libs/backends/alsa/alsa_audiobackend.cc

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2014 Robin Gareus <robin@gareus.org>
   3  * Copyright (C) 2013 Paul Davis
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18  */
  19
  20 #include <regex.h>
  21 #include <sys/mman.h>
  22 #include <sys/time.h>
  23
  24 #include <glibmm.h>
  25
  26 #include "alsa_audiobackend.h"
  27 #include "rt_thread.h"
  28
  29 #include "pbd/compose.h"
  30 #include "pbd/error.h"
  31 #include "pbd/file_utils.h"
  32 #include "ardour/filesystem_paths.h"
  33 #include "ardour/port_manager.h"
  34 #include "ardouralsautil/devicelist.h"
  35 #include "i18n.h"
  36
  37 using namespace ARDOUR;
  38
  39 static std::string s_instance_name;
  40 size_t AlsaAudioBackend::_max_buffer_size = 8192;
  41 std::vector<std::string> AlsaAudioBackend::_midi_options;
  42 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> AlsaAudioBackend::_input_audio_device_status;
  43 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> AlsaAudioBackend::_output_audio_device_status;
  44 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> AlsaAudioBackend::_duplex_audio_device_status;
  45 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> AlsaAudioBackend::_midi_device_status;
  46
  47 ALSADeviceInfo AlsaAudioBackend::_input_audio_device_info;
  48 ALSADeviceInfo AlsaAudioBackend::_output_audio_device_info;
  49
  50 AlsaAudioBackend::AlsaAudioBackend (AudioEngine& e, AudioBackendInfo& info)
  51         : AudioBackend (e, info)
  52         , _pcmi (0)
  53         , _run (false)
  54         , _active (false)
  55         , _freewheel (false)
  56         , _freewheeling (false)
  57         , _measure_latency (false)
  58         , _last_process_start (0)
  59         , _input_audio_device("")
  60         , _output_audio_device("")
  61         , _midi_driver_option(get_standard_device_name(DeviceNone))
  62         , _device_reservation(0)
  63         , _samplerate (48000)
  64         , _samples_per_period (1024)
  65         , _periods_per_cycle (2)
  66         , _n_inputs (0)
  67         , _n_outputs (0)
  68         , _systemic_audio_input_latency (0)
  69         , _systemic_audio_output_latency (0)
  70         , _dsp_load (0)
  71         , _processed_samples (0)
  72         , _port_change_flag (false)
  73         , _midi_ins (0)
  74         , _midi_outs (0)
  75 {
  76         _instance_name = s_instance_name;
  77         pthread_mutex_init (&_port_callback_mutex, 0);
  78         _input_audio_device_info.valid = false;
  79         _output_audio_device_info.valid = false;
  80 }
  81
  82 AlsaAudioBackend::~AlsaAudioBackend ()
  83 {
  84         pthread_mutex_destroy (&_port_callback_mutex);
  85 }
  86
  87 /* AUDIOBACKEND API */
  88
  89 std::string
  90 AlsaAudioBackend::name () const
  91 {
  92         return X_("ALSA");
  93 }
  94
  95 bool
  96 AlsaAudioBackend::is_realtime () const
  97 {
  98         return true;
  99 }
 100
 101 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
 102 AlsaAudioBackend::enumerate_devices () const
 103 {
 104         _duplex_audio_device_status.clear();
 105         std::map<std::string, std::string> devices;
 106         get_alsa_audio_device_names(devices);
 107         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 108                 if (_input_audio_device == "") _input_audio_device = i->first;
 109                 if (_output_audio_device == "") _output_audio_device = i->first;
 110                 _duplex_audio_device_status.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
 111         }
 112         return _duplex_audio_device_status;
 113 }
 114
 115 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
 116 AlsaAudioBackend::enumerate_input_devices () const
 117 {
 118         _input_audio_device_status.clear();
 119         std::map<std::string, std::string> devices;
 120         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexIn);
 121         _input_audio_device_status.push_back (DeviceStatus (get_standard_device_name(DeviceNone), true));
 122         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 123                 if (_input_audio_device == "") _input_audio_device = i->first;
 124                 _input_audio_device_status.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
 125         }
 126         return _input_audio_device_status;
 127 }
 128
 129 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
 130 AlsaAudioBackend::enumerate_output_devices () const
 131 {
 132         _output_audio_device_status.clear();
 133         std::map<std::string, std::string> devices;
 134         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexOut);
 135         _output_audio_device_status.push_back (DeviceStatus (get_standard_device_name(DeviceNone), true));
 136         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 137                 if (_output_audio_device == "") _output_audio_device = i->first;
 138                 _output_audio_device_status.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
 139         }
 140         return _output_audio_device_status;
 141 }
 142
 143 void
 144 AlsaAudioBackend::reservation_stdout (std::string d, size_t /* s */)
 145 {
 146   if (d.substr(0, 19) == "Acquired audio-card") {
 147                 _reservation_succeeded = true;
 148         }
 149 }
 150
 151 void
 152 AlsaAudioBackend::release_device()
 153 {
 154         _reservation_connection.drop_connections();
 155         ARDOUR::SystemExec * tmp = _device_reservation;
 156         _device_reservation = 0;
 157         delete tmp;
 158 }
 159
 160 bool
 161 AlsaAudioBackend::acquire_device(const char* device_name)
 162 {
 163         /* This is  quick hack, ideally we'll link against libdbus and implement a dbus-listener
 164          * that owns the device. here we try to get away by just requesting it and then block it...
 165          * (pulseaudio periodically checks anyway)
 166          *
 167          * dbus-send --session --print-reply --type=method_call --dest=org.freedesktop.ReserveDevice1.Audio2 /org/freedesktop/ReserveDevice1/Audio2 org.freedesktop.ReserveDevice1.RequestRelease int32:4
 168          * -> should not return  'boolean false'
 169          */
 170         int device_number = card_to_num(device_name);
 171         if (device_number < 0) return false;
 172
 173         assert(_device_reservation == 0);
 174         _reservation_succeeded = false;
 175
 176         std::string request_device_exe;
 177         if (!PBD::find_file (
 178                                 PBD::Searchpath(Glib::build_filename(ARDOUR::ardour_dll_directory(), "ardouralsautil")
 179                                         + G_SEARCHPATH_SEPARATOR_S + ARDOUR::ardour_dll_directory()),
 180                                 "ardour-request-device", request_device_exe))
 181         {
 182                 PBD::warning << "ardour-request-device binary was not found..'" << endmsg;
 183                 return false;
 184         }
 185         else
 186         {
 187                 char **argp;
 188                 char tmp[128];
 189                 argp=(char**) calloc(5,sizeof(char*));
 190                 argp[0] = strdup(request_device_exe.c_str());
 191                 argp[1] = strdup("-P");
 192                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "%d", getpid());
 193                 argp[2] = strdup(tmp);
 194                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "Audio%d", device_number);
 195                 argp[3] = strdup(tmp);
 196                 argp[4] = 0;
 197
 198                 _device_reservation = new ARDOUR::SystemExec(request_device_exe, argp);
 199                 _device_reservation->ReadStdout.connect_same_thread (_reservation_connection, boost::bind (&AlsaAudioBackend::reservation_stdout, this, _1 ,_2));
 200                 _device_reservation->Terminated.connect_same_thread (_reservation_connection, boost::bind (&AlsaAudioBackend::release_device, this));
 201                 if (_device_reservation->start(0)) {
 202                         PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: Device Request failed.") << endmsg;
 203                         release_device();
 204                         return false;
 205                 }
 206         }
 207         // wait to check if reservation suceeded.
