CN101140527A - 一种音频驱动程序声音管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种音频驱动程序声音管理方法，采用播放缓冲区，另增加一播放列表，包括并行步骤：A)利用播放列表实时记录应用程序写入的各种当前声音数据及其优先级；B)按所述优先级从高到低的顺序将对应的所述声音数据移动至所述播放缓冲区；C)通过所述播放缓冲区给音频设备传送声音数据。这种方法，在音频驱动程序内部增加记录多个并行声音数据的播放列表，选择高优先级的声音数据播放，进一步还可选择需要同时播放的声音数据与其混音后再播放，避免由单一声音服务程序管理所造成的复杂的进程间通讯、同步以及大量数据传输的工作，加上使用扩展的通用标准接口函数，使得程序移植相对简单，充分满足了手机的声音播放管理要求。

Description

一种音频驱动程序声音管理方法

技术领域

本发明涉及一种嵌入式操作系统的声音管理方法，尤其涉及一种无线移动终端中音频驱动程序的声音管理方法。

背景技术

目前，手机、PDA终端上的最典型嵌入式操作系统是Linux和WinCE。以Linux为例，一般应用程序播放声音，通常调用Linux操作系统中open()、ioctl()、write()、read()、close()等声音接口函数，由音频驱动程序操作音频设备完成具体播放。

音频驱动程序被应用程序调用时，可以在内存中创建DMA数据缓冲区，如图1，包括若干缓冲单元。现有音频驱动程序的播放声音方法，如图2，包括：210)开始；220)判断DMA数据缓冲区是否有声音数据；是，转入步骤230)；否，进入下一步；221)等待数据，返回步骤220)；230)播放该声音数据；240)结束。为避免控制冲突，该音频驱动程序对应的open()接口函数，具体如图3，包括：310)开始；320)判断该音频设备是否空闲？是，进入下一步；否，转入步骤331)；330)设置该音频设备被占用，返回成功；转入步骤340)；331)阻塞或返回出错；340)结束。因此，这种音频驱动程序不能被多个应用程序同时调用、控制，这使得：①简单的音频设备不允许被多个应用程序同时使用、播放各自声音，后一应用程序只有等前一应用程序使用、关闭完音频设备后才能使用；②虽然允许同时播放和录音，但是不支持播放和录音采取不同的采样率，即正在播放的应用程序和正在录音的应用程序是互相影响的，比如，正在播放的程序设置采样率为44100，此时如果录音程序将采样率设置成了8000，则我们听到的声音会变成很低沉的慢声，变调了。

典型的手机、PDA终端，用户使用时会有众多场景，比如来电、打电话中、MP3播放中、来短消息、响闹铃中等等。这些场景可能并发，因此手机软件开发时，必然遇到如来电铃音、按键音、闹铃音、短消息提示音、MP3音乐等等各种声音需要播放，而且这些声音又有各自特点：①来电铃音，实时、优先级最高，不论当时在做什么，只要有来电，就必须马上播铃音提示，并且不能被中间打断；②按键音的特点是经常要与其它声音同时播放，不论是否正在播放其它声音，一按键，就应该有声音提示；③MP3音乐的特点是播放时间一般很长，在播放期间，可能发生其它很多事情，有很多其它声音需要播放，一般来说，MP3音乐此时应该暂停。因此，必须能够优先播放和同时播放。

上述问题可以这样解决：①增加声卡硬件设备，多个应用程序同时打开不同的声卡，但这样增加手机终端成本；②采用混音技术，将所有要播放的声音进行混音，这就可以解决不能同时播放的问题和播放录音互相影响的问题；目前的PC上办法就是使用一个单独的服务程序，负责对声卡设备进行管理，对各种声音进行有优先级的排队，优先级高的声音先播放。对声卡的操作都交由此服务程序完成，其它任何应用不应该自己操作声卡，其它应用只能通过向服务程序发消息的方法通知服务程序执行相应的操作。不过这种方法应用到手机、PDA等终端的嵌入式操作系统有两个明显缺点：(一)该服务程序实现复杂，要考虑多种情况：简单的铃音，可以直接使用文件名做消息参数，由服务程序调用codec解压，直接操作声卡播放；MP3音乐，由于MP3播放器已经调用codec解压了，因此服务程序只须将解开的数据直接写到声卡播放，但是需要考虑数据如何从媒体播放器传递到服务程序是个问题，由于是两个不同的进程并且需要传输的数据量又非常大，这样就需要复杂的进程间通讯和同步机制以及进程间大量数据传输机制；(二)该方法不便于移植现有的其它手机程序，由于现有的其它手机程序都是直接操作声卡播放声音的，因此会与该系统冲突，给移植带来很大的麻烦。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种音频驱动程序声音管理方法，在它的基础上可以实现声音按优先级播放，同时可以避免复杂的进程间通讯和同步机制以及进程间大量数据传输机制，适合于简单的无线移动终端或智能终端；进一步还可实现多种声音的同时播放；进一步还可解决程序移植问题。

