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ASoC 子系统与四件套 —— Card、dai_link 与 DAPM 怎么缝出一张声卡
01 节 我们把音频的四件套（machine / cpu_dai / codec / platform）按角色分了工。这一节拆开看它们软件上怎么连起来——也就是 ASoC（ALSA System on Chip）子系统那套数据结构。说白了，ASoC 干的事就一件：让「CPU 这端」和「codec 那端」两个独立写的驱动，能在运行时被「machine 驱动」缝成一张完整的声卡。
这一节概念偏多，但全是后面拆 fsl-asoc-card.c 的前置知识。啃完它，03 节 的 probe 你会觉得顺理成章。
学习目标
搞懂 ASoC 四个核心数据结构（snd_soc_card / snd_soc_dai_link / snd_soc_dai / snd_soc_component）的绑定关系；理解 DAI 信号的位时钟/帧时钟/数据/MCLK 四件及其与采样率的数学关系；分清 I2S / Left-Justified / DSP 等 DAI 格式，以及 CBP_CFP / CBC_CFC 四种主从组合；看懂 DAPM「按需上电」的 widget / route / path 模型。
一、四个核心数据结构
ASoC 把声卡抽象成几个互相引用的结构体。不用记全字段，记住谁引用谁就行：
| 结构体 | 谁来填 | 装着什么 | 数量关系 |
|---|---|---|---|
snd_soc_card | machine 驱动 | 一张声卡的总入口：名字、dai_link[] 数组、routing、probe 回调 | 一张声卡 1 个 |
snd_soc_dai_link | machine 驱动 | 一条「音频流通道」的契约：接哪个 cpu_dai、哪个 codec_dai、DAI 格式、平台 | 一张声卡 N 条（alpha 板 1 条 HiFi） |
snd_soc_dai | 内核运行时拼装 | 一个 DAI 实例（CPU 侧和 codec 侧各一个），是 cpu_dai/codec 驱动的「运行时化身」 | 每个 dai_link 里 2 个（cpu + codec） |
snd_soc_component / snd_soc_dai_driver | codec / cpu_dai 驱动 | codec 的寄存器操作、DAPM widget、kcontrol；DAI 的能力（采样率/格式） | 每颗芯片 1 套 |
它们的引用链：
snd_soc_card (machine: fsl-asoc-card.c)
│
├── dai_link[0] ──┐ "HiFi" 这条流
│ (cpu_dai 名) │
│ (codec_dai 名) │
│ (platform 名) │
│ dai_fmt │
│ │
┌───────┴───────┐ ┌────┴─────────────┐
▼ ▼ ▼ ▼
snd_soc_dai snd_soc_dai(snd_soc_dai_driver)
(cpu: SAI2) (codec: wm8960-hifi) ←── wm8960.c 注册
│
└── snd_soc_component ── DAPM widget / kcontrol / regmap一句话：machine 驱动用 dai_link 把 cpu_dai 和 codec_dai「点名」绑在一起，内核再按名字找到两侧的 snd_soc_dai 实例、配上 dai_fmt，一条音频流就通了。platform（DMA）由 cpu_dai 驱动自动 select，machine 几乎不用管。
二、dai_link：一张声卡的「最小契约」
dsl-asoc-card.c 为 alpha 板搭的 dai_link[0]（HiFi），关键字段长这样（简化自 include/sound/soc.h）：
c
struct snd_soc_dai_link {
const char *name; /* "HiFi" —— 这条流的名字 */
const char *stream_name; /* 用户态 aplay -L 看到的 PCM 流名 */
struct snd_soc_dai_link_component *cpus; /* 指向 &sai2（cpu_dai） */
unsigned int num_cpus;
struct snd_soc_dai_link_component *codecs; /* 指向 &codec（codec_dai） */
unsigned int num_codecs;
struct snd_soc_dai_link_component *platforms; /* DMA platform（imx-pcm-dma） */
unsigned int num_platforms;
