ASoC 四层架构与 i.MX6ULL 驱动对照
平台：100ask i.MX6ULL Pro（
wm8960-audio，SAI2 + WM8960）
内核：NXP BSP Linux 4.9.88本文：ASoC 经典四层各自做什么，以及在本板上对应哪些驱动与设备树节点
目录
- 1. 本文要回答什么
- 2. ASoC 是什么
- 3. 经典四层与职责
- 4. 分层关系图
- 5. i.MX6ULL Pro 四层驱动对照
- 6. 设备树如何组织四层
- 7. Probe 顺序
- 8. 小结
- 附录 A 源码索引
- 附录 B 要点速记
1. 本文要回答什么
ASoC 一般分哪几层？每层做什么？
2. ASoC 是什么
嵌入式 SoC 上，声卡往往由「控制器 + 编解码器 + DMA」组成，ASoC（ALSA System on Chip）把这些模块拆成可复用的驱动层，再由 Machine 组装声卡。
3. 经典四层与职责
| 层 | 职责 |
|---|---|
| Machine | 板级粘合：解析 DTS、dai_link、audio-routing、主从与时钟策略、耳机插入等；注册 snd_soc_card |
| Platform | PCM 设备与 DMA：环形缓冲、period、SDMA / DMA 把内存与 DAI FIFO 对接 |
| CPU DAI | SoC 侧数字音频接口：SSI / SAI / I2S 等，配置格式、时钟、触发收发 |
| Codec | 编解码器：I2C / SPI 控制、DAC / ADC、DAPM 模拟路由、音量 |
4. 分层关系图
用户态只看到 ALSA 提供的设备节点；Machine 把 Platform、CPU DAI、Codec 绑成一张声卡。
5. i.MX6ULL Pro 四层驱动对照
本板声卡名 wm8960-audio，CPU DAI 为 SAI2，Codec 为 WM8960。
| 层 | 本板驱动 | 源文件 | 设备树 / 绑定要点 |
|---|---|---|---|
| Machine | imx-wm8960 | sound/soc/fsl/imx-wm8960.c | sound 节点；compatible 匹配 "fsl,imx-audio-wm8960" |
| Platform | imx-pcm-dma-v2 | sound/soc/fsl/imx-pcm-dma-v2.c | 无独立节点；fsl_sai probe 末尾 imx_pcm_platform_register() |
| CPU DAI | fsl_sai | sound/soc/fsl/fsl_sai.c | &sai2；SoC 定义在 imx6ull.dtsi（fsl,imx6ul-sai） |
| Codec | wm8960 | sound/soc/codecs/wm8960.c | wm8960@1a；compatible = "wlf,wm8960" |
辅助头文件：sound/soc/fsl/fsl_sai.h、sound/soc/fsl/imx-pcm.h。
6. 设备树如何组织四层
主板文件：arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dts（#include "imx6ull.dtsi"）。
6.1 Machine：sound
txt
sound {
compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960",
"fsl,imx-audio-wm8960";
model = "wm8960-audio";
cpu-dai = <&sai2>;
audio-codec = <&codec>;
codec-master;
gpr = <&gpr 4 0x100000 0x100000>;
hp-det = <3 0>; /* 片内 JD3，对应原理图 HPD */
audio-routing =
"Headphone Jack", "HP_L",
"Headphone Jack", "HP_R",
"Ext Spk", "SPK_LP",
/* … SPK_LN / SPK_RP / SPK_RN … */
"RINPUT1", "Main MIC",
"RINPUT2", "Main MIC",
"Main MIC", "MICB",
/* … 其余边见 dts 源文件 … */;
};| 属性 | 作用 |
|---|---|
cpu-dai | 指向 CPU DAI（及 Platform 宿主）&sai2 |
audio-codec | 指向 Codec &codec |
codec-master | WM8960 输出 BCLK / LRCLK，SAI 为 clock slave |
model | 用户可见卡名 |
hp-det | 片内耳机检测脚；本板 <3 0> 选 JD3（原理图 HPD → RINPUT3/JD3） |
audio-routing | 板级端点名（Headphone Jack、Main MIC 等）接到 Codec 脚名 |
6.2 CPU DAI：&sai2
imx6ull.dtsi 给出 SAI2 的寄存器和 DMA 通道，默认关掉：
txt
sai2: sai@0202c000 {
compatible = "fsl,imx6ul-sai",
"fsl,imx6sx-sai";
reg = <0x0202c000 0x4000>;
dma-names = "rx", "tx";
dmas = <&sdma 37 24 0>, <&sdma 38 24 0>;
status = "disabled";
};板级 dts 打开时钟、配好引脚，并启用该节点：
txt
&sai2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_sai2>;
assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_SAI2_SEL>,
<&clks IMX6UL_CLK_SAI2>;
assigned-clock-parents = <&clks IMX6UL_CLK_PLL4_AUDIO_DIV>;
assigned-clock-rates = <0>, <12288000>;
status = "okay";
};sound 节点用 cpu-dai 指向这个设备：
txt
sound {
cpu-dai = <&sai2>;
...