本发明技术问题这样解决，提供一种音频驱动程序声音管理方法，采用播放缓冲区，其特征在于，包括以下并行步骤：

A)创建一播放列表，利用所述播放列表实时记录各应用程序控制写入的各种当前声音数据及其优先级；

B)按所述优先级从高到低的顺序将对应的所述声音数据移动至所述播放缓冲区。

C)通过所述播放缓冲区给音频设备传送声音数据

这样在音频驱动程序的层次上实现声音按优先级播放，避免了单一声音服务程序管理所造成的复杂的进程间通讯和同步机制以及进程间大量数据传输机制。这种播放缓冲区可以是DMA数据缓冲区。

按照本发明提供的声音管理方法，所述步骤A)包括若干应用程序首次打开和后续调用音频驱动程序方式，其中所述首次打开音频驱动程序方式包括：启用音频设备；创建播放列表；记录当前声音数据及其优先级；返回成功。

按照本发明提供的声音管理方法，声音管理方法，其特征在于，所述后续调用音频驱动程序方式包括步骤：

3.1)判断音频设备已被启用或播放列表已存在，判断播放列表内是否有优先级更高的声音？否，进入步骤3.3)；是，进入下一步；

3.2)判断当前声音是否可以抛弃？否，进入下一步；是，抛弃进入步骤3.4)；

3.3)将当前声音数据及其优先级追加到所述播放列表；

3.4)返回成功。

按照本发明提供的声音管理方法，所述步骤A)还包括记录各种当前声音数据的同时播放属性；所述步骤B)还包括：判断所述播放列表中是否还存在同时播放属性为真的声音数据，是，将该声音数据叠加移动至所述播放缓冲区。

这样就进一步解决了声音需要同时播放的问题。

按照本发明提供的声音管理方法，所述步骤B)在将声音数据移动或叠加至所述播放缓冲区前，还包括对所述声音数据的重采样，使其采样率和声道数保持一致。

按照本发明提供的声音管理方法，所述音频设备的采样率和声道数设为固定值。

按照本发明提供的声音管理方法，所述声音管理方法还包括若干应用程序在先释放和末次关闭音频驱动程序方式，其中末次关闭音频驱动程序方式包括：删除该应用程序在所述播放列表中对应的记录；判断所述播放列表为空；删除该播放列表，关闭音频设备；返回成功。

按照本发明提供的声音管理方法，所述在先释放音频驱动程序方式包括：删除该应用程序在所述播放列表中对应的记录；判断所述播放列表不空，直接返回成功。

按照本发明提供的声音管理方法，所述播放列表包括若干记录，每个记录包括优先级项、同时播放属性项等和与所述播放缓冲区组成单元一一对应的若干声音数据缓冲单元项。

按照本发明提供的声音管理方法，所述播放列表可以是数组、单向链表或双向链表。

本发明提供的一种音频驱动程序声音管理方法，在音频驱动程序内部增加记录多个并行声音数据的播放列表，播放时选择高优先级的声音数据播放，进一步还可选择需要同时播放的声音数据与高优先级的声音数据混音后再播放，在此基础上各类应用程序调用该音频驱动程序完成当前声音播放，可以避免由单一声音服务程序管理所造成的复杂的进程间通讯、同步以及大量数据传输的工作，加上使用扩展的通用标准接口函数，使得程序移植相对简单，充分满足了手机、PDA终端声音播放管理要求。

附图说明

图1是音频驱动程序在内存中创建的DMA缓冲区结构示意图。

图2是通常的音频驱动程序的声音播放流程示意图。

图3是与通常的音频驱动程序对应的open()函数的流程示意图。

图4是本发明音频驱动程序在内存中创建的播放列表和DMA缓冲区结构示意图。

图5是本发明音频驱动程序的声音播放流程示意图。

图6是与本发明音频驱动程序对应的扩展open()函数的流程示意图。

图7是与本发明音频驱动程序对应的扩展close()函数的流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明的设计思想：在音频驱动程序层对整个系统的所有声音进行统一管理，不同应用程序或进程直接调用该音频驱动程序，实现多个声音播放的同步和协调，互不干扰。