 208         int timeout = 500; // 5 sec
 209         while (_device_reservation && !_reservation_succeeded && --timeout > 0) {
 210                 Glib::usleep(10000);
 211         }
 212         if (timeout == 0 || !_reservation_succeeded) {
 213                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: Device Reservation failed.") << endmsg;
 214                 release_device();
 215                 return false;
 216         }
 217         return true;
 218 }
 219
 220 std::vector<float>
 221 AlsaAudioBackend::available_sample_rates2 (const std::string& input_device, const std::string& output_device) const
 222 {
 223         std::vector<float> sr;
 224         if (input_device == get_standard_device_name(DeviceNone) && output_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 225                 return sr;
 226         }
 227         else if (input_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 228                 sr = available_sample_rates (output_device);
 229         }
 230         else if (output_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 231                 sr = available_sample_rates (input_device);
 232         } else {
 233                 std::vector<float> sr_in =  available_sample_rates (input_device);
 234                 std::vector<float> sr_out = available_sample_rates (output_device);
 235                 std::set_intersection (sr_in.begin(), sr_in.end(), sr_out.begin(), sr_out.end(), std::back_inserter(sr));
 236         }
 237         return sr;
 238 }
 239
 240 std::vector<float>
 241 AlsaAudioBackend::available_sample_rates (const std::string& device) const
 242 {
 243         ALSADeviceInfo *nfo = NULL;
 244         std::vector<float> sr;
 245         if (device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 246                 return sr;
 247         }
 248         if (device == _input_audio_device && _input_audio_device_info.valid) {
 249                 nfo = &_input_audio_device_info;
 250         }
 251         else if (device == _output_audio_device && _output_audio_device_info.valid) {
 252                 nfo = &_output_audio_device_info;
 253         }
 254
 255         static const float avail_rates [] = { 8000, 22050.0, 24000.0, 44100.0, 48000.0, 88200.0, 96000.0, 176400.0, 192000.0 };
 256
 257         for (size_t i = 0 ; i < sizeof(avail_rates) / sizeof(float); ++i) {
 258                 if (!nfo || (avail_rates[i] >= nfo->min_rate && avail_rates[i] <= nfo->max_rate)) {
 259                         sr.push_back (avail_rates[i]);
 260                 }
 261         }
 262
 263         return sr;
 264 }
 265
 266 std::vector<uint32_t>
 267 AlsaAudioBackend::available_buffer_sizes2 (const std::string& input_device, const std::string& output_device) const
 268 {
 269         std::vector<uint32_t> bs;
 270         if (input_device == get_standard_device_name(DeviceNone) && output_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 271                 return bs;
 272         }
 273         else if (input_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 274                 bs = available_buffer_sizes (output_device);
 275         }
 276         else if (output_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 277                 bs = available_buffer_sizes (input_device);
 278         } else {
 279                 std::vector<uint32_t> bs_in =  available_buffer_sizes (input_device);
 280                 std::vector<uint32_t> bs_out = available_buffer_sizes (output_device);
 281                 std::set_intersection (bs_in.begin(), bs_in.end(), bs_out.begin(), bs_out.end(), std::back_inserter(bs));
 282         }
 283         return bs;
 284 }
 285
 286 std::vector<uint32_t>
 287 AlsaAudioBackend::available_buffer_sizes (const std::string& device) const
 288 {
 289         ALSADeviceInfo *nfo = NULL;
 290         std::vector<uint32_t> bs;
 291         if (device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 292                 return bs;
 293         }
 294         if (device == _input_audio_device && _input_audio_device_info.valid) {
 295                 nfo = &_input_audio_device_info;
 296         }
 297         else if (device == _output_audio_device && _output_audio_device_info.valid) {
 298                 nfo = &_output_audio_device_info;
 299         }
 300
 301         static const unsigned long avail_sizes [] = { 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192 };
 302
 303         for (size_t i = 0 ; i < sizeof(avail_sizes) / sizeof(unsigned long); ++i) {
 304                 if (!nfo || (avail_sizes[i] >= nfo->min_size && avail_sizes[i] <= nfo->max_size)) {
 305                         bs.push_back (avail_sizes[i]);
 306                 }
 307         }
 308         return bs;
 309 }
 310
 311 uint32_t
 312 AlsaAudioBackend::available_input_channel_count (const std::string& device) const
 313 {
 314         if (device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 315                 return 0;
 316         }
 317         if (device == _input_audio_device && _input_audio_device_info.valid) {
 318                 return _input_audio_device_info.max_channels;
 319         }
 320         return 128;
 321 }
 322
 323 uint32_t
 324 AlsaAudioBackend::available_output_channel_count (const std::string& device) const
 325 {
 326         if (device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 327                 return 0;
 328         }
 329         if (device == _output_audio_device && _output_audio_device_info.valid) {
 330                 return _output_audio_device_info.max_channels;
 331         }
 332         return 128;
 333 }
 334
 335 std::vector<uint32_t>
 336 AlsaAudioBackend::available_period_sizes (const std::string& driver) const
 337 {
 338         std::vector<uint32_t> ps;
 339         ps.push_back (2);
 340         ps.push_back (3);
 341         return ps;
 342 }
 343
 344 bool
 345 AlsaAudioBackend::can_change_sample_rate_when_running () const
 346 {
 347         return false;
 348 }
 349
 350 bool
 351 AlsaAudioBackend::can_change_buffer_size_when_running () const
 352 {
 353         return false; // why not? :)
 354 }
 355
 356 int
 357 AlsaAudioBackend::set_input_device_name (const std::string& d)
 358 {
 359         if (_input_audio_device == d) {
 360                 return 0;
 361         }
 362         _input_audio_device = d;
 363
 364         if (d == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 365                 _input_audio_device_info.valid = false;
 366                 return 0;
 367         }
 368         std::string alsa_device;
 369         std::map<std::string, std::string> devices;
 370
 371         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexIn);
 372         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 373                 if (i->first == d) {
 374                         alsa_device = i->second;
 375                         break;
 376                 }
 377         }
 378         if (alsa_device == "") {
 379                 _input_audio_device_info.valid = false;
 380                 return 1;
 381         }
 382         /* device will be busy once used, hence cache the parameters */
 383         /* return */ get_alsa_device_parameters (alsa_device.c_str(), true, &_input_audio_device_info);
 384         return 0;
 385 }
 386
 387 int
 388 AlsaAudioBackend::set_output_device_name (const std::string& d)
 389 {
 390         if (_output_audio_device == d) {
 391                 return 0;
 392         }
 393
 394         _output_audio_device = d;
 395
 396         if (d == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 397                 _output_audio_device_info.valid = false;
 398                 return 0;
 399         }
 400         std::string alsa_device;
 401         std::map<std::string, std::string> devices;
 402
 403         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexOut);
 404         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 405                 if (i->first == d) {
 406                         alsa_device = i->second;
 407                         break;
 408                 }
 409         }
 410         if (alsa_device == "") {
 411                 _output_audio_device_info.valid = false;
 412                 return 1;
 413         }
 414         /* return */ get_alsa_device_parameters (alsa_device.c_str(), true, &_output_audio_device_info);
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 int
 419 AlsaAudioBackend::set_device_name (const std::string& d)
 420 {
 421         int rv = 0;
 422         rv |= set_input_device_name (d);
 423         rv |= set_output_device_name (d);
 424         return rv;
 425 }
 426
 427 int
 428 AlsaAudioBackend::set_sample_rate (float sr)
 429 {
 430         if (sr <= 0) { return -1; }
 431         _samplerate = sr;
 432         engine.sample_rate_change (sr);
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 int
 437 AlsaAudioBackend::set_peridod_size (uint32_t n)
 438 {
 439         if (n == 0 || n > 3) {
 440                 return -1;
 441         }
 442         if (_run) {
 443                 return -1;
 444         }
 445         _periods_per_cycle = n;
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 int
 450 AlsaAudioBackend::set_buffer_size (uint32_t bs)
 451 {
 452         if (bs <= 0 || bs >= _max_buffer_size) {
 453                 return -1;
 454         }
 455         if (_run) {
 456                 return -1;
 457         }
 458         _samples_per_period = bs;
 459         engine.buffer_size_change (bs);
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 int
 464 AlsaAudioBackend::set_interleaved (bool yn)
 465 {
 466         if (!yn) { return 0; }
 467         return -1;
 468 }
 469
 470 int
 471 AlsaAudioBackend::set_input_channels (uint32_t cc)
 472 {
 473         _n_inputs = cc;
 474         return 0;
 475 }
 476
 477 int
 478 AlsaAudioBackend::set_output_channels (uint32_t cc)
 479 {
 480         _n_outputs = cc;
 481         return 0;
 482 }
 483
 484 int
