libs/ardour/ardour/audioengine.h

   1 /*
   2     Copyright (C) 2002-2004 Paul Davis
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (at your option) any later version.
   8
   9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12     GNU General Public License for more details.
  13
  14     You should have received a copy of the GNU General Public License
  15     along with this program; if not, write to the Free Software
  16     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17
  18 */
  19
  20 #ifndef __ardour_audioengine_h__
  21 #define __ardour_audioengine_h__
  22
  23 #ifdef WAF_BUILD
  24 #include "libardour-config.h"
  25 #endif
  26
  27 #include <iostream>
  28 #include <list>
  29 #include <set>
  30 #include <cmath>
  31 #include <exception>
  32 #include <string>
  33
  34 #include <glibmm/thread.h>
  35
  36 #include "pbd/rcu.h"
  37 #include "pbd/signals.h"
  38
  39 #include "ardour/ardour.h"
  40 #include <jack/jack.h>
  41 #include <jack/transport.h>
  42
  43 #include "ardour/data_type.h"
  44 #include "ardour/session_handle.h"
  45 #include "ardour/types.h"
  46 #include "ardour/chan_count.h"
  47
  48 #ifdef HAVE_JACK_SESSION
  49 #include <jack/session.h>
  50 #endif
  51
  52 namespace ARDOUR {
  53
  54 class InternalPort;
  55 class MidiPort;
  56 class Port;
  57 class Session;
  58 class ProcessThread;
  59
  60 class AudioEngine : public SessionHandlePtr
  61 {
  62    public:
  63         typedef std::set<Port*> Ports;
  64
  65         class disconnected_exception : public std::exception {
  66           public:
  67                 virtual const char *what() const throw() { return "AudioEngine is disconnected"; }
  68         };
  69
  70         AudioEngine (std::string client_name, std::string session_uuid);
  71         virtual ~AudioEngine ();
  72
  73         jack_client_t* jack() const;
  74         bool connected() const { return _jack != 0; }
  75
  76         bool is_realtime () const;
  77
  78         ProcessThread* main_thread() const { return _main_thread; }
  79
  80         std::string client_name() const { return jack_client_name; }
  81
  82         int reconnect_to_jack ();
  83         int disconnect_from_jack();
  84
  85         bool will_reconnect_at_halt ();
  86         void set_reconnect_at_halt (bool);
  87
  88         int stop (bool forever = false);
  89         int start ();
  90         bool running() const { return _running; }
  91
  92         Glib::Mutex& process_lock() { return _process_lock; }
  93
  94         framecnt_t frame_rate () const;
  95         pframes_t frames_per_cycle () const;
  96
  97         size_t raw_buffer_size(DataType t);
  98
  99         int usecs_per_cycle () const { return _usecs_per_cycle; }
 100
 101         bool get_sync_offset (pframes_t & offset) const;
 102
 103         pframes_t frames_since_cycle_start () {
 104                 jack_client_t* _priv_jack = _jack;
 105                 if (!_running || !_priv_jack) {
 106                         return 0;
 107                 }
 108                 return jack_frames_since_cycle_start (_priv_jack);
 109         }
 110
 111         pframes_t frame_time () {
 112                 jack_client_t* _priv_jack = _jack;
 113                 if (!_running || !_priv_jack) {
 114                         return 0;
 115                 }
 116                 return jack_frame_time (_priv_jack);
 117         }
 118
 119         pframes_t frame_time_at_cycle_start () {
 120                 jack_client_t* _priv_jack = _jack;
 121                 if (!_running || !_priv_jack) {
 122                         return 0;
 123                 }
 124                 return jack_last_frame_time (_priv_jack);
 125         }
 126
 127         pframes_t transport_frame () const {
 128                 const jack_client_t* _priv_jack = _jack;
 129                 if (!_running || !_priv_jack) {
 130                         return 0;
 131                 }
 132                 return jack_get_current_transport_frame (_priv_jack);
 133         }
 134
 135         int request_buffer_size (pframes_t);
 136
 137         framecnt_t set_monitor_check_interval (framecnt_t);
 138         framecnt_t processed_frames() const { return _processed_frames; }
 139
 140         float get_cpu_load() {