unsigned int dai_fmt; /* I2S / 主从 / 极性 —— 见第三节 */
int (*init)(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd); /* 可选：runtime 初始化回调 */
/* ... */
};注意它只存名字（或 of_phandle 引用），不存代码。machine 驱动填进去的是「cpu 用 sai2、codec 用 wm8960-hifi」，内核再拿这些名字去 snd_soc_dai 列表里找实例。这就是分层的精髓：machine 不关心 SAI2 和 WM8960 的寄存器怎么写，它只管「让它们俩搭档」。
一个比喻
dai_link 是乐队经理（machine）签的演出合同：上面写着「这次演出，指挥棒用 SAI2、乐手请 WM8960、乐谱搬运交给 imx-pcm-dma、按 I2S 谱子、codec 来打节拍」。合同本身不发声，但没它，三个人各干各的，永远凑不出一首曲子。
三、DAI 信号：BCLK / LRCLK / DATA / MCLK
数字音频接口（DAI）就是 CPU 和 codec 之间的那几根串行线。讲清楚每根线的含义和它们与采样率的数学关系，是看懂时钟路由的前提。
| 信号 | 全称 | 作用 | alpha 板方向 |
|---|---|---|---|
| MCLK | Master Clock | 给 codec 当「心脏」时钟源，codec 内部分频出一切 | CPU → codec（12.288MHz） |
| BCLK | Bit Clock | 位时钟：每个 bit 一拍 | codec → CPU（codec-master） |
| LRCLK | LR Clock / WS | 帧时钟（Word Select）：高=右声道、低=左声道 | codec → CPU |
| DATA | Audio Data | 串行音频数据 | TX: CPU→codec（播放） RX: codec→CPU（录音） |
采样率怎么算出来？
对 48kHz / 16bit 立体声：
- LRCLK = 采样率 = 48 kHz（每秒 48000 个帧，每帧含左+右两个采样）
- BCLK = LRCLK × 位宽 × 声道 = 48000 × 16 × 2 = 1.536 MHz
- MCLK = LRCLK × 256 = 12.288 MHz（256 倍过采样，常见系数 64/128/256/384）
所以 alpha 板把 MCLK 配成 12.288MHz（设备树 assigned-clock-rates = <0>, <12288000>），WM8960 收到后内部分频出 BCLK/LRCLK——codec 不用启自己的 PLL。04 节 拆时钟路由时还会再算一遍。
四、DAI 格式：左右声道怎么分时
BCLK 上跑的是连续 bit，那「哪些 bit 属于左声道、哪些属于右」？这就由 DAI 格式 + LRCLK 极性 决定。常见的几种（alpha 板用第一种）：
I2S 格式（Philips 标准）：LRCLK 翻转后，延迟 1 个 BCLK 才出现数据 MSB
┌──左──┐┌──右──┐
LRCLK ─┘ └┘ └─
DATA [L15..L0] [R15..R0]
BCLK ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ ← 每个 bit 一拍
Left-Justified：LRCLK 翻转同时，数据 MSB 立刻出现（无 1 BCLK 延迟）
DSP A/B：LRCLK 是窄脉冲（1 BCLK 宽），数据紧跟其后（模式 A/B 差脉冲位置/极性）alpha 板走 I2S（DAI_FMT_BASE 里写死的 SND_SOC_DAIFMT_I2S，fsl-asoc-card.c:41）。NB_NF 表示位时钟正常极性、帧时钟正常极性（不反转）。绝大多数 codec 都默认 I2S，所以这是最省心的选择。
为什么不都用 I2S？
I2S 是「带 1 BCLK 延迟」的标准，最通用。但有些老 codec 或 DSP 用 Left-Justified（省那 1 拍延迟）、TDM 多通道用 DSP 模式。alpha 板的 WM8960 三种都支持，I2S 是默认且最常见，所以主线给它配 I2S。
五、主从：谁产生时钟（CBP_CFP 还是 CBC_CFC）
这是最绕、也最容易写反的一点。内核用 四个组合 描述「codec 这端在 BCLK/LRCLK 上是 provider（产生）还是 consumer（接收）」：
| dai_fmt 宏 | codec 角色 | alpha 板？ |
|---|---|---|
CBP_CFP | codec 产生 BCLK 和 LRCLK | ✅ 就是这个 |
CBP_CFC | codec 产生 BCLK，但 LRCLK 由 CPU 给 | |
CBC_CFP | codec 产生 LRCLK，但 BCLK 由 CPU 给 | |