 485 AlsaAudioBackend::set_systemic_input_latency (uint32_t sl)
 486 {
 487         _systemic_audio_input_latency = sl;
 488         if (_run) {
 489                 update_systemic_audio_latencies();
 490         }
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 int
 495 AlsaAudioBackend::set_systemic_output_latency (uint32_t sl)
 496 {
 497         _systemic_audio_output_latency = sl;
 498         if (_run) {
 499                 update_systemic_audio_latencies();
 500         }
 501         return 0;
 502 }
 503
 504 int
 505 AlsaAudioBackend::set_systemic_midi_input_latency (std::string const device, uint32_t sl)
 506 {
 507         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 508         if (!nfo) return -1;
 509         nfo->systemic_input_latency = sl;
 510         if (_run && nfo->enabled) {
 511                 update_systemic_midi_latencies ();
 512         }
 513         return 0;
 514 }
 515
 516 int
 517 AlsaAudioBackend::set_systemic_midi_output_latency (std::string const device, uint32_t sl)
 518 {
 519         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 520         if (!nfo) return -1;
 521         nfo->systemic_output_latency = sl;
 522         if (_run && nfo->enabled) {
 523                 update_systemic_midi_latencies ();
 524         }
 525         return 0;
 526 }
 527
 528 void
 529 AlsaAudioBackend::update_systemic_audio_latencies ()
 530 {
 531         const uint32_t lcpp = (_periods_per_cycle - 2) * _samples_per_period;
 532         LatencyRange lr;
 533
 534         lr.min = lr.max = lcpp + (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_input_latency);
 535         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_outputs.begin (); it != _system_outputs.end (); ++it) {
 536                 set_latency_range (*it, true, lr);
 537         }
 538
 539         lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_output_latency);
 540         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_inputs.begin (); it != _system_inputs.end (); ++it) {
 541                 set_latency_range (*it, false, lr);
 542         }
 543         update_latencies ();
 544 }
 545
 546 void
 547 AlsaAudioBackend::update_systemic_midi_latencies ()
 548 {
 549         uint32_t i = 0;
 550         for (std::vector<AlsaPort*>::iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it, ++i) {
 551                 assert (_rmidi_out.size() > i);
 552                 AlsaMidiOut *rm = _rmidi_out.at(i);
 553                 struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info (rm->name());
 554                 assert (nfo);
 555                 LatencyRange lr;
 556                 lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_output_latency);
 557                 set_latency_range (*it, false, lr);
 558         }
 559
 560         i = 0;
 561         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end (); ++it, ++i) {
 562                 assert (_rmidi_in.size() > i);
 563                 AlsaMidiIO *rm = _rmidi_in.at(i);
 564                 struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info (rm->name());
 565                 assert (nfo);
 566                 LatencyRange lr;
 567                 lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_input_latency);
 568                 set_latency_range (*it, true, lr);
 569         }
 570         update_latencies ();
 571 }
 572
 573 /* Retrieving parameters */
 574 std::string
 575 AlsaAudioBackend::device_name () const
 576 {
 577         if (_input_audio_device != get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 578                 return _input_audio_device;
 579         }
 580         if (_output_audio_device != get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 581                 return _output_audio_device;
 582         }
 583         return "";
 584 }
 585
 586 std::string
 587 AlsaAudioBackend::input_device_name () const
 588 {
 589         return _input_audio_device;
 590 }
 591
 592 std::string
 593 AlsaAudioBackend::output_device_name () const
 594 {
 595         return _output_audio_device;
 596 }
 597
 598 float
 599 AlsaAudioBackend::sample_rate () const
 600 {
 601         return _samplerate;
 602 }
 603
 604 uint32_t
 605 AlsaAudioBackend::buffer_size () const
 606 {
 607         return _samples_per_period;
 608 }
 609
 610 uint32_t
 611 AlsaAudioBackend::period_size () const
 612 {
 613         return _periods_per_cycle;
 614 }
 615
 616 bool
 617 AlsaAudioBackend::interleaved () const
 618 {
 619         return false;
 620 }
 621
 622 uint32_t
 623 AlsaAudioBackend::input_channels () const
 624 {
 625         return _n_inputs;
 626 }
 627
 628 uint32_t
 629 AlsaAudioBackend::output_channels () const
 630 {
 631         return _n_outputs;
 632 }
 633
 634 uint32_t
 635 AlsaAudioBackend::systemic_input_latency () const
 636 {
 637         return _systemic_audio_input_latency;
 638 }
 639
 640 uint32_t
 641 AlsaAudioBackend::systemic_output_latency () const
 642 {
 643         return _systemic_audio_output_latency;
 644 }
 645
 646 uint32_t
 647 AlsaAudioBackend::systemic_midi_input_latency (std::string const device) const
 648 {
 649         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 650         if (!nfo) return 0;
 651         return nfo->systemic_input_latency;
 652 }
 653
 654 uint32_t
 655 AlsaAudioBackend::systemic_midi_output_latency (std::string const device) const
 656 {
 657         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 658         if (!nfo) return 0;
 659         return nfo->systemic_output_latency;
 660 }
 661
 662 /* MIDI */
 663 struct AlsaAudioBackend::AlsaMidiDeviceInfo *
 664 AlsaAudioBackend::midi_device_info(std::string const name) const {
 665         for (std::map<std::string, struct AlsaMidiDeviceInfo*>::const_iterator i = _midi_devices.begin (); i != _midi_devices.end(); ++i) {
 666                 if (i->first == name) {
 667                         return (i->second);
 668                 }
 669         }
 670
 671         assert(_midi_driver_option != get_standard_device_name(DeviceNone));
 672
 673         std::map<std::string, std::string> devices;
 674         if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 675                 get_alsa_rawmidi_device_names(devices);
 676         } else {
 677                 get_alsa_sequencer_names (devices);
 678         }
 679
 680         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 681                 if (i->first == name) {
 682                         _midi_devices[name] = new AlsaMidiDeviceInfo();
 683                         return _midi_devices[name];
 684                 }
 685         }
 686         return 0;
 687 }
 688
 689 std::vector<std::string>
 690 AlsaAudioBackend::enumerate_midi_options () const
 691 {
 692         if (_midi_options.empty()) {
 693                 _midi_options.push_back (_("ALSA raw devices"));
 694                 _midi_options.push_back (_("ALSA sequencer"));
 695                 _midi_options.push_back (get_standard_device_name(DeviceNone));
 696         }
 697         return _midi_options;
 698 }
 699
 700 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
 701 AlsaAudioBackend::enumerate_midi_devices () const
 702 {
 703         _midi_device_status.clear();
 704         std::map<std::string, std::string> devices;
 705
 706         if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 707                 get_alsa_rawmidi_device_names (devices);
 708         }
 709         else if (_midi_driver_option == _("ALSA sequencer")) {
 710                 get_alsa_sequencer_names (devices);
 711         }
 712
 713         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 714                 _midi_device_status.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
 715         }
 716         return _midi_device_status;
 717 }
 718
 719 int
 720 AlsaAudioBackend::set_midi_option (const std::string& opt)
 721 {
 722         if (opt != get_standard_device_name(DeviceNone) && opt != _("ALSA raw devices") && opt != _("ALSA sequencer")) {
 723                 return -1;
 724         }
 725         if (_run && _midi_driver_option != opt) {
 726                 return -1;
 727         }
 728         _midi_driver_option = opt;
 729         return 0;
 730 }
 731
 732 std::string
 733 AlsaAudioBackend::midi_option () const
 734 {
 735         return _midi_driver_option;
 736 }
 737
 738 int
 739 AlsaAudioBackend::set_midi_device_enabled (std::string const device, bool enable)
 740 {
 741         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 742         if (!nfo) return -1;
 743         const bool prev_enabled = nfo->enabled;
 744         nfo->enabled = enable;
 745
 746         if (_run && prev_enabled != enable) {
 747                 if (enable) {
 748                         // add ports for the given device
 749                         register_system_midi_ports(device);
 750                 } else {
 751                         // remove all ports provided by the given device
 752                         uint32_t i = 0;
 753                         for (std::vector<AlsaPort*>::iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end ();) {
 754                                 assert (_rmidi_out.size() > i);
 755                                 AlsaMidiOut *rm = _rmidi_out.at(i);
 756                                 if (rm->name () != device) { ++it; ++i; continue; }
 757                                 it = _system_midi_out.erase (it);
 758                                 unregister_port (*it);
 759                                 rm->stop();
 760                                 _rmidi_out.erase (_rmidi_out.begin() + i);
 761                                 delete rm;
 762                         }
 763
 764                         i = 0;
 765                         for (std::vector<AlsaPort*>::iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end ();) {
 766                                 assert (_rmidi_in.size() > i);