 141                 jack_client_t* _priv_jack = _jack;
 142                 if (!_running || !_priv_jack) {
 143                         return 0;
 144                 }
 145                 return jack_cpu_load (_priv_jack);
 146         }
 147
 148         void set_session (Session *);
 149         void remove_session (); // not a replacement for SessionHandle::session_going_away()
 150
 151         class PortRegistrationFailure : public std::exception {
 152         public:
 153                 PortRegistrationFailure (std::string const & why = "")
 154                         : reason (why) {}
 155
 156                 ~PortRegistrationFailure () throw () {}
 157
 158                 virtual const char *what() const throw () { return reason.c_str(); }
 159
 160         private:
 161                 std::string reason;
 162         };
 163
 164         class NoBackendAvailable : public std::exception {
 165         public:
 166                 virtual const char *what() const throw() { return "could not connect to engine backend"; }
 167         };
 168
 169         Port *register_input_port (DataType, const std::string& portname);
 170         Port *register_output_port (DataType, const std::string& portname);
 171         int   unregister_port (Port &);
 172
 173         void split_cycle (pframes_t offset);
 174
 175         int connect (const std::string& source, const std::string& destination);
 176         int disconnect (const std::string& source, const std::string& destination);
 177         int disconnect (Port &);
 178
 179         const char ** get_ports (const std::string& port_name_pattern, const std::string& type_name_pattern, uint32_t flags);
 180
 181         bool can_request_hardware_monitoring ();
 182
 183         ChanCount n_physical_outputs () const;
 184         ChanCount n_physical_inputs () const;
 185
 186         void get_physical_outputs (DataType type, std::vector<std::string>&);
 187         void get_physical_inputs (DataType type, std::vector<std::string>&);
 188
 189         void update_total_latencies ();
 190         void update_total_latency (const Port&);
 191
 192         Port *get_port_by_name (const std::string &);
 193
 194         enum TransportState {
 195                 TransportStopped = JackTransportStopped,
 196                 TransportRolling = JackTransportRolling,
 197                 TransportLooping = JackTransportLooping,
 198                 TransportStarting = JackTransportStarting
 199         };
 200
 201         void transport_start ();
 202         void transport_stop ();
 203         void transport_locate (framepos_t);
 204         TransportState transport_state ();
 205
 206         int  reset_timebase ();
 207
 208         /* start/stop freewheeling */
 209
 210         int freewheel (bool onoff);
 211         bool freewheeling() const { return _freewheeling; }
 212
 213         /* this signal is sent for every process() cycle while freewheeling.
 214 _          the regular process() call to session->process() is not made.
 215         */
 216
 217         PBD::Signal1<int, pframes_t> Freewheel;
 218
 219         PBD::Signal0<void> Xrun;
 220
 221         /* this signal is if JACK notifies us of a graph order event */
 222
 223         PBD::Signal0<void> GraphReordered;
 224
 225 #ifdef HAVE_JACK_SESSION
 226         PBD::Signal1<void,jack_session_event_t *> JackSessionEvent;
 227 #endif
 228
 229
 230         /* this signal is emitted if the sample rate changes */
 231
 232         PBD::Signal1<void, framecnt_t> SampleRateChanged;
 233
 234         /* this signal is sent if JACK ever disconnects us */
 235
 236         PBD::Signal1<void,const char*> Halted;
 237
 238         /* these two are emitted when the engine itself is
 239            started and stopped
 240         */
 241
 242         PBD::Signal0<void> Running;
 243         PBD::Signal0<void> Stopped;
 244
 245         /** Emitted if a JACK port is registered or unregistered */
 246         PBD::Signal0<void> PortRegisteredOrUnregistered;
 247
 248         /** Emitted if a JACK port is connected or disconnected */
 249         PBD::Signal0<void> PortConnectedOrDisconnected;
 250
 251         std::string make_port_name_relative (std::string);
 252         std::string make_port_name_non_relative (std::string);
 253
 254         static AudioEngine* instance() { return _instance; }
