论坛: 编程破解 标题: Linux 声音设备编程(转) 复制本贴地址    
作者: 幽灵 [sbbfwt]    论坛用户   登录
好久不见了,大家还好吗?:) 
其实 Linux 下的声音设备编程比大多数人想象的要简单得多。一般说来,我们常用的声音设备是内部扬声器和声卡,它们都对应 /dev 目录下的一个或多个设备文件,我们象打开普通文件一样打开它们,用 ioctl()函数设置一些参数,然后对这些打开的特殊文件进写操作。 
  由于这些文件不是普通的文件,所以我们不能用 ANSI C(标准C)的 fopen、fclose 等来操作文件,而应该使用系统文件 I/O 处理函数(open、read、write、lseek 和 close)来处理这些设备文件。ioctl()或许是 Linux 下最庞杂的函数,它可以控制各种文件的属性,在 Linux 声音设备编程中,最重要的就是使用此函数正确设置必要的参数。 
  下面我们举两个实际的例子来说明如何实现 Linux 下的声音编程。由于此类编程涉及到系统设备的读写,所以,很多时候需要你有 root 权限,如果你将下面的例子编译后不能正确执行,那么,首先请你检查是否是因为没有操纵某个设备的权限。 

1. 对内部扬声器编程 
  内部扬声器是控制台的一部分,所以它对应的设备文件为 /dev/console。变量 KIOCSOUND 在头文件 /usr /include /linux /kd.h 中声明,ioctl 函数使用它可以来控制扬声器的发声,使用规则为: 
  ioctl ( fd, KIOCSOUND, (int) tone); 
  fd 为文件设备号,tone 是音频值。当 tone 为 0 时,终止发声。必须一提的是它所理解的音频和我们平常以为的音频是不同的,由于计算机主板定时器的时钟频率为 1.19MHZ,所以要进行正确的发声,必须进行如下的转换: 
  扬声器音频值 = 1190000/ 我们期望的音频值。 
  扬声器发声时间的长短我们通过函数 usleep(unsigned long usec)来控制。它是在头文件 /usr /include /unistd.h 中定义的,让程序睡眠 usec 微秒。下面即是让扬声器按指定的长度和音频发声的程序的完整清单: 

#include < fcntl.h > 
#include < stdio.h > 
#include < stdlib.h > 
#include < string.h > 
#include < unistd.h > 
#include < sys/ioctl.h > 
#include < sys/types.h > 
#include < linux/kd.h > 

/* 设定默认值 */ 
#define DEFAULT_FREQ 440 /* 设定一个合适的频率 */ 
#define DEFAULT_LENGTH 200 /* 200 微秒,发声的长度是以微秒为单位的*/ 
#define DEFAULT_REPS 1 /* 默认不重复发声 */ 
#define DEFAULT_DELAY 100 /* 同样以微秒为单位*/ 

/* 定义一个结构,存储所需的数据*/ 
typedef struct { 
int freq; /* 我们期望输出的频率,单位为Hz */ 
int length; /* 发声长度,以微秒为单位*/ 
int reps; /* 重复的次数*/ 
int delay; /* 两次发声间隔,以微秒为单位*/ 
} beep_parms_t; 


/* 打印帮助信息并退出*/ 
void usage_bail ( const char *executable_name ) { 
printf ( "Usage: \n \t%s [-f frequency] [-l length] [-r reps] [-d delay] \n ", 
executable_name ); 
exit(1); 


/ * 分析运行参数,各项意义如下: 
* "-f <以 HZ 为单位的频率值 >" 
* "-l <以毫秒为单位的发声时长 >" 
* "-r <重复次数 >" 
* "-d <以毫秒为单位的间歇时长 >" 
*/ 
void parse_command_line(char **argv, beep_parms_t *result) { 
char *arg0 = *(argv++); 
while ( *argv ) { 
if ( !strcmp( *argv,"-f" )) { /*频率*/ 
int freq = atoi ( *( ++argv ) ); 
if ( ( freq <= 0 ) | | ( freq > 10000 ) ) { 
fprintf ( stderr, "Bad parameter: frequency must be from 1..10000\n" ); 
exit (1) ; 
} else { 
result->freq = freq; 
argv++; 

} else if ( ! strcmp ( *argv, "-l" ) ) { /*时长*/ 
int length = atoi ( *(++argv ) ); 
if (length < 0) { 
fprintf(stderr, "Bad parameter: length must be >= 0\n"); 
exit(1); 
} else { 
result->length = length; 
argv++; 

} else if (!strcmp(*argv, "-r")) { /*重复次数*/ 
int reps = atoi(*(++argv)); 
if (reps < 0) { 
fprintf(stderr, "Bad parameter: reps must be >= 0\n"); 
exit(1); 
} else { 
result->reps = reps; 
argv++; 

} else if (!strcmp(*argv, "-d")) { /* 延时 */ 
int delay = atoi(*(++argv)); 
if (delay < 0) { 
fprintf(stderr, "Bad parameter: delay must be >= 0\n"); 
exit(1); 
} else { 
result->delay = delay; 
argv++; 