 767                                 AlsaMidiIn *rm = _rmidi_in.at(i);
 768                                 if (rm->name () != device) { ++it; ++i; continue; }
 769                                 it = _system_midi_in.erase (it);
 770                                 unregister_port (*it);
 771                                 rm->stop();
 772                                 _rmidi_in.erase (_rmidi_in.begin() + i);
 773                                 delete rm;
 774                         }
 775                 }
 776                 update_systemic_midi_latencies ();
 777         }
 778         return 0;
 779 }
 780
 781 bool
 782 AlsaAudioBackend::midi_device_enabled (std::string const device) const
 783 {
 784         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 785         if (!nfo) return false;
 786         return nfo->enabled;
 787 }
 788
 789 /* State Control */
 790
 791 static void * pthread_process (void *arg)
 792 {
 793         AlsaAudioBackend *d = static_cast<AlsaAudioBackend *>(arg);
 794         d->main_process_thread ();
 795         pthread_exit (0);
 796         return 0;
 797 }
 798
 799 int
 800 AlsaAudioBackend::_start (bool for_latency_measurement)
 801 {
 802         if (!_active && _run) {
 803                 // recover from 'halted', reap threads
 804                 stop();
 805         }
 806
 807         if (_active || _run) {
 808                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: already active.") << endmsg;
 809                 return BackendReinitializationError;
 810         }
 811
 812         if (_ports.size()) {
 813                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: recovering from unclean shutdown, port registry is not empty.") << endmsg;
 814                 _system_inputs.clear();
 815                 _system_outputs.clear();
 816                 _system_midi_in.clear();
 817                 _system_midi_out.clear();
 818                 _ports.clear();
 819         }
 820
 821         /* reset internal state */
 822         _dsp_load = 0;
 823         _freewheeling = false;
 824         _freewheel = false;
 825         _last_process_start = 0;
 826
 827         release_device();
 828
 829         assert(_rmidi_in.size() == 0);
 830         assert(_rmidi_out.size() == 0);
 831         assert(_pcmi == 0);
 832
 833         int duplex = 0;
 834         std::string audio_device;
 835         std::string alsa_device;
 836         std::map<std::string, std::string> devices;
 837
 838         if (_input_audio_device == get_standard_device_name(DeviceNone) && _output_audio_device == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 839                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: At least one of input or output device needs to be set.");
 840                 return AudioDeviceInvalidError;
 841         }
 842
 843         if (_input_audio_device != _output_audio_device) {
 844                 if (_input_audio_device != get_standard_device_name(DeviceNone) && _output_audio_device != get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 845                         PBD::error << _("AlsaAudioBackend: Cannot use two different devices.");
 846                         return AudioDeviceInvalidError;
 847                 }
 848                 if (_input_audio_device != get_standard_device_name(DeviceNone)) {
 849                         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexIn);
 850                         audio_device = _input_audio_device;
 851                         duplex = 1;
 852                 } else {
 853                         get_alsa_audio_device_names(devices, HalfDuplexOut);
 854                         audio_device = _output_audio_device;
 855                         duplex = 2;
 856                 }
 857         } else {
 858                 get_alsa_audio_device_names(devices);
 859                 audio_device = _input_audio_device;
 860                 duplex = 3;
 861         }
 862
 863         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 864                 if (i->first == audio_device) {
 865                         alsa_device = i->second;
 866                         break;
 867                 }
 868         }
 869         if (alsa_device == "") {
 870                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: Cannot find configured device. Is it still connected?");
 871                 return AudioDeviceNotAvailableError;
 872         }
 873
 874         acquire_device(alsa_device.c_str());
 875         _pcmi = new Alsa_pcmi (
 876                         (duplex & 2) ? alsa_device.c_str() : NULL,
 877                         (duplex & 1) ? alsa_device.c_str() : NULL,
 878                         0, _samplerate, _samples_per_period, _periods_per_cycle, 0);
 879
 880         AudioBackend::ErrorCode error_code = NoError;
 881         switch (_pcmi->state()) {
 882         case 0: /* OK */
 883                 break;
 884         case -1:
 885                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to open device.") << endmsg;
 886                 error_code = AudioDeviceOpenError;
 887                 break;
 888         case -2:
 889                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to allocate parameters.") << endmsg;
 890                 error_code = AudioDeviceOpenError;
 891                 break;
 892         case -3:
 893                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested sample rate.")
 894                            << endmsg;
 895                 error_code = SampleRateNotSupportedError;
 896                 break;
 897         case -4:
 898                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested period size.")
 899                            << endmsg;
 900                 error_code = PeriodSizeNotSupportedError;
 901                 break;
 902         case -5:
 903                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested number of periods.")
 904                            << endmsg;
 905                 error_code = PeriodCountNotSupportedError;
 906                 break;
 907         case -6:
 908                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: unsupported sample format.") << endmsg;
 909                 error_code = SampleFormatNotSupportedError;
 910                 break;
 911         default:
 912                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: initialization failed.") << endmsg;
 913                 error_code = AudioDeviceOpenError;
 914                 break;
 915         }
 916
 917         if (_pcmi->state ()) {
 918                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 919                 release_device();
 920                 return error_code;
 921         }
 922
 923 #ifndef NDEBUG
 924         _pcmi->printinfo ();
 925 #endif
 926
 927         if (_n_outputs != _pcmi->nplay ()) {
 928                 if (_n_outputs == 0) {
 929                  _n_outputs = _pcmi->nplay ();
 930                 } else {
 931                  _n_outputs = std::min (_n_outputs, _pcmi->nplay ());
 932                 }
 933                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: adjusted output channel count to match device.") << endmsg;
 934         }
 935
 936         if (_n_inputs != _pcmi->ncapt ()) {
 937                 if (_n_inputs == 0) {
 938                  _n_inputs = _pcmi->ncapt ();
 939                 } else {
 940                  _n_inputs = std::min (_n_inputs, _pcmi->ncapt ());
 941                 }
 942                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: adjusted input channel count to match device.") << endmsg;
 943         }
 944
 945         if (_pcmi->fsize() != _samples_per_period) {
 946                 _samples_per_period = _pcmi->fsize();
 947                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: samples per period does not match.") << endmsg;
 948         }
 949
 950         if (_pcmi->fsamp() != _samplerate) {
 951                 _samplerate = _pcmi->fsamp();
 952                 engine.sample_rate_change (_samplerate);
 953                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: sample rate does not match.") << endmsg;
 954         }
 955
 956         _measure_latency = for_latency_measurement;
 957
 958         _midi_ins = _midi_outs = 0;
 959         register_system_midi_ports();
 960
 961         if (register_system_audio_ports()) {
 962                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to register system ports.") << endmsg;
 963                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 964                 release_device();
 965                 return PortRegistrationError;
 966         }
 967
 968         engine.sample_rate_change (_samplerate);
 969         engine.buffer_size_change (_samples_per_period);
 970
 971         if (engine.reestablish_ports ()) {
 972                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: Could not re-establish ports.") << endmsg;
 973                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 974                 release_device();
 975                 return PortReconnectError;
 976         }
 977
 978         engine.reconnect_ports ();
 979         _run = true;
 980         _port_change_flag = false;
 981
 982         if (_realtime_pthread_create (SCHED_FIFO, -20, 100000,
 983                                 &_main_thread, pthread_process, this))
 984         {
 985                 if (pthread_create (&_main_thread, NULL, pthread_process, this))
 986                 {
 987                         PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to create process thread.") << endmsg;
 988                         delete _pcmi; _pcmi = 0;
 989                         release_device();
 990                         _run = false;
 991                         return ProcessThreadStartError;
 992                 } else {
