函数返回一个句柄，这个句柄保存在第一个函数参数中。该句柄会在随后的函数中用到。像其它函数一样，这个函数返回一个整数。

2）如果返回值小于0,则代码函数调用出错。如果出错，我们用snd_errstr打开错误信息并退出。

3）为了设置音频流的硬件参数，我们需要分配一个类型为snd_pcm_hw_param的变量。分配用到函数宏 snd_pcm_hw_params_alloca。

4）下一步，我们使用函数snd_pcm_hw_params_any来初始化这个变量，传递先前打开的 PCM流句柄。

5）接下来，我们调用API来设置我们所需的硬件参数。

这些函数需要三个参数：PCM流句柄，参数类型，参数值。

我们设置流为交错模式，16位的样本大小，2 个信道，44100bps的采样率。

对于采样率而言，声音硬件并不一定就精确地支持我们所定的采样率，但是我们可以使用函数 snd_pcm_hw_params_set_rate_near来设置最接近我们指定的采样率的采样率。

其实只有当我们调用函数 snd_pcm_hw_params后，硬件参数才会起作用。

6）程序的剩余部分获得并打印一些PCM流参数，包括周期和缓冲区大小。结果可能会因为声音硬件的不同而不同。

运行该程序后，做实验，改动一些代码。把设备名字改成hw：0,0,然后看结果是否会有变化。设置不同的硬件参数然后观察结果的变化。

3、添加声音回放

/*This example reads standard from input and writesto the default PCM device for 5 seconds of data.*//* Use the newer ALSA API */#define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API#include int main() { long loops; int rc; int size; snd_pcm_t *handle; snd_pcm_hw_params_t *params; unsigned int val; int dir; snd_pcm_uframes_t frames; char *buffer; /* Open PCM device for playback. */ rc = snd_pcm_open(&handle, "default", SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0); if (rc < 0) { fprintf(stderr,"unable to open pcm device: %s\n",snd_strerror(rc)); exit(1); } /* Allocate a hardware parameters object. */ snd_pcm_hw_params_alloca(?ms); /* Fill it in with default values. */ snd_pcm_hw_params_any(handle, params); /* Set the desired hardware parameters. */ /* Interleaved mode */ snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED); /* Signed 16-bit little-endian format */ snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params, SND_PCM_FORMAT_S16_LE); /* Two channels (stereo) */ snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, 2); /* 44100 bits/second sampling rate (CD quality) */ val = 44100; snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params, &val, &dir); /* Set period size to 32 frames. */ frames = 32; snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle, params, &frames, &dir); /* Write the parameters to the driver */ rc = snd_pcm_hw_params(handle, params); if (rc < 0) { fprintf(stderr, "unable to set hw parameters: %s\n", snd_strerror(rc)); exit(1); } /* Use a buffer large enough to hold one period */ snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &frames, &dir); size = frames * 4; /* 2 bytes/sample, 2 channels */ buffer = (char *) malloc(size); /* We want to loop for 5 seconds */ snd_pcm_hw_params_get_period_time(params,&val, &dir); /* 5 seconds in microseconds divided by * period time */ loops = 5000000 / val; while (loops > 0) //循环录音 5 s { loops--; rc = read(0, buffer, size); if (rc == 0) //没有读取到数据 { fprintf(stderr, "end of file on input\n"); break; } else if (rc != size)//实际读取 的数据 小于 要读取的数据 { fprintf(stderr,"short read: read %d bytes\n", rc); } rc = snd_pcm_writei(handle, buffer, frames);//写入声卡 （放音） if (rc == -EPIPE) { /* EPIPE means underrun */ fprintf(stderr, "underrun occurred\n"); snd_pcm_prepare(handle); } else if (rc < 0) { fprintf(stderr,"error from writei: %s\n",snd_strerror(rc)); } else if (rc != (int)frames) { fprintf(stderr,"short write, write %d frames\n", rc); } } snd_pcm_drain(handle); snd_pcm_close(handle); free(buffer); return 0;}

在这个例子中，我们从标准输入中读取数据，每个周期读取足够多的数据，然后将它们写入到声卡中，直到5秒钟的数据全部传输完毕。

这个程序的开始处和之前的版本一样---打开PCM设备、设置硬件参数。我们使用由ALSA自己选择的周期大小，申请该大小的缓冲区来存储样本。然后我们找出周期时间，这样我们就能计算出本程序为了能够播放5秒钟，需要多少个周期。

在处理数据的循环中，我们从标准输入中读入数据，并往缓冲区中填充一个周期的样本。然后检查并处理错误，这些错误可能是由到达文件结尾，或读取的数据长度与我期望的数据长度不一致导致的。

我们调用snd_pcm_writei来发送数据。它 *** 作起来很像内核的写系统调用，只是这里的大小参数是以帧来计算的。我们检查其返回代码值。返回值为EPIPE表明发生了underrun，使得PCM音频流进入到XRUN状态并停止处理数据。从该状态中恢复过来的标准方法是调用snd_pcm_prepare()函数，把PCM流置于PREPARED状态，这样下次我们向该PCM流中数据时，它就能重新开始处理数据。如果我们得到的错误码不是EPIPE，我们把错误码打印出来，然后继续。最后，如果写入的帧数不是我们期望的，则打印出错误消息。      