};Machine 驱动 imx_wm8960_probe 读出这个 phandle，找到 SAI 的 platform 设备：
c
cpu_np = of_parse_phandle(pdev->dev.of_node, "cpu-dai", 0);
cpu_pdev = of_find_device_by_node(cpu_np);fsl_sai_probe 末尾把 CPU DAI 登记进 ASoC：
c
ret = devm_snd_soc_register_component(&pdev->dev, &fsl_component,
&fsl_sai_dai, 1);传入的 fsl_sai_dai 是静态 snd_soc_dai_driver；core 据此创建运行时 snd_soc_dai（挂链见 6.5）：
c
static struct snd_soc_dai_driver fsl_sai_dai = {
.probe = fsl_sai_dai_probe, /* 绑卡后：复位 SAI、装 DMA 参数 */
.playback = { /* 播放方向能力：通道 / 速率 / 格式 */
.stream_name = "CPU-Playback",
.channels_min = 1,
.channels_max = 32,
.rate_min = 8000,
.rate_max = 2822400,
.rates = SNDRV_PCM_RATE_KNOT,
.formats = FSL_SAI_FORMATS,
},
.capture = { /* 录音方向能力，字段含义同 playback */
.stream_name = "CPU-Capture",
.channels_min = 1,
.channels_max = 32,
.rate_min = 8000,
.rate_max = 2822400,
.rates = SNDRV_PCM_RATE_KNOT,
.formats = FSL_SAI_FORMATS,
},
.resume = fsl_sai_dai_resume, /* 恢复时切回正确 pinctrl 状态 */
.ops = &fsl_sai_pcm_dai_ops, /* 见下表：时钟 / 格式 / PCM 回调 */
};.ops 指向的 fsl_sai_pcm_dai_ops：
c
static const struct snd_soc_dai_ops fsl_sai_pcm_dai_ops = {
.set_sysclk = fsl_sai_set_dai_sysclk, /* 选 SAI 内部时钟源 / 分频相关 */
.set_fmt = fsl_sai_set_dai_fmt, /* I2S / 主从、极性等总线格式 */
.set_tdm_slot = fsl_sai_set_dai_tdm_slot, /* TDM 槽数与槽宽 */
.hw_params = fsl_sai_hw_params, /* 按 rate/channels/format 写寄存器 */
.hw_free = fsl_sai_hw_free, /* 释放本流占用的 SAI 配置 */
.trigger = fsl_sai_trigger, /* start/stop：开停 TX/RX */
.startup = fsl_sai_startup, /* open 时约束与准备 */
.shutdown = fsl_sai_shutdown, /* close 时清理流状态 */
};同一 probe 里随后 imx_pcm_platform_register() 挂上 Platform（见 6.4）。
6.3 Codec：wm8960@1a
txt
codec: wm8960@1a {
compatible = "wlf,wm8960";
reg = <0x1a>;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_SAI2>;
clock-names = "mclk";
wlf,shared-lrclk;
};sound 里 audio-codec = <&codec>，Machine 组卡时通过该 phandle 找到 Codec 芯片。wm8960_i2c_probe 把 Codec 注册进 ASoC：
c
ret = snd_soc_register_codec(&i2c->dev,
&soc_codec_dev_wm8960, &wm8960_dai, 1);wm8960_dai 是 Codec 侧静态 snd_soc_dai_driver，core 据此建运行时 Codec DAI（挂链见 6.5）：
c
static struct snd_soc_dai_driver wm8960_dai = {
.name = "wm8960-hifi", /* dai_link 匹配用的 Codec DAI 名 */
.playback = { /* 播放方向能力 */
.stream_name = "Playback",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8960_RATES,
.formats = WM8960_FORMATS,
},
.capture = { /* 录音方向能力 */
.stream_name = "Capture",
.channels_min = 1,
.channels_max = 2,
.rates = WM8960_RATES,
.formats = WM8960_FORMATS,
},
.ops = &wm8960_dai_ops, /* 见下：格式 / 时钟 / mute */