 993                         PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: cannot acquire realtime permissions.") << endmsg;
 994                 }
 995         }
 996
 997         int timeout = 5000;
 998         while (!_active && --timeout > 0) { Glib::usleep (1000); }
 999
1000         if (timeout == 0 || !_active) {
1001                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to start process thread.") << endmsg;
1002                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
1003                 release_device();
1004                 _run = false;
1005                 return ProcessThreadStartError;
1006         }
1007
1008         return NoError;
1009 }
1010
1011 int
1012 AlsaAudioBackend::stop ()
1013 {
1014         void *status;
1015         if (!_run) {
1016                 return 0;
1017         }
1018
1019         _run = false;
1020         if (pthread_join (_main_thread, &status)) {
1021                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to terminate.") << endmsg;
1022                 return -1;
1023         }
1024
1025         while (!_rmidi_out.empty ()) {
1026                 AlsaMidiIO *m = _rmidi_out.back ();
1027                 m->stop();
1028                 _rmidi_out.pop_back ();
1029                 delete m;
1030         }
1031         while (!_rmidi_in.empty ()) {
1032                 AlsaMidiIO *m = _rmidi_in.back ();
1033                 m->stop();
1034                 _rmidi_in.pop_back ();
1035                 delete m;
1036         }
1037
1038         unregister_ports();
1039         delete _pcmi; _pcmi = 0;
1040         _midi_ins = _midi_outs = 0;
1041         release_device();
1042
1043         return (_active == false) ? 0 : -1;
1044 }
1045
1046 int
1047 AlsaAudioBackend::freewheel (bool onoff)
1048 {
1049         _freewheeling = onoff;
1050         return 0;
1051 }
1052
1053 float
1054 AlsaAudioBackend::dsp_load () const
1055 {
1056         return 100.f * _dsp_load;
1057 }
1058
1059 size_t
1060 AlsaAudioBackend::raw_buffer_size (DataType t)
1061 {
1062         switch (t) {
1063                 case DataType::AUDIO:
1064                         return _samples_per_period * sizeof(Sample);
1065                 case DataType::MIDI:
1066                         return _max_buffer_size; // XXX not really limited
1067         }
1068         return 0;
1069 }
1070
1071 /* Process time */
1072 framepos_t
1073 AlsaAudioBackend::sample_time ()
1074 {
1075         return _processed_samples;
1076 }
1077
1078 framepos_t
1079 AlsaAudioBackend::sample_time_at_cycle_start ()
1080 {
1081         return _processed_samples;
1082 }
1083
1084 pframes_t
1085 AlsaAudioBackend::samples_since_cycle_start ()
1086 {
1087         if (!_active || !_run || _freewheeling || _freewheel) {
1088                 return 0;
1089         }
1090         if (_last_process_start == 0) {
1091                 return 0;
1092         }
1093
1094         const int64_t elapsed_time_us = g_get_monotonic_time() - _last_process_start;
1095         return std::max((pframes_t)0, (pframes_t)rint(1e-6 * elapsed_time_us * _samplerate));
1096 }
1097
1098
1099 void *
1100 AlsaAudioBackend::alsa_process_thread (void *arg)
1101 {
1102         ThreadData* td = reinterpret_cast<ThreadData*> (arg);
1103         boost::function<void ()> f = td->f;
1104         delete td;
1105         f ();
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 int
1110 AlsaAudioBackend::create_process_thread (boost::function<void()> func)
1111 {
1112         pthread_t thread_id;
1113         pthread_attr_t attr;
1114         size_t stacksize = 100000;
1115
1116         ThreadData* td = new ThreadData (this, func, stacksize);
1117
1118         if (_realtime_pthread_create (SCHED_FIFO, -21, stacksize,
1119                                 &thread_id, alsa_process_thread, td)) {
1120                 pthread_attr_init (&attr);
1121                 pthread_attr_setstacksize (&attr, stacksize);
1122                 if (pthread_create (&thread_id, &attr, alsa_process_thread, td)) {
1123                         PBD::error << _("AudioEngine: cannot create process thread.") << endmsg;
1124                         pthread_attr_destroy (&attr);
1125                         return -1;
1126                 }
1127                 pthread_attr_destroy (&attr);
1128         }
1129
1130         _threads.push_back (thread_id);
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 int
1135 AlsaAudioBackend::join_process_threads ()
1136 {
1137         int rv = 0;
1138
1139         for (std::vector<pthread_t>::const_iterator i = _threads.begin (); i != _threads.end (); ++i)
1140         {
1141                 void *status;
1142                 if (pthread_join (*i, &status)) {
1143                         PBD::error << _("AudioEngine: cannot terminate process thread.") << endmsg;
1144                         rv -= 1;
1145                 }
1146         }
1147         _threads.clear ();
1148         return rv;
1149 }
1150
1151 bool
1152 AlsaAudioBackend::in_process_thread ()
1153 {
1154         if (pthread_equal (_main_thread, pthread_self()) != 0) {
1155                 return true;
1156         }
1157
1158         for (std::vector<pthread_t>::const_iterator i = _threads.begin (); i != _threads.end (); ++i)
1159         {
1160                 if (pthread_equal (*i, pthread_self ()) != 0) {
1161                         return true;
1162                 }
1163         }
1164         return false;
1165 }
1166
1167 uint32_t
1168 AlsaAudioBackend::process_thread_count ()
1169 {
1170         return _threads.size ();
1171 }
1172
1173 void
1174 AlsaAudioBackend::update_latencies ()
1175 {
1176         // trigger latency callback in RT thread (locked graph)
1177         port_connect_add_remove_callback();
1178 }
1179
1180 /* PORTENGINE API */
1181
1182 void*
1183 AlsaAudioBackend::private_handle () const
1184 {
1185         return NULL;
1186 }
1187
1188 const std::string&
1189 AlsaAudioBackend::my_name () const
1190 {
1191         return _instance_name;
1192 }
1193
1194 bool
1195 AlsaAudioBackend::available () const
1196 {
1197         return _run && _active;
1198 }
1199
1200 uint32_t
1201 AlsaAudioBackend::port_name_size () const
1202 {
1203         return 256;
1204 }
1205
1206 int
1207 AlsaAudioBackend::set_port_name (PortEngine::PortHandle port, const std::string& name)
1208 {
1209         if (!valid_port (port)) {
1210                 PBD::error << _("AlsaBackend::set_port_name: Invalid Port(s)") << endmsg;
1211                 return -1;
1212         }
1213         return static_cast<AlsaPort*>(port)->set_name (_instance_name + ":" + name);
1214 }
1215
1216 std::string
1217 AlsaAudioBackend::get_port_name (PortEngine::PortHandle port) const
1218 {
1219         if (!valid_port (port)) {
1220                 PBD::error << _("AlsaBackend::get_port_name: Invalid Port(s)") << endmsg;
1221                 return std::string ();
1222         }
1223         return static_cast<AlsaPort*>(port)->name ();
1224 }
1225
1226 PortEngine::PortHandle
1227 AlsaAudioBackend::get_port_by_name (const std::string& name) const
1228 {
1229         PortHandle port = (PortHandle) find_port (name);
1230         return port;
1231 }
1232
1233 int
1234 AlsaAudioBackend::get_ports (
1235                 const std::string& port_name_pattern,
1236                 DataType type, PortFlags flags,
1237                 std::vector<std::string>& port_names) const
1238 {
1239         int rv = 0;
1240         regex_t port_regex;
1241         bool use_regexp = false;
1242         if (port_name_pattern.size () > 0) {
1243                 if (!regcomp (&port_regex, port_name_pattern.c_str (), REG_EXTENDED|REG_NOSUB)) {
1244                         use_regexp = true;
1245                 }
1246         }
1247         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1248                 AlsaPort* port = _ports[i];
1249                 if ((port->type () == type) && flags == (port->flags () & flags)) {
1250                         if (!use_regexp || !regexec (&port_regex, port->name ().c_str (), 0, NULL, 0)) {
1251                                 port_names.push_back (port->name ());
1252                                 ++rv;
1253                         }
1254                 }
1255         }
1256         if (use_regexp) {
1257                 regfree (&port_regex);
1258         }
1259         return rv;
1260 }
1261
1262 DataType
1263 AlsaAudioBackend::port_data_type (PortEngine::PortHandle port) const
1264 {
1265         if (!valid_port (port)) {
1266                 return DataType::NIL;
1267         }
1268         return static_cast<AlsaPort*>(port)->type ();
1269 }
1270
1271 PortEngine::PortHandle
1272 AlsaAudioBackend::register_port (
1273                 const std::string& name,
1274                 ARDOUR::DataType type,
1275                 ARDOUR::PortFlags flags)
1276 {
1277         if (name.size () == 0) { return 0; }
1278         if (flags & IsPhysical) { return 0; }
1279         return add_port (_instance_name + ":" + name, type, flags);
1280 }
1281
1282 PortEngine::PortHandle
1283 AlsaAudioBackend::add_port (
1284                 const std::string& name,
1285                 ARDOUR::DataType type,
1286                 ARDOUR::PortFlags flags)
1287 {
1288         assert(name.size ());
1289         if (find_port (name)) {
1290                 PBD::error << _("AlsaBackend::register_port: Port already exists:")
1291                                 << " (" << name << ")" << endmsg;
1292                 return 0;
1293         }
1294         AlsaPort* port = NULL;
1295         switch (type) {
1296                 case DataType::AUDIO:
1297                         port = new AlsaAudioPort (*this, name, flags);
1298                         break;
1299                 case DataType::MIDI:
1300                         port = new AlsaMidiPort (*this, name, flags);
1301                         break;
1302                 default:
1303                         PBD::error << _("AlsaBackend::register_port: Invalid Data Type.") << endmsg;
1304                         return 0;