其次，说明本发明的关键：在音频驱动程序内部增加管理模块，主要是增加一个播放列表，存储记录正在播放的声音，结构如图4所示，包括若干声音记录，每一记录设置有优先级项、同时播放属性项、声音数据缓冲单元项，该声音数据缓冲单元项与音频驱动程序创建的DMA数据缓冲区对应，该播放列表还可包括其他项，如允许暂停项等等。

该音频驱动程序声音播放管理，如图5所示，具体包括以下具体步骤：

510)开始；

520)判断播放列表中是否有声音记录？否，进入步骤521)；是，进入步骤530)；

521)等待声音记录，返回步骤520)；

530)查找优先级最高的声音记录；查找优先级高的声音记录具体可采用查找、排序等。

540)判断该声音记录对应声音数据缓冲单元项内是否有声音数据？否，进入步骤541)；是，进入步骤550)；

541)等待声音数据，返回步骤540)；

550)将该声音数据移动至DMA缓冲区；

560)判断播放列表中是否有同时播放属性为真的声音记录？否，转入步骤590)；是，进入下一步；

570)判断该声音记录对应声音数据缓冲单元项内是否有声音数据？否，进入步骤571)；是，进入步骤580)；

571)等待声音数据，返回步骤570)；

580)将该声音数据以叠加方式移动到DMA缓冲区中；

590)播放声音数据

这样，本发明音频驱动程序将播放列表中优先级高的声音记录对应的声音数据缓冲单元项内容移送至DMA数据缓冲区；进一步，将播放列表中同时播放属性为真的声音记录对应的声音数据缓冲单元项内容移送至DMA数据缓冲区与其原有数据混音，再传送至音频设备播放。辅助的，本发明音频驱动程序还在步骤580)建立了混音机制，即打开声卡时使用固定的采样率和声道数，对所有其它采样率的声音数据实施重采样。比如，可以设置打开声卡的参数为固定的44100Hz，双声道，其他任何不相符的声音都进行软件或硬件的重采样。

进一步，说明应用程序对本发明音频驱动程序的调用，这种调用可以有多种形式，最佳原则是：不更改音频驱动程序的标准接口，只是作适当的扩展，如：对这些接口名称及其参数个数、参数类型、返回值不做任何修改，只对参数的取值范围做适当的扩展，这样可以最大限度的减少移植的难度。

具体的，以(一)扩展open()接口函数、(二)扩展close()接口函数和(三)扩展ioctl()接口函数为例说明本发明音频驱动程序的较佳调用：

(一)扩展open()接口函数，修改返回参数使多个应用程序能同时打开声卡设备，如图6所示，具体包括以下步骤：

610)开始；

620)判断音频设备是否打开？否，进入步骤630)；是，转入步骤631)；

630)启动音频驱动程序，创建播放列表；

640)记录当前声音数据及其优先级，以及同时播放属性；转入步骤650)；

631)判断播放列表内是否有优先级更高的声音？否，转入步骤641)；是，进入下一步；

632)判断新的声音是否可以抛弃？否，进入步骤641)；是，转入步骤650)；

641)记录当前声音数据及其优先级，以及同时播放属性；

650)返回成功；

660)结束。

由上可知该扩展open()接口函数需要设置两参数：优先级数值i和同时播放属性布尔值j，这可通过扩展ioctl()接口函数进行设置，而open()接口函数仅设置默认优先级数值和同时播放属性布尔值，这样调用扩展open()接口函数就可以使用标准参数，符合一般使用习惯，程序移植简单。

(二)扩展close()接口函数，修改其对音频设备的关闭操作，仅在无任何声音数据再需要播放时才关闭音频设备并删除播放列表，如图7所示，具体包括以下步骤：

710)开始；

720)删除对应的声音记录；

730)判断播放列表内是否还存在其他声音记录？否，进入下一步；是，转入步骤760)；

740)删除播放列表；

750)停止运行音频驱动程序，关闭音频设备；

760)返回成功；

770)结束。

(三)扩展ioctl()接口函数

在保持ioctl函数返回值，参数个数，参数类型不变的情况下，增加设置优先级数值和同时播放属性布尔值等属性的功能。这样调用扩展ioctl()接口函数就可以使用标准格式，符合一般使用习惯，同时也符合驱动程序和应用程序之间固定的接口，程序移植简单。

