[ALSA]从零开始，使用ALSA驱动播放一个音频

前言

最近学了不少有关音频相关的，最近搞一下ALSA驱动

安装

参考Linux应用开发【第八章】ALSA应用开发中提到的ALSA库及工具章节，本文中有比较详细的有关ALSA驱动引用程序怎么安装的，这里不再赘述。

关于ALSA，就当成一个音频有关的，建立在Linux操作系统上类似WinApi的东西就可以了，实际应用起来也比较简单，之后会举例。

第一个项目

为了进行第一个ALSA项目的开发，那么我们先来建立一个CMake工程。在安装部分我们已经安装了ALSA驱动，其实这个时候就已经将ALSA的头文件加入到我们的项目中来了，可以直接试着在main文件里面加上这个头文件试试会不会报错：

cpp 复制代码

#include <alsa/asoundlib.h>

如果这个时候CMake生成没有报错，那么引入就是正常的。

1. 引入alsa依赖

在Linux上开发是需要引入alsa的依赖以及符号文件的，这里我们需要以下语句，这里我提供一个最精简的CMakeLists.txt范本：

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(alsa_example)

# 获得ALSA的Package
find_package(ALSA REQUIRED)

add_executable(alsa_example main.cpp)

# 链接
target_link_libraries(alsa_example PRIVATE ${ALSA_LIBRARY})

# 头文件引入
target_include_directories(alsa_example PRIVATE ${ALSA_INCLUDE_DIRS})

这样我们就能先将ALSA的依赖引用了。

2.写个简单的程序来将当前所有的音频设备全部列举了

在正式操作一个音频设备之前，我们当然了，需要知道我们需要的音频设备到底是哪一个，那我们现在将所有的音频设备信息全部打印出来，如下：

cpp 复制代码

#include <alsa/asoundlib.h>
#include <iostream>

int main() {
    snd_ctl_t *handle;
    snd_ctl_card_info_t *info;
    int card = -1;

    snd_ctl_card_info_alloca(&info);

    // Iterate over sound cards
    while (snd_card_next(&card) >= 0 && card >= 0) {
        char name[32];
        sprintf(name, "hw:%d", card);

        if (snd_ctl_open(&handle, name, 0) < 0) {
            std::cerr << "Cannot open control for card " << card << std::endl;
            continue;
        }

        if (snd_ctl_card_info(handle, info) < 0) {
            std::cerr << "Cannot get card info for card " << card << std::endl;
            snd_ctl_close(handle);
            continue;
        }

        std::cout << "Card " << card << ": " << snd_ctl_card_info_get_name(info) << std::endl;

        snd_ctl_close(handle);
    }

    return 0;
}

返回值如下：

cpp 复制代码

Card 0: rockchip,dp0
Card 1: rockchip-hdmi0
Card 2: rockchip-hdmi1
Card 3: rockchip,es8388
Card 4: rockchip,hdmiin

我这里是做了点处理的，实际上返回值里面并没有告诉你什么Card 0这种，而是告诉你hw:0，也就是hardware的意思，总之你只用知道每个音频设备的唯一标识应该是类似hw:0的形式。

这里我们可以看音频设备的名称，其中dp0 hdmi hdmi1 hdmiin都是显示器接口音频设备，我们这里显然是用不上的，那么我们就找到前面板的显示音频卡设备es8388（不同的设备输出声卡应该不同，这个需要根据具体声卡而定。

我们这里知道我们需要选中的前面板声卡设备是hw:3，这个之后我们会用到

3. 向音频设备里面写数据

我们知道，Linux下一切皆文件嘛，播放音频实际上就是往某个设备句柄中写入音频信号，这里我们尝试一下向音频设备写入信号。

流程如下：

使用二进制流的方式打开mp3文件
打开声卡pcm句柄
设置pcm句柄的属性
循环将二进制流以buffer的形式写入到pcm句柄内

实际代码如下：

cpp 复制代码

#include <alsa/asoundlib.h>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

#define PCM_DEVICE "hw:3"  // Replace with your desired device, e.g., "hw:3"
#define MP3_FILE_PATH "/home/orangepi/workhsop/testProject/123.mp3"  // Replace with your MP3 file path

int main() {
    const char *mp3File = MP3_FILE_PATH;

    // Open the MP3 file
    std::ifstream file(mp3File, std::ios::binary);
    if (!file) {
        std::cerr << "Error opening file: " << mp3File << std::endl;
        return 1;
    }