1305         }
1306
1307         _ports.push_back (port);
1308
1309         return port;
1310 }
1311
1312 void
1313 AlsaAudioBackend::unregister_port (PortEngine::PortHandle port_handle)
1314 {
1315         if (!_run) {
1316                 return;
1317         }
1318         AlsaPort* port = static_cast<AlsaPort*>(port_handle);
1319         std::vector<AlsaPort*>::iterator i = std::find (_ports.begin (), _ports.end (), static_cast<AlsaPort*>(port_handle));
1320         if (i == _ports.end ()) {
1321                 PBD::error << _("AlsaBackend::unregister_port: Failed to find port") << endmsg;
1322                 return;
1323         }
1324         disconnect_all(port_handle);
1325         _ports.erase (i);
1326         delete port;
1327 }
1328
1329 int
1330 AlsaAudioBackend::register_system_audio_ports()
1331 {
1332         LatencyRange lr;
1333
1334         const int a_ins = _n_inputs;
1335         const int a_out = _n_outputs;
1336
1337         const uint32_t lcpp = (_periods_per_cycle - 2) * _samples_per_period;
1338
1339         /* audio ports */
1340         lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_input_latency);
1341         for (int i = 1; i <= a_ins; ++i) {
1342                 char tmp[64];
1343                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:capture_%d", i);
1344                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::AUDIO, static_cast<PortFlags>(IsOutput | IsPhysical | IsTerminal));
1345                 if (!p) return -1;
1346                 set_latency_range (p, false, lr);
1347                 _system_inputs.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1348         }
1349
1350         lr.min = lr.max = lcpp + (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_output_latency);
1351         for (int i = 1; i <= a_out; ++i) {
1352                 char tmp[64];
1353                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:playback_%d", i);
1354                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::AUDIO, static_cast<PortFlags>(IsInput | IsPhysical | IsTerminal));
1355                 if (!p) return -1;
1356                 set_latency_range (p, true, lr);
1357                 _system_outputs.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1358         }
1359         return 0;
1360 }
1361
1362 int
1363 AlsaAudioBackend::register_system_midi_ports(const std::string device)
1364 {
1365         std::map<std::string, std::string> devices;
1366
1367         // TODO use consistent numbering when re-adding devices: _midi_ins, _midi_outs
1368
1369         if (_midi_driver_option == get_standard_device_name(DeviceNone)) {
1370                 return 0;
1371         } else if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
1372                 get_alsa_rawmidi_device_names(devices);
1373         } else {
1374                 get_alsa_sequencer_names (devices);
1375         }
1376
1377         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
1378                 if (!device.empty() && device != i->first) {
1379                         continue;
1380                 }
1381                 struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(i->first);
1382                 if (!nfo) continue;
1383                 if (!nfo->enabled) continue;
1384
1385                 AlsaMidiOut *mout;
1386                 if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
1387                         mout = new AlsaRawMidiOut (i->first, i->second.c_str());
1388                 } else {
1389                         mout = new AlsaSeqMidiOut (i->first, i->second.c_str());
1390                 }
1391
1392                 if (mout->state ()) {
1393                         PBD::warning << string_compose (
1394                                         _("AlsaMidiOut: failed to open midi device '%1'."), i->second)
1395                                 << endmsg;
1396                         delete mout;
1397                 } else {
1398                         mout->setup_timing(_samples_per_period, _samplerate);
1399                         mout->sync_time (g_get_monotonic_time());
1400                         if (mout->start ()) {
1401                                 PBD::warning << string_compose (
1402                                                 _("AlsaMidiOut: failed to start midi device '%1'."), i->second)
1403                                         << endmsg;
1404                                 delete mout;
1405                         } else {
1406                                 char tmp[64];
1407                                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:midi_playback_%d", ++_midi_ins);
1408                                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::MIDI, static_cast<PortFlags>(IsInput | IsPhysical | IsTerminal));
1409                                 if (!p) {
1410                                         mout->stop();
1411                                         delete mout;
1412                                 }
1413                                 LatencyRange lr;
1414                                 lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_output_latency);
1415                                 set_latency_range (p, true, lr);
1416                                 static_cast<AlsaMidiPort*>(p)->set_n_periods(_periods_per_cycle); // TODO check MIDI alignment
1417                                 _system_midi_out.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1418                                 _rmidi_out.push_back (mout);
1419                         }
1420                 }
1421
1422                 AlsaMidiIn *midin;
1423                 if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
1424                         midin = new AlsaRawMidiIn (i->first, i->second.c_str());
1425                 } else {
1426                         midin = new AlsaSeqMidiIn (i->first, i->second.c_str());
1427                 }
1428
1429                 if (midin->state ()) {
1430                         PBD::warning << string_compose (
1431                                         _("AlsaMidiIn: failed to open midi device '%1'."), i->second)
1432                                 << endmsg;
1433                         delete midin;
1434                 } else {
1435                         midin->setup_timing(_samples_per_period, _samplerate);
1436                         midin->sync_time (g_get_monotonic_time());
1437                         if (midin->start ()) {
1438                                 PBD::warning << string_compose (
1439                                                 _("AlsaMidiIn: failed to start midi device '%1'."), i->second)
1440                                         << endmsg;
1441                                 delete midin;
1442                         } else {
1443                                 char tmp[64];
1444                                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:midi_capture_%d", ++_midi_outs);
1445                                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::MIDI, static_cast<PortFlags>(IsOutput | IsPhysical | IsTerminal));
1446                                 if (!p) {
1447                                         midin->stop();
1448                                         delete midin;
1449                                         continue;
1450                                 }
1451                                 LatencyRange lr;
1452                                 lr.min = lr.max = (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_input_latency);
1453                                 set_latency_range (p, false, lr);
1454                                 _system_midi_in.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1455                                 _rmidi_in.push_back (midin);
1456                         }
1457                 }
1458         }
1459         return 0;
1460 }
1461
1462 void
1463 AlsaAudioBackend::unregister_ports (bool system_only)
1464 {
1465         size_t i = 0;
1466         _system_inputs.clear();
1467         _system_outputs.clear();
1468         _system_midi_in.clear();
1469         _system_midi_out.clear();
1470         while (i <  _ports.size ()) {
1471                 AlsaPort* port = _ports[i];
1472                 if (! system_only || (port->is_physical () && port->is_terminal ())) {
1473                         port->disconnect_all ();
1474                         delete port;
1475                         _ports.erase (_ports.begin() + i);
1476                 } else {
1477                         ++i;
1478                 }
1479         }
1480 }
1481
1482 int
1483 AlsaAudioBackend::connect (const std::string& src, const std::string& dst)
1484 {
1485         AlsaPort* src_port = find_port (src);
1486         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1487
1488         if (!src_port) {
1489                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Source port:")
1490                                 << " (" << src <<")" << endmsg;
1491                 return -1;
1492         }
1493         if (!dst_port) {
1494                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Destination port:")
1495                         << " (" << dst <<")" << endmsg;
1496                 return -1;
1497         }
1498         return src_port->connect (dst_port);
1499 }
1500
1501 int
1502 AlsaAudioBackend::disconnect (const std::string& src, const std::string& dst)
1503 {
1504         AlsaPort* src_port = find_port (src);
1505         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1506
1507         if (!src_port || !dst_port) {
1508                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect: Invalid Port(s)") << endmsg;
1509                 return -1;
1510         }
1511         return src_port->disconnect (dst_port);
1512 }
1513
1514 int
1515 AlsaAudioBackend::connect (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst)
1516 {