} else { 
fprintf(stderr, "Bad parameter: %s\n", *argv); 
usage_bail(arg0); 




int main(int argc, char **argv) { 
int console_fd; 
int i; /* 循环计数器 */ 
/* 设发声参数为默认值*/ 
beep_parms_t parms = {DEFAULT_FREQ, DEFAULT_LENGTH, DEFAULT_REPS, 
DEFAULT_DELAY}; 
/* 分析参数,可能的话更新发声参数*/ 
parse_command_line(argv, &parms); 

/* 打开控制台,失败则结束程序*/ 
if ( ( console_fd = open ( "/dev/console", O_WRONLY ) ) == -1 ) { 
fprintf(stderr, "Failed to open console.\n"); 
perror("open"); 
exit(1); 


/* 真正开始让扬声器发声*/ 
for (i = 0; i < parms.reps; i++) { 
/* 数字 1190000 从何而来,不得而知*/ 
int magical_fairy_number = 1190000/parms.freq; 

ioctl(console_fd, KIOCSOUND, magical_fairy_number); /* 开始发声 */ 
usleep(1000*parms.length); /*等待... */ 
ioctl(console_fd, KIOCSOUND, 0); /* 停止发声*/ 
usleep(1000*parms.delay); /* 等待... */ 
} /* 重复播放*/ 
return EXIT_SUCCESS; 

  将上面的例子稍作扩展,用户即可以让扬声器唱歌。只要找到五线谱或简谱的音阶、音长、节拍和频率、发声时长、间隔的对应关系就可以了。我现在还记得以前在 DOS 下编写出《世上只有妈妈好》时的兴奋。最后,说一些提外话,这其实是一个很简单的程序,但是我们却用了很长的篇幅,希望读者从以上的代码里能体会到写好的程序的一些方法,或许最重要的是添加注释吧。一个程序的注释永远不会嫌多,即便你写的时候觉得它根本是多余,但相信我,相信曾这样告诉我们的许多优秀的程序员:养成写很多注释的习惯。 

2. 对声卡编程 
  只要我们不是进行诸如驱动设备开发之类的工作,对声卡的编程和上面对扬声器的编程没有什么本质的区别。当你试图来编写诸如 CD 播放器、MP3 播放器之类的复杂的程序时,你的工作是取获得与CDROM 控制、MP3 解码之类的信息,而读写系统设备的这一步在 Linux 下超互想象的简单。例如,Linux下最简单的播放 wav 的程序只有一行:cp $< >/dev/audio。将它写成一个 shell 文件,同样是一个程序(shell 编程)。 
  我们首先需要知道一台机器上是否有声卡,一个检查的办法是检查文件 /dev/sndstat 文件,如果打开此文件错误,并且错误号是ENODEV,则说明此机器没有安装声卡。除此之外,试着去打开文件 /dev/dsp 也可以来检查是否安装了声卡。 
  Linux 下和声卡相关的文件有许多,如采集数字样本的 /dev/dsp文件,针对混音器的 /dev/mixer 文件以及用于音序器的 /dev/sequencer 等。文件 /dev/audio 是一个基于兼容性考虑的声音设备文件,它实际是到上述数字设备的一个映射,它最大的特色或许是对诸如 wav 这类文件格式的直接支持。我们下面的例子即使用了此设备文件实现了一个简单的录音机:我们从声卡设备(当然要用麦克风)读取音频数据,并将它存放到文件 test.wav 中去。要播放这个 wav 文件,只要如前面所述,使用命令 cp test.wav >/dev/audio 即可,当然你也可以用 Linux 下其他的多媒体软件来播放这个文件。 
下面即是完整的程序清单: 

/* 此文件中定义了下面所有形如 SND_ 的变量*/ 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

main() 

/* id:读取音频文件描述符;fd:写入的文件描述符。i,j为临时变量*/ 
int id,fd,i,j; 
/* 存储音频数据的缓冲区,可以调整*/ 
char testbuf[4096]; 
/* 打开声卡设备,失败则退出*/ 
if ( ( id = open ( "/dev/audio", O_RDWR ) ) < 0 ) { 
fprintf (stderr, " Can't open sound device!\n"); 
exit ( -1 ) ; 

/* 打开输出文件,失败则退出*/ 
if ( ( fd = open ("test.wav",O_RDWR))<0){ 
fprintf ( stderr, " Can't open output file!\n"); 
exit (-1 ); 

/* 设置适当的参数,使得声音设备工作正常*/ 
/* 详细情况请参考Linux关于声卡编程的文档*/ 
i=0; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_RESET,(char *)&i) ; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_SYNC,(char *)&i); 
i=1; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_NONBLOCK,(char *)&i); 
i=8000; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_SPEED,(char *)&i); 
i=1; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_CHANNELS,(char *)&i); 
i=8; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETFMT,(char *)&i); 
i=3; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETTRIGGER,(char *)&i); 
i=3; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT,(char *)&i); 
i=1; 
ioctl (id,SNDCTL_DSP_PROFILE,(char *)&i); 
/* 读取一定数量的音频数据,并将之写到输出文件中去*/ 
for ( j=0; j<10;){ 
i=read(id,testbuf,4096); 
if(i>0){ 
write(fd,filebuf,i); 
j++; 


/* 关闭输入、输出文件*/ 
close(fd); 
close(id); 



  

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地主 发表时间: 09/08 20:04

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