    // Initialize ALSA
    snd_pcm_t *handle;
    if (snd_pcm_open(&handle, PCM_DEVICE, SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0) < 0) {
        std::cerr << "Error opening PCM device " << PCM_DEVICE << std::endl;
        return 1;
    }

    // Set parameters: 44100 Hz, stereo, 16-bit little-endian
    snd_pcm_set_params(handle,
                       SND_PCM_FORMAT_S16_LE,
                       SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED,
                       2,           // Channels (stereo)
                       44100,       // Sample rate
                       0,           // Soft resampling disabled
                       500000);     // Latency in microseconds

    // Buffer for audio data
    std::vector<char> buffer(4096);

    // Read and play audio data
    while (file.read(buffer.data(), buffer.size())) {
        int num_samples = buffer.size() / 2;  // Assuming 16-bit samples (2 bytes per sample)
        int err = snd_pcm_writei(handle, buffer.data(), num_samples);
        if (err < 0) {
            std::cerr << "Playback error: " << snd_strerror(err) << std::endl;
            break;
        }
    }

    // Close PCM handle
    snd_pcm_close(handle);

    return 0;
}

这样我们就完成了向设备中写音频这件事，但是这个音频爆炸吵的同时，也全是乱码，显然这并不是我们需要的结果。这是因为我们播放的是mp3音频，是经过了一系列压缩算法的文件，并不是可以直接用于播放的有实际意义的音频信息。在我们正式播放音频之前，需要使用mpg123库对音频进行解码，得到pcm音频流然后再一点点将这个流写入到音频设备内。

4. 使用mpg123解码

如果需要使用mpg123解码mp3文件，首先用sudo apt-get install mpg123 将mpg123安装到本地之后，需要在CMakeLists.txt下引入这个mpg123库，为了方便理解，我这里还是将最小限度的mpg123的引入方式

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(MyAudioPlayer)

# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 查找ALSA库
find_package(ALSA REQUIRED)
include_directories(${ALSA_INCLUDE_DIRS})

# 查找mpg123库
find_package(PkgConfig REQUIRED)
pkg_search_module(MPG123 REQUIRED mpg123)
include_directories(${MPG123_INCLUDE_DIRS})

# 添加可执行文件
add_executable(audio_player main.cpp)

# 链接ALSA和mpg123库
target_link_libraries(audio_player ${ALSA_LIBRARIES} ${MPG123_LIBRARIES})

写出一段带解码和播放的代码，如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <alsa/asoundlib.h>
#include <mpg123.h>

#define PCM_DEVICE "hw:3"  // 目标音频设备
#define MP3_FILE_PATH "/home/orangepi/workhsop/testProject/123.mp3"  // 目标音频

int main() {
    const char *mp3File = MP3_FILE_PATH;

    // 初始化mpg123库
    mpg123_handle *mh;
    mpg123_init();
    mh = mpg123_new(NULL, NULL);

    // 打开mp3文件
    if (mpg123_open(mh, mp3File) != MPG123_OK) {
        std::cerr << "Error opening file: " << mp3File << std::endl;
        return 1;
    }

    // 获取格式信息
    int channels, encoding;
    long rate;
    mpg123_getformat(mh, &rate, &channels, &encoding);

    // 初始化ALSA
    snd_pcm_t *handle;
    if (snd_pcm_open(&handle, PCM_DEVICE, SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0) < 0) {
        std::cerr << "Error opening PCM device " << PCM_DEVICE << std::endl;
        return 1;
    }

    // 设置声卡信息
    snd_pcm_set_params(handle,
                       SND_PCM_FORMAT_S16_LE,
                       SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED,
                       channels,
                       rate,
                       0,
                       500000);

    // 缓冲区
    std::vector<short> buffer(4096);

    // 读取并播放音频
    size_t bytesRead;
    //使用mpg123进行音频信息解码，获得pcm音频信号
    while (mpg123_read(mh, reinterpret_cast<unsigned char*>(buffer.data()), buffer.size() * sizeof(short), &bytesRead) == MPG123_OK) {
        int num_samples = bytesRead / sizeof(short);
        int err = snd_pcm_writei(handle, buffer.data(), num_samples);
        if (err < 0) {
            std::cerr << "Playback error: " << snd_strerror(err) << std::endl;
            break;
        }
    }

    // Close mpg123 handle
    mpg123_close(mh);
    mpg123_delete(mh);
    mpg123_exit();

    // Close PCM handle
    snd_pcm_close(handle);

    return 0;
}