这个程序一直循环，直到5秒钟的帧全部传输完，或者输入流读到文件结尾。然后我们调用snd_pcm_drain把所有挂起没有传输完的声音样本传输完全，最后关闭该音频流，释放之前动态分配的缓冲区，退出。        

我们可以看到这个程序没有什么用，除非标准输入被重定向到了其它其它的文件。

尝试用设备/dev/urandom来运行这个程序，该设备产生随机数据：

./example3    

随机数据会产生5秒钟的白色噪声。        

然后，尝试把标准输入重定向到设备/dev/null和/dev/zero上，并比较结果。改变一些参数，例如采样率和数据格式，然后查看结果的变化。

4、添加录音

/*This example reads from the default PCM deviceand writes to standard output for 5 seconds of data.*//* Use the newer ALSA API */#define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API#include int main() {long loops;int rc;int size;snd_pcm_t *handle;snd_pcm_hw_params_t *params;unsigned int val;int dir;snd_pcm_uframes_t frames;char *buffer;/* Open PCM device for recording (capture). */rc = snd_pcm_open(&handle, "default", SND_PCM_STREAM_CAPTURE, 0);if (rc < 0) { fprintf(stderr, "unable to open pcm device: %s\n", snd_strerror(rc)); exit(1);}/* Allocate a hardware parameters object. */snd_pcm_hw_params_alloca(?ms);/* Fill it in with default values. */snd_pcm_hw_params_any(handle, params);/* Set the desired hardware parameters. *//* Interleaved mode */snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);/* Signed 16-bit little-endian format */snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params, SND_PCM_FORMAT_S16_LE);/* Two channels (stereo) */snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, 2);/* 44100 bits/second sampling rate (CD quality) */val = 44100;snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params, &val, &dir);/* Set period size to 32 frames. */frames = 32;snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle, params, &frames, &dir);/* Write the parameters to the driver */rc = snd_pcm_hw_params(handle, params);if (rc < 0) { fprintf(stderr, "unable to set hw parameters: %s\n", snd_strerror(rc)); exit(1);}/* Use a buffer large enough to hold one period */snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &frames, &dir);size = frames * 4; /* 2 bytes/sample, 2 channels */buffer = (char *) malloc(size);/* We want to loop for 5 seconds */snd_pcm_hw_params_get_period_time(params, &val, &dir);loops = 5000000 / val;while (loops > 0) { loops--; rc = snd_pcm_readi(handle, buffer, frames); if (rc == -EPIPE) { /* EPIPE means overrun */ fprintf(stderr, "overrun occurred\n"); snd_pcm_prepare(handle); } else if (rc < 0) { fprintf(stderr, "error from read: %s\n", snd_strerror(rc)); } else if (rc != (int)frames) { fprintf(stderr, "short read, read %d frames\n", rc); } rc = write(1, buffer, size); if (rc != size) fprintf(stderr, "short write: wrote %d bytes\n", rc);}snd_pcm_drain(handle);snd_pcm_close(handle);free(buffer);return 0;}

当打开PCM设备时我们指定打开模式为SND_PCM_STREAM_CPATURE。在主循环中，我们调用snd_pcm_readi()从声卡中读取数据，并把它们写入到标准输出。同样地，我们检查是否有overrun，如果存在，用与前例中相同的方式处理。

运行清单4的程序将录制将近5秒钟的声音数据，并把它们发送到标准输出。你也可以重定向到某个文件。如果你有一个麦克风连接到你的声卡，可以使用某个混音程序(mixer)设置录音源和级别。同样地，你也可以运行一个CD播放器程序并把录音源设成CD。

运行程序4并把输出定向到某个文件，然后运行程序 3播放该文件里的声音数据：

./listing4   > sound.raw

./listing3   < sound.raw

如果你的声卡支持全双工，你可以通过管道把两个程序连接起来，这样就可以从声卡中听到录制的声音：

./listing4 | ./listing3

同样地，您可以做实验，看看采样率和样本格式的变化会产生什么影响。

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四、高级特性

在前面的例子中，PCM流是以阻塞模式 *** 作的，也就是说，直到数据已经传送完，PCM接口调用才会返回。在事件驱动的交互式程序中，这样会长时间阻塞应用程序，通常是不能接受的。

ALSA支持以非阻塞模式打开音频流，这样读写函数调用后立即返回。如果数据传输被挂起，调用不能被处理，ALSA就是返回一个 EBUSY的错误码。

许多图形应用程序使用回调来处理事件。ALSA支持以异步的方式打开一个PCM音频流。这使得当某个周期的样本数据被传输完后，某个已注册的回调函数将会调用。

这里用到的snd_pcm_readi()和snd_pcm_writei()调用和Linux下的读写系统调用类似。

字母i表示处理的帧是交错式 (interleaved)的。ALSA中存在非交互模式的对应的函数。

Linux下的许多设备也支持mmap系统调用，这个调用将设备内存映射到主内存，这样数据就可以用指针来维护。

ALSA也运行以mmap模式打开一个PCM信道，这允许有效的零拷贝(zero copy)方式访问声音数据。

最后，我希望这篇文章能够激励你尝试编写某些ALSA程序。伴随着2.6内核在Linux发布版本(distributions)中被广泛地使用，ALSA也将被广泛地采用。它的高级特征将帮助Linux音频程序更好地向前发展。