1517         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1518         if (!valid_port (src)) {
1519                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Source Port Handle") << endmsg;
1520                 return -1;
1521         }
1522         if (!dst_port) {
1523                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Destination Port")
1524                         << " (" << dst << ")" << endmsg;
1525                 return -1;
1526         }
1527         return static_cast<AlsaPort*>(src)->connect (dst_port);
1528 }
1529
1530 int
1531 AlsaAudioBackend::disconnect (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst)
1532 {
1533         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1534         if (!valid_port (src) || !dst_port) {
1535                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect: Invalid Port(s)") << endmsg;
1536                 return -1;
1537         }
1538         return static_cast<AlsaPort*>(src)->disconnect (dst_port);
1539 }
1540
1541 int
1542 AlsaAudioBackend::disconnect_all (PortEngine::PortHandle port)
1543 {
1544         if (!valid_port (port)) {
1545                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect_all: Invalid Port") << endmsg;
1546                 return -1;
1547         }
1548         static_cast<AlsaPort*>(port)->disconnect_all ();
1549         return 0;
1550 }
1551
1552 bool
1553 AlsaAudioBackend::connected (PortEngine::PortHandle port, bool /* process_callback_safe*/)
1554 {
1555         if (!valid_port (port)) {
1556                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect_all: Invalid Port") << endmsg;
1557                 return false;
1558         }
1559         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_connected ();
1560 }
1561
1562 bool
1563 AlsaAudioBackend::connected_to (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst, bool /*process_callback_safe*/)
1564 {
1565         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1566         if (!valid_port (src) || !dst_port) {
1567                 PBD::error << _("AlsaBackend::connected_to: Invalid Port") << endmsg;
1568                 return false;
1569         }
1570         return static_cast<AlsaPort*>(src)->is_connected (dst_port);
1571 }
1572
1573 bool
1574 AlsaAudioBackend::physically_connected (PortEngine::PortHandle port, bool /*process_callback_safe*/)
1575 {
1576         if (!valid_port (port)) {
1577                 PBD::error << _("AlsaBackend::physically_connected: Invalid Port") << endmsg;
1578                 return false;
1579         }
1580         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_physically_connected ();
1581 }
1582
1583 int
1584 AlsaAudioBackend::get_connections (PortEngine::PortHandle port, std::vector<std::string>& names, bool /*process_callback_safe*/)
1585 {
1586         if (!valid_port (port)) {
1587                 PBD::error << _("AlsaBackend::get_connections: Invalid Port") << endmsg;
1588                 return -1;
1589         }
1590
1591         assert (0 == names.size ());
1592
1593         const std::vector<AlsaPort*>& connected_ports = static_cast<AlsaPort*>(port)->get_connections ();
1594
1595         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator i = connected_ports.begin (); i != connected_ports.end (); ++i) {
1596                 names.push_back ((*i)->name ());
1597         }
1598
1599         return (int)names.size ();
1600 }
1601
1602 /* MIDI */
1603 int
1604 AlsaAudioBackend::midi_event_get (
1605                 pframes_t& timestamp,
1606                 size_t& size, uint8_t** buf, void* port_buffer,
1607                 uint32_t event_index)
1608 {
1609         assert (buf && port_buffer);
1610         AlsaMidiBuffer& source = * static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1611         if (event_index >= source.size ()) {
1612                 return -1;
1613         }
1614         AlsaMidiEvent * const event = source[event_index].get ();
1615
1616         timestamp = event->timestamp ();
1617         size = event->size ();
1618         *buf = event->data ();
1619         return 0;
1620 }
1621
1622 int
1623 AlsaAudioBackend::midi_event_put (
1624                 void* port_buffer,
1625                 pframes_t timestamp,
1626                 const uint8_t* buffer, size_t size)
1627 {
1628         assert (buffer && port_buffer);
1629         AlsaMidiBuffer& dst = * static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1630         if (dst.size () && (pframes_t)dst.back ()->timestamp () > timestamp) {
1631 #ifndef NDEBUG
1632                 // nevermind, ::get_buffer() sorts events
1633                 fprintf (stderr, "AlsaMidiBuffer: it's too late for this event. %d > %d\n",
1634                                 (pframes_t)dst.back ()->timestamp (), timestamp);
1635 #endif
1636         }
1637         dst.push_back (boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>(new AlsaMidiEvent (timestamp, buffer, size)));
1638         return 0;
1639 }
1640
1641 uint32_t
1642 AlsaAudioBackend::get_midi_event_count (void* port_buffer)
1643 {
1644         assert (port_buffer);
1645         return static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer)->size ();
1646 }
1647
1648 void
1649 AlsaAudioBackend::midi_clear (void* port_buffer)
1650 {
1651         assert (port_buffer);
1652         AlsaMidiBuffer * buf = static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1653         assert (buf);
1654         buf->clear ();
1655 }
1656
1657 /* Monitoring */
1658
1659 bool
1660 AlsaAudioBackend::can_monitor_input () const
1661 {
1662         return false;
1663 }
1664
1665 int
1666 AlsaAudioBackend::request_input_monitoring (PortEngine::PortHandle, bool)
1667 {
1668         return -1;
1669 }
1670
1671 int
1672 AlsaAudioBackend::ensure_input_monitoring (PortEngine::PortHandle, bool)
1673 {
1674         return -1;
1675 }
1676
1677 bool
1678 AlsaAudioBackend::monitoring_input (PortEngine::PortHandle)
1679 {
1680         return false;
1681 }
1682
1683 /* Latency management */
1684
1685 void
1686 AlsaAudioBackend::set_latency_range (PortEngine::PortHandle port, bool for_playback, LatencyRange latency_range)
1687 {
1688         if (!valid_port (port)) {
1689                 PBD::error << _("AlsaPort::set_latency_range (): invalid port.") << endmsg;
1690         }
1691         static_cast<AlsaPort*>(port)->set_latency_range (latency_range, for_playback);
1692 }
1693
1694 LatencyRange
1695 AlsaAudioBackend::get_latency_range (PortEngine::PortHandle port, bool for_playback)
1696 {
1697         LatencyRange r;
1698         if (!valid_port (port)) {
1699                 PBD::error << _("AlsaPort::get_latency_range (): invalid port.") << endmsg;
1700                 r.min = 0;
1701                 r.max = 0;
1702                 return r;
1703         }
1704         AlsaPort *p = static_cast<AlsaPort*>(port);
1705         assert(p);
1706
1707         r = p->latency_range (for_playback);
1708         if (p->is_physical() && p->is_terminal()) {
1709                 if (p->is_input() && for_playback) {
1710                         r.min += _samples_per_period;
1711                         r.max += _samples_per_period;
1712                 }
1713                 if (p->is_output() && !for_playback) {
1714                         r.min += _samples_per_period;
1715                         r.max += _samples_per_period;
1716                 }
1717         }
1718         return r;
1719 }
1720
1721 /* Discovering physical ports */
1722
1723 bool
1724 AlsaAudioBackend::port_is_physical (PortEngine::PortHandle port) const
1725 {
1726         if (!valid_port (port)) {
1727                 PBD::error << _("AlsaPort::port_is_physical (): invalid port.") << endmsg;
1728                 return false;
1729         }
1730         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_physical ();
1731 }
1732
1733 void
1734 AlsaAudioBackend::get_physical_outputs (DataType type, std::vector<std::string>& port_names)
1735 {
1736         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1737                 AlsaPort* port = _ports[i];
1738                 if ((port->type () == type) && port->is_input () && port->is_physical ()) {
1739                         port_names.push_back (port->name ());
1740                 }
1741         }
1742 }
1743
1744 void
1745 AlsaAudioBackend::get_physical_inputs (DataType type, std::vector<std::string>& port_names)
1746 {
1747         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1748                 AlsaPort* port = _ports[i];
1749                 if ((port->type () == type) && port->is_output () && port->is_physical ()) {
1750                         port_names.push_back (port->name ());
1751                 }
1752         }
1753 }
1754
1755 ChanCount
1756 AlsaAudioBackend::n_physical_outputs () const
1757 {
1758         int n_midi = 0;
1759         int n_audio = 0;
1760         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1761                 AlsaPort* port = _ports[i];
1762                 if (port->is_output () && port->is_physical ()) {
1763                         switch (port->type ()) {
1764                                 case DataType::AUDIO: ++n_audio; break;
1765                                 case DataType::MIDI: ++n_midi; break;
1766                                 default: break;
1767                         }
1768                 }
1769         }
1770         ChanCount cc;
1771         cc.set (DataType::AUDIO, n_audio);
1772         cc.set (DataType::MIDI, n_midi);
1773         return cc;
1774 }
1775
1776 ChanCount
1777 AlsaAudioBackend::n_physical_inputs () const
1778 {
1779         int n_midi = 0;
1780         int n_audio = 0;
1781         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1782                 AlsaPort* port = _ports[i];
1783                 if (port->is_input () && port->is_physical ()) {
1784                         switch (port->type ()) {
1785                                 case DataType::AUDIO: ++n_audio; break;