若干应用程序可以同时、交错或并行调用扩展open()、ioctl(…)、close()和write()接口函数即可实现多声音的优先播放和同时播放，其中扩展write()接口函数将原write()接口函数写入播放缓冲区的数据改写到播放列表中对应记录里与播放缓冲区对应的空间内。每个应用程序调用接口函数播放声音的方法具体可以是：调用扩展open()生成播放列表或播放列表的记录空间；调用扩展ioctl(…)在对应空间写入优先级和同时播放属性；调用write()在对应记录空间写入声音数据；调用扩展close()，该应用程序播放完毕，清除释放对应记录空间。

最后，以实例解析本发明具体的声音冲突处理：本发明音频驱动程序正在播放当前声音，这时另一应用程序通过扩展接口函数请求本发明音频驱动程序播放另一个声音，则：

(一)判断所述另一个声音的优先级，如果优先级比当前声音和播放列表中的其它声音记录都高，则播放新的声音，对原来的声音中止播放。

(二)判断所述另一个声音的优先级，如果优先级比当前声音和播放列表中的其它声音记录低，此时如果所述另一个声音可以被抛弃，则不将所述另一个声音加入列表；如果不能被抛弃，则将所述另一个声音加入列表，等到比它优先级高的声音全播完了，则这个新的声音就可以播放了，在播放之前，对所述另一个声音的调用write()请求，仅写入播放列表的声音数据缓冲单元项，写满后暂停写入，等待声音数据缓冲单元项中数据被移动至播放缓冲区才重新继续。

(三)如果所述另一个声音需要立即播放，而当前播放的声音又不能暂停，可以采取混音。

综上所述，本发明音频驱动程序声音管理方法实现了多声音的优先管理和同时播放，结合标准接口调用可以解决程序移植问题。

Claims (10)

1.一种音频驱动程序声音管理方法，采用播放缓冲区，其特征在于，包括以下并行步骤：

A)创建一播放列表，利用所述播放列表实时记录各应用程序控制写入的各种当前声音数据及其优先级；

B)按所述优先级从高到低的顺序将对应的所述声音数据移动至所述播放缓冲区；

C)通过所述播放缓冲区给音频设备传送声音数据。

2.根据权利要求1所述声音管理方法，其特征在于，所述步骤A)包括若干应用程序首次打开和后续调用音频驱动程序方式，其中所述首次打开音频驱动程序方式包括：启用音频设备；创建播放列表；记录当前声音数据及其优先级；返回成功。

3.根据权利要求2所述声音管理方法，其特征在于，所述后续调用音频驱动程序方式包括步骤：

3.1)判断音频设备已被启用或播放列表已存在，判断播放列表内是否有优先级更高的声音？否，进入步骤3.3)；是，进入下一步；

3.2)判断当前声音是否可以抛弃？否，进入下一步；是，抛弃进入步骤3.4)；

3.3)将当前声音数据及其优先级追加到所述播放列表；

3.4)返回成功。

4.根据权利要求1所述声音管理方法，其特征在于，所述步骤A)还包括记录各种当前声音数据的同时播放属性；所述步骤B)还包括：判断所述播放列表中是否还存在同时播放属性为真的声音数据，是，将该声音数据以叠加方式移动至所述播放缓冲区。

5.根据权利要求1或4所述声音管理方法，其特征在于，所述步骤B)在将声音数据移动或以叠加方式移动至所述播放缓冲区前，还包括对所述声音数据的重采样，使其采样率和声道数保持一致。

6.根据权利要求5所述声音管理方法，其特征在于，所述音频设备的采样率和声道数设为固定值。

7.根据权利要求1所述声音管理方法，其特征在于，所述声音管理方法还包括若干应用程序在先释放和末次关闭音频驱动程序方式，其中末次关闭音频驱动程序方式包括：删除该应用程序在所述播放列表中对应的记录；判断所述播放列表为空；删除该播放列表，关闭音频设备；返回成功。

8.根据权利要求1所述声音管理方法，其特征在于，所述在先释放音频驱动程序方式包括：删除该应用程序在所述播放列表中对应的记录；判断所述播放列表不空，直接返回成功。

9.根据权利要求1、2、3、4、7或8所述声音管理方法，其特征在于，所述播放列表包括若干记录，每个记录包括优先级项、同时播放属性项和与所述播放缓冲区组成单元一一对应的若干声音数据缓冲单元项。

10.根据权利要求9所述声音管理方法，其特征在于，所述播放列表可以是数组、单向链表或双向链表。

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