]> git.sesse.net Git - nageru/blob - alsa_input.h
Support limited ALSA hotplug.
[nageru] / alsa_input.h
1 #ifndef _ALSA_INPUT_H
2 #define _ALSA_INPUT_H 1
3
4 // ALSA sound input, running in a separate thread and sending audio back
5 // in callbacks.
6 //
7 // Note: “frame” here generally refers to the ALSA definition of frame,
8 // which is a set of samples, exactly one for each channel. The only exception
9 // is in frame_length, where it means the TIMEBASE length of the buffer
10 // as a whole, since that's what AudioMixer::add_audio() wants.
11
12 #include <alsa/asoundlib.h>
13
14 #include <atomic>
15 #include <functional>
16 #include <string>
17 #include <thread>
18 #include <unordered_map>
19 #include <vector>
20
21 #include "bmusb/bmusb.h"
22 #include "timebase.h"
23
24 class ALSAPool;
25
26 class ALSAInput {
27 public:
28         typedef std::function<bool(const uint8_t *data, unsigned num_samples, bmusb::AudioFormat audio_format, int64_t frame_length)> audio_callback_t;
29
30         ALSAInput(const char *device, unsigned sample_rate, unsigned num_channels, audio_callback_t audio_callback, ALSAPool *parent_pool, unsigned internal_dev_index);
31         ~ALSAInput();
32
33         // NOTE: Might very well be different from the sample rate given to the
34         // constructor, since the card might not support the one you wanted.
35         unsigned get_sample_rate() const { return sample_rate; }
36
37         void start_capture_thread();
38         void stop_capture_thread();
39
40 private:
41         void capture_thread_func();
42         int64_t frames_to_pts(uint64_t n) const;
43         void die_on_error(const char *func_name, int err);
44
45         std::string device;
46         unsigned sample_rate, num_channels, num_periods;
47         snd_pcm_uframes_t period_size;
48         snd_pcm_uframes_t buffer_frames;
49         bmusb::AudioFormat audio_format;
50         audio_callback_t audio_callback;
51
52         snd_pcm_t *pcm_handle;
53         std::thread capture_thread;
54         std::atomic<bool> should_quit{false};
55         std::unique_ptr<uint8_t[]> buffer;
56         ALSAPool *parent_pool;
57         unsigned internal_dev_index;
58 };
59
60 // The class dealing with the collective of all ALSA cards in the system.
61 // In particular, it deals with enumeration of cards, and hotplug of new ones.
62 class ALSAPool {
63 public:
64         ~ALSAPool();
65
66         struct Device {
67                 enum class State {
68                         // There is no card here. (There probably used to be one,
69                         // but it got removed.) We don't insert a card before
70                         // we've actually probed it, ie., we know whether it
71                         // can be captured from at all, and what its name is.
72                         EMPTY,
73
74                         // This card is ready for capture, as far as we know.
75                         // (It could still be used by someone else; we don't know
76                         // until we try to open it.)
77                         READY,
78
79                         // We are trying to start capture from this card, but we are not
80                         // streaming yet. Note that this could in theory go on forever,
81                         // if the card is in use by some other process; in the UI,
82                         // we will show this state as “(busy)”.
83                         STARTING,
84
85                         // The card is capturing and sending data. If there's a fatal error,
86                         // it could go back to STARTING, or it could go to DEAD
87                         // (depending on the error).
88                         RUNNING,
89
90                         // The card is gone (e.g., unplugged). However, since there's
91                         // still a bus using it, we can't just remove the entry.
92                         // If the card comes back (ie., a new card is plugged in,
93                         // and we believe it has the same configuration), it could be
94                         // installed in place of this card, and then presumably be put
95                         // back into STARTING or RUNNING.
96                         DEAD
97                 } state = State::EMPTY;
98
99                 std::string address;  // E.g. “hw:0,0”.
100                 std::string name, info;
101                 unsigned num_channels;
102                 ALSAInput *input = nullptr;  // nullptr iff EMPTY or DEAD.
103
104                 // Whether the AudioMixer is interested in this card or not.
105                 // “Interested” could mean either of two things: Either it is part of
106                 // a bus mapping, or it is in the process of enumerating devices
107                 // (to show to the user). A card that is _not_ held can disappear
108                 // at any given time as a result of an error or hotplug event;
109                 // a card that is held will go to the DEAD state instead.
110                 bool held = false;
111         };
112
113         void init();
114
115         // Get the list of all current devices. Note that this will implicitly mark
116         // all of the returned devices as held, since the input mapping UI needs
117         // some kind of stability when the user is to choose. Thus, when you are done
118         // with the list and have set a new mapping, you must go through all the devices
119         // you don't want and release them using release_device().
120         std::vector<Device> get_devices();
121
122         void hold_device(unsigned index);
123         void release_device(unsigned index);  // Note: index is allowed to go out of bounds.
124
125         // If device is held, start or restart capture. If device is not held,
126         // stop capture if it isn't already.
127         void reset_device(unsigned index);
128
129         // Note: The card must be held. Returns OUTPUT_FREQUENCY if the card is in EMPTY or DEAD.
130         unsigned get_capture_frequency(unsigned index);
131
132         // Note: The card must be held.
133         Device::State get_card_state(unsigned index);
134
135         // Only for ALSAInput.
136         void set_card_state(unsigned index, Device::State state);
137
138         // Just a short form for taking <mu> and then moving the card to
139         // EMPTY or DEAD state. Only for ALSAInput and for internal use.
140         void free_card(unsigned index);
141
142         // TODO: Add accessors and/or callbacks about changed state, so that
143         // the UI actually stands a chance in using that information.
144
145 private:
146         mutable std::mutex mu;
147         std::vector<Device> devices;  // Under mu.
148         std::vector<std::unique_ptr<ALSAInput>> inputs;  // Under mu, corresponds 1:1 to devices.
149
150         // Keyed on device address (e.g. “hw:0,0”). If there's an entry here,
151         // it means we already have a thread doing retries, so we shouldn't
152         // start a new one.
153         std::unordered_map<std::string, unsigned> add_device_tries_left;  // Under add_device_mutex.
154         std::mutex add_device_mutex;
155
156         static constexpr int num_retries = 10;
157
158         void inotify_thread_func();
159         void enumerate_devices();
160
161         // Try to add an input at the given card/device. If it succeeds, return
162         // synchronously. If not, fire off a background thread to try up to
163         // <num_retries> times.
164         void probe_device_with_retry(unsigned card_index, unsigned dev_index);
165         void probe_device_retry_thread_func(unsigned card_index, unsigned dev_index);
166
167         enum class ProbeResult {
168                 SUCCESS,
169                 DEFER,
170                 FAILURE
171         };
172         ProbeResult probe_device_once(unsigned card_index, unsigned dev_index);
173
174         // Must be called with <mu> held. Will allocate a new entry if needed.
175         // The returned entry will be set to READY state.
176         unsigned find_free_device_index();
177
178         friend class ALSAInput;
179 };
180
181 #endif  // !defined(_ALSA_INPUT_H)