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告别无声世界 Linux声音设备编程实例 (1)

发布时间:2019-10-17 00:11:11 编辑:笔名

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,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。 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。,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的程序员:养成写很多注释的习惯。

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