.symmetric_rates = 1, /* 录放共用同一采样率 */
};.ops 指向的 wm8960_dai_ops：
c
static const struct snd_soc_dai_ops wm8960_dai_ops = {
.hw_params = wm8960_hw_params, /* 按 rate/format 配接口与分频 */
.hw_free = wm8960_hw_free, /* 释放本流相关配置 */
.digital_mute = wm8960_mute, /* DAC 数字静音，减切换爆音 */
.set_fmt = wm8960_set_dai_fmt, /* I2S / 主从等（与 SAI 对齐） */
.set_clkdiv = wm8960_set_dai_clkdiv, /* 各类分频寄存器 */
.set_pll = wm8960_set_dai_pll, /* 片内 PLL */
.set_sysclk = wm8960_set_dai_sysclk, /* 系统时钟源选择 */
};6.4 Platform
DTS 没有专门配置 Platform 层的节点。DMA 通道写在 §6.2 的 sai2 节点上。
Platform 在 fsl_sai_probe 末尾、与 CPU DAI 同一次 probe、同一个 pdev->dev 上注册：
c
if (sai->soc->imx)
return imx_pcm_platform_register(&pdev->dev);c
int imx_pcm_platform_register(struct device *dev)
{
return devm_snd_soc_register_platform(dev, &imx_soc_platform);
}6.5 内核如何管理这三层
这里的「三层」指 dai_link 上的 CPU DAI、Codec、Platform（Machine 是 snd_soc_card，另论）。注册入口不同，ASoC core（sound/soc/soc-core.c）用链表把运行时对象管起来，Machine 组卡时再按设备和名字匹配。
| 层 | 注册入口（本板） | 运行时对象 |
|---|---|---|
| CPU DAI | snd_soc_register_component（fsl_sai） | snd_soc_dai |
| Codec | snd_soc_register_codec（wm8960） | snd_soc_codec + Codec DAI |
| Platform | snd_soc_register_platform（imx_pcm_platform_register） | snd_soc_platform |
三层注册调用栈（本板路径）：
text
CPU DAI
fsl_sai_probe
→ devm_snd_soc_register_component /* soc-devres.c */
→ snd_soc_register_component /* soc-core.c */
→ snd_soc_component_initialize
→ snd_soc_register_dais
│ → soc_add_dai
│ → list_add(&dai->list, &component->dai_list)
│ → component->num_dai++
→ snd_soc_component_add
→ list_add(&component->list, &component_list)
Codec
wm8960_i2c_probe
→ snd_soc_register_codec /* soc-core.c */
→ snd_soc_component_initialize（codec->component）
→ snd_soc_register_dais
│ → soc_add_dai
│ → list_add(..., &codec->component.dai_list)
→ snd_soc_component_add_unlocked
→ list_add(&codec->list, &codec_list)
Platform
fsl_sai_probe
→ imx_pcm_platform_register /* imx-pcm-dma-v2.c */
→ devm_snd_soc_register_platform /* soc-devres.c */
→ snd_soc_register_platform /* soc-core.c */
→ snd_soc_add_platform
→ snd_soc_component_initialize（platform->component）
→ snd_soc_component_add_unlocked → component_list
→ list_add(&platform->list, &platform_list)6.6 组卡：soc_bind_dai_link 与 rtd
Machine 把「CPU DAI、Codec、Platform 怎么接」写成 snd_soc_dai_link 数组。本板在 imx-wm8960.c：
c
static struct snd_soc_dai_link imx_wm8960_dai[] = {
{
.name = "HiFi",
.stream_name = "HiFi",
.codec_dai_name = "wm8960-hifi",
.ops = &imx_hifi_ops,
},
/* [1] HiFi-ASRC-FE、[2] HiFi-ASRC-BE */