CBC_CFC | codec 都不产生（CPU 全给） |
记法：Codec Bit-clock Provider/Consumer + Codec Frame-clock Provider/Consumer。Provider=产生、Consumer=接收。
fsl-asoc-card.c 的 WM8960 分支（:786）写的就是 priv->dai_fmt |= SND_SOC_DAIFMT_CBP_CFP;——WM8960 当时钟主、SAI2 当从。这跟「MCLK 由 CPU 送给 codec」并不矛盾：MCLK 是「原料时钟」，WM8960 拿它分频出 BCLK/LRCLK 再「反哺」给 SAI2，SAI2 只管按 BCLK 节拍收发数据。
为什么 alpha 板让 codec 当主？
两种模式都能工作，选 codec-master 通常是历史 + 硬件设计原因：WM8960 在 codec-master 下，BCLK/LRCLK 由它内部从 MCLK 精确分频，jitter 更可控（时钟源单一）；CPU 当主则要 SAI 自己分频，灵活性高但时钟树更复杂。i.MX + WM8960 这套组合社区验证下来用 CBP_CFP 最稳。你在设备树里可以覆盖这个选择（dai-format 属性），05 节 会提到。
六、DAPM：按需上电的 widget / route / path
codec 驱动（wm8960.c）里最庞大的部分是 DAPM（Dynamic Audio Power Management）。它解决一个现实问题：codec 里有 ADC、DAC、耳机放大器、喇叭放大器、麦克风偏置、一堆混音器……全开着费电、还会串扰。DAPM 让内核根据「当前要播还是要录」自动只开必要的通路。
DAPM 三个概念：
- widget：一个通路上器件的抽象。类型有
ADC、DAC、HP（耳机）、SPK（喇叭）、MIC（麦克风）、Mixer、PGA（可编程增益）、AIF_IN/AIF_OUT（数字音频接口进出）等。每个 widget 对应 codec 的一组寄存器位（电源开关）。 - route：widget 之间的连线，是个三元组
(sink, control, source)——「从 source 流向 sink、中间可能经过 control」。比如("Headphone Jack", NULL, "HP_L")表示 HP_L 这个放大器输出接到 Headphone Jack。 - path：内核运行时把 widget + route 拼成一张有向图，当用户态打开某条 PCM 流时，从 AIF（数字口）出发搜到目标输出（如 HP），只把这条 path 上的 widget 上电，其余保持断电。
alpha 板的 routing（设备树 audio-routing 那一串）就是定义这些连线，比如：
"Headphone Jack" ← "HP_L", "HP_R" （DAC → 耳机放大器 → 耳机口）
"Ext Spk" ← "SPK_LP/LN/RP/RN" （DAC → 喇叭放大器 → 喇叭）
"Mic Jack" ← "LINPUT2/3" （麦克风 → PGA → ADC）04 节 拆 wm8960.c 时会把它的 widget 表和 set_bias_level 上电序列展开讲。这里先记住：DAPM 让 codec 像个智能电闸，按需给每条音频通路送电。
七、platform：DMA 搬运工
最后一块，platform（DMA）其实你不用操心。fsl_sai.c 在 Kconfig 里 select SND_SOC_IMX_PCM_DMA，SAI2 probe 时会自动挂上 imx 的 DMA 引擎。machine 驱动只在 dai_link->platforms 里填个名字（或留空让内核默认），DMA 通道就配好了。
它的作用：用户态 aplay 把 PCM 数据丢进内存环形缓冲区，platform 层用 SDMA 把数据自动搬到 SAI2 的 TX FIFO，SAI2 再按 BCLK 节拍把数据从 TX_DATA 推给 WM8960。整个过程不用 CPU 干预，是音频能实时低延迟的关键。
小结
这一节我们把 ASoC 的软件骨架拆清楚了：四件套靠 snd_soc_card → snd_soc_dai_link → snd_soc_dai 这条引用链缝成一张声卡；dai_link 是 machine 签的「演出合同」，只点名不写代码；DAI 信号里 MCLK（CPU→codec，12.288MHz）是原料、BCLK/LRCLK（codec→CPU）是节拍、DATA 是音频；格式走 I2S、主从是 codec-master（CBP_CFP）；DAPM 用 widget/route/path 图实现按需上电；DMA 由 cpu_dai 自动挂。接下来 03 节 就用这套理论去拆 fsl-asoc-card.c 的 probe，看它具体怎么搭出 alpha 板的这张 HiFi dai_link。