 255         void died ();
 256
 257         int create_process_thread (boost::function<void()>, pthread_t*, size_t stacksize);
 258
 259   private:
 260         static AudioEngine*       _instance;
 261
 262         jack_client_t* volatile   _jack; /* could be reset to null by SIGPIPE or another thread */
 263         std::string                jack_client_name;
 264         Glib::Mutex               _process_lock;
 265         Glib::Cond                 session_removed;
 266         bool                       session_remove_pending;
 267         bool                      _running;
 268         bool                      _has_run;
 269         mutable framecnt_t        _buffer_size;
 270         std::map<DataType,size_t> _raw_buffer_sizes;
 271         mutable framecnt_t        _frame_rate;
 272         /// number of frames between each check for changes in monitor input
 273         framecnt_t                 monitor_check_interval;
 274         /// time of the last monitor check in frames
 275         framecnt_t                 last_monitor_check;
 276         /// the number of frames processed since start() was called
 277         framecnt_t                _processed_frames;
 278         bool                      _freewheeling;
 279         bool                      _freewheel_pending;
 280         boost::function<int(framecnt_t)>  freewheel_action;
 281         bool                       reconnect_on_halt;
 282         int                       _usecs_per_cycle;
 283
 284         SerializedRCUManager<Ports> ports;
 285
 286         Port *register_port (DataType type, const std::string& portname, bool input);
 287
 288         int    process_callback (pframes_t nframes);
 289         void*  process_thread ();
 290         void   finish_process_cycle (int status);
 291         void   remove_all_ports ();
 292
 293         ChanCount n_physical (unsigned long) const;
 294         void get_physical (DataType, unsigned long, std::vector<std::string> &);
 295
 296         void port_registration_failure (const std::string& portname);
 297
 298         static int  _xrun_callback (void *arg);
 299 #ifdef HAVE_JACK_SESSION
 300         static void _session_callback (jack_session_event_t *event, void *arg);
 301 #endif
 302         static int  _graph_order_callback (void *arg);
 303         static int  _process_callback (pframes_t nframes, void *arg);
 304         static void* _process_thread (void *arg);
 305         static int  _sample_rate_callback (pframes_t nframes, void *arg);
 306         static int  _bufsize_callback (pframes_t nframes, void *arg);
 307         static void _jack_timebase_callback (jack_transport_state_t, pframes_t, jack_position_t*, int, void*);
 308         static int  _jack_sync_callback (jack_transport_state_t, jack_position_t*, void *arg);
 309         static void _freewheel_callback (int , void *arg);
 310         static void _registration_callback (jack_port_id_t, int, void *);
 311         static void _connect_callback (jack_port_id_t, jack_port_id_t, int, void *);
 312
 313         void jack_timebase_callback (jack_transport_state_t, pframes_t, jack_position_t*, int);
 314         int  jack_sync_callback (jack_transport_state_t, jack_position_t*);
 315         int  jack_bufsize_callback (pframes_t);
 316         int  jack_sample_rate_callback (pframes_t);
 317
 318         int connect_to_jack (std::string client_name, std::string session_uuid);
 319
 320         static void halted (void *);
 321         static void halted_info (jack_status_t,const char*,void *);
 322
 323         void meter_thread ();
 324         void start_metering_thread ();
 325         void stop_metering_thread ();
 326
 327         Glib::Thread*    m_meter_thread;
 328         static gint      m_meter_exit;
 329
 330         ProcessThread* _main_thread;
 331
 332         struct ThreadData {
 333             AudioEngine* engine;
 334             boost::function<void()> f;
 335             size_t stacksize;
 336
 337             ThreadData (AudioEngine* ae, boost::function<void()> fp, size_t stacksz)
 338             : engine (ae) , f (fp) , stacksize (stacksz) {}
 339         };
 340
 341         static void* _start_process_thread (void*);
 342 };
 343
 344 } // namespace ARDOUR
 345
 346 #endif /* __ardour_audioengine_h__ */