};数组只写了名字和 Codec DAI 名。imx_wm8960_probe 把 §6.2 解析到的节点填进 imx_wm8960_dai[0]，再把数组挂到 card 上：
c
data->card.dai_link = imx_wm8960_dai;
imx_wm8960_dai[0].codec_of_node = codec_np; /* &codec */
imx_wm8960_dai[0].cpu_dai_name = dev_name(&cpu_pdev->dev); /* SAI 设备名 */
imx_wm8960_dai[0].platform_of_node = cpu_np; /* &sai2 */三层登记进链表之后，devm_snd_soc_register_card → snd_soc_instantiate_card 按 num_links 循环，每一条 dai_link 绑一次：
c
/* snd_soc_instantiate_card */
for (i = 0; i < card->num_links; i++) {
ret = soc_bind_dai_link(card, &card->dai_link[i]);
if (ret != 0)
goto base_error;
}一条 dai_link 对应一个 rtd（struct snd_soc_pcm_runtime）。rtd 是该 link 的运行时上下文：挂上已匹配的 cpu_dai / codec_dai / platform，以及稍后创建的 snd_pcm；PCM 回调经 rtd 找到各层。
soc_bind_dai_link 对单条 link 做的事：
text
soc_bind_dai_link(card, dai_link)
│
├─ 已绑定则返回
├─ soc_new_pcm_runtime → 分配 rtd
├─ snd_soc_find_dai（CPU） → rtd->cpu_dai
├─ snd_soc_find_dai（各 Codec） → rtd->codec_dais[] / codec_dai / codec
├─ 遍历 platform_list
│ 按 platform_of_node（或名字）匹配 → rtd->platform
└─ soc_add_pcm_runtime
→ list_add_tail(&rtd->list, &card->rtd_list)任一层尚未注册，返回 -EPROBE_DEFER：释放本次 rtd，Machine probe 延后重试。
7. Probe 顺序
text
开机 OF 枚举
│
├─ i2c2 + wm8960@1a
│ wm8960_i2c_probe
│ → snd_soc_register_codec（DAI 名 wm8960-hifi）
│
├─ sai@…（SAI2）
│ fsl_sai_probe
│ → snd_soc_register_component（CPU DAI）
│ → imx_pcm_platform_register（Platform）
│
└─ platform「sound」（imx-wm8960）
imx_wm8960_probe
→ 解析 cpu-dai / audio-codec / routing
→ snd_soc_register_card（wm8960-audio）
→ instantiate_card → soc_bind_dai_link（见 [6.6](#66-组卡soc_bind_dai_link-与-rtd)）Machine 若早于 Codec / SAI 就绪，soc_bind_dai_link 返回 -EPROBE_DEFER，属正常现象。
8. 小结
- ASoC 经典 四层 架构：Machine（组卡）、Platform（PCM/DMA）、CPU DAI（数字音频接口）、Codec（编解码）。
- 本板对应：
imx-wm8960.c/imx-pcm-dma-v2.c/fsl_sai.c/wm8960.c。 - DTS 用
sound的 phandle 把 SAI 与 WM8960 绑在一起；Platform 挂在 SAI 上注册，无单独节点。
附录 A 源码索引
| 文件 | 层 / 角色 |
|---|---|
sound/soc/fsl/imx-wm8960.c | Machine |
sound/soc/fsl/imx-pcm-dma-v2.c | Platform（本板 SAI） |
sound/soc/fsl/fsl_sai.c | CPU DAI |
sound/soc/codecs/wm8960.c | Codec |
arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dts | 板级 sound / wm8960 / &sai2 |
arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi | SAI 控制器定义 |
Documentation/devicetree/bindings/sound/imx-audio-wm8960.txt | Machine 绑定说明 |
Documentation/devicetree/bindings/sound/fsl-sai.txt | SAI 绑定说明 |
附录 B 要点速记
- 四层职责：组卡 / 搬数 / 数字口 / 编解码。
- imx6ull Pro 板：Machine=
imx-wm8960，Platform=imx-pcm-dma-v2，CPU DAI=fsl_sai（SAI2），Codec=wm8960。 - Platform 无 DTS 节点；随 SAI probe 注册。