1786                                 case DataType::MIDI: ++n_midi; break;
1787                                 default: break;
1788                         }
1789                 }
1790         }
1791         ChanCount cc;
1792         cc.set (DataType::AUDIO, n_audio);
1793         cc.set (DataType::MIDI, n_midi);
1794         return cc;
1795 }
1796
1797 /* Getting access to the data buffer for a port */
1798
1799 void*
1800 AlsaAudioBackend::get_buffer (PortEngine::PortHandle port, pframes_t nframes)
1801 {
1802         assert (port);
1803         assert (valid_port (port));
1804         return static_cast<AlsaPort*>(port)->get_buffer (nframes);
1805 }
1806
1807 /* Engine Process */
1808 void *
1809 AlsaAudioBackend::main_process_thread ()
1810 {
1811         AudioEngine::thread_init_callback (this);
1812         _active = true;
1813         _processed_samples = 0;
1814
1815         uint64_t clock1;
1816         _pcmi->pcm_start ();
1817         int no_proc_errors = 0;
1818         const int bailout = 2 * _samplerate / _samples_per_period;
1819
1820         manager.registration_callback();
1821         manager.graph_order_callback();
1822
1823         while (_run) {
1824                 long nr;
1825                 bool xrun = false;
1826
1827                 if (_freewheeling != _freewheel) {
1828                         _freewheel = _freewheeling;
1829                         engine.freewheel_callback (_freewheel);
1830                 }
1831
1832                 if (!_freewheel) {
1833                         nr = _pcmi->pcm_wait ();
1834
1835                         if (_pcmi->state () > 0) {
1836                                 ++no_proc_errors;
1837                                 xrun = true;
1838                         }
1839                         if (_pcmi->state () < 0) {
1840                                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: I/O error. Audio Process Terminated.") << endmsg;
1841                                 break;
1842                         }
1843                         if (no_proc_errors > bailout) {
1844                                 PBD::error
1845                                         << string_compose (
1846                                                         _("AlsaAudioBackend: Audio Process Terminated after %1 consecutive x-runs."),
1847                                                         no_proc_errors)
1848                                         << endmsg;
1849                                 break;
1850                         }
1851
1852                         while (nr >= (long)_samples_per_period && _freewheeling == _freewheel) {
1853                                 uint32_t i = 0;
1854                                 clock1 = g_get_monotonic_time();
1855                                 no_proc_errors = 0;
1856
1857                                 _pcmi->capt_init (_samples_per_period);
1858                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_inputs.begin (); it != _system_inputs.end (); ++it, ++i) {
1859                                         _pcmi->capt_chan (i, (float*)((*it)->get_buffer(_samples_per_period)), _samples_per_period);
1860                                 }
1861                                 _pcmi->capt_done (_samples_per_period);
1862
1863                                 /* de-queue incoming midi*/
1864                                 i = 0;
1865                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end (); ++it, ++i) {
1866                                         assert (_rmidi_in.size() > i);
1867                                         AlsaMidiIn *rm = _rmidi_in.at(i);
1868                                         void *bptr = (*it)->get_buffer(0);
1869                                         pframes_t time;
1870                                         uint8_t data[64]; // match MaxAlsaEventSize in alsa_rawmidi.cc
1871                                         size_t size = sizeof(data);
1872                                         midi_clear(bptr);
1873                                         while (rm->recv_event (time, data, size)) {
1874                                                 midi_event_put(bptr, time, data, size);
1875                                                 size = sizeof(data);
1876                                         }
1877                                         rm->sync_time (clock1);
1878                                 }
1879
1880                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_outputs.begin (); it != _system_outputs.end (); ++it) {
1881                                         memset ((*it)->get_buffer (_samples_per_period), 0, _samples_per_period * sizeof (Sample));
1882                                 }
1883
1884                                 /* call engine process callback */
1885                                 _last_process_start = g_get_monotonic_time();
1886                                 if (engine.process_callback (_samples_per_period)) {
1887                                         _pcmi->pcm_stop ();
1888                                         _active = false;
1889                                         return 0;
1890                                 }
1891
1892                                 for (std::vector<AlsaPort*>::iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it) {
1893                                         static_cast<AlsaMidiPort*>(*it)->next_period();
1894                                 }
1895
1896                                 /* queue outgoing midi */
1897                                 i = 0;
1898                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it, ++i) {
1899                                         assert (_rmidi_out.size() > i);
1900                                         const AlsaMidiBuffer * src = static_cast<const AlsaMidiPort*>(*it)->const_buffer();
1901                                         AlsaMidiOut *rm = _rmidi_out.at(i);
1902                                         rm->sync_time (clock1);
1903                                         for (AlsaMidiBuffer::const_iterator mit = src->begin (); mit != src->end (); ++mit) {
1904                                                 rm->send_event ((*mit)->timestamp(), (*mit)->data(), (*mit)->size());
1905                                         }
1906                                 }
1907
1908                                 /* write back audio */
1909                                 i = 0;
1910                                 _pcmi->play_init (_samples_per_period);
1911                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_outputs.begin (); it != _system_outputs.end (); ++it, ++i) {
1912                                         _pcmi->play_chan (i, (const float*)(*it)->get_buffer (_samples_per_period), _samples_per_period);
1913                                 }
1914                                 for (; i < _pcmi->nplay (); ++i) {
1915                                         _pcmi->clear_chan (i, _samples_per_period);
1916                                 }
1917                                 _pcmi->play_done (_samples_per_period);
1918                                 nr -= _samples_per_period;
1919                                 _processed_samples += _samples_per_period;
1920
1921                                 _dsp_load_calc.set_max_time(_samplerate, _samples_per_period);
1922                                 _dsp_load_calc.set_start_timestamp_us (clock1);
1923                                 _dsp_load_calc.set_stop_timestamp_us (g_get_monotonic_time());
1924                                 _dsp_load = _dsp_load_calc.get_dsp_load ();
1925                         }
1926
1927                         if (xrun && (_pcmi->capt_xrun() > 0 || _pcmi->play_xrun() > 0)) {
1928                                 engine.Xrun ();
1929 #if 0
1930                                 fprintf(stderr, "ALSA x-run read: %.2f ms, write: %.2f ms\n",
1931                                                 _pcmi->capt_xrun() * 1000.0, _pcmi->play_xrun() * 1000.0);
1932 #endif
1933                         }
1934                 } else {
1935                         // Freewheelin'
1936
1937                         // zero audio input buffers
1938                         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_inputs.begin (); it != _system_inputs.end (); ++it) {
1939                                 memset ((*it)->get_buffer (_samples_per_period), 0, _samples_per_period * sizeof (Sample));
1940                         }
1941
1942                         clock1 = g_get_monotonic_time();
1943                         uint32_t i = 0;
1944                         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end (); ++it, ++i) {
1945                                 static_cast<AlsaMidiBuffer*>((*it)->get_buffer(0))->clear ();
1946                                 AlsaMidiIn *rm = _rmidi_in.at(i);
1947                                 void *bptr = (*it)->get_buffer(0);
1948                                 midi_clear(bptr); // zero midi buffer
1949
1950                                 // TODO add an API call for this.
1951                                 pframes_t time;
1952                                 uint8_t data[64]; // match MaxAlsaEventSize in alsa_rawmidi.cc
1953                                 size_t size = sizeof(data);
1954                                 while (rm->recv_event (time, data, size)) {
1955                                         ; // discard midi-data from HW.
1956                                 }
1957                                 rm->sync_time (clock1);
1958                         }
1959
1960                         _last_process_start = 0;
1961                         if (engine.process_callback (_samples_per_period)) {
1962                                 _pcmi->pcm_stop ();
1963                                 _active = false;
1964                                 return 0;
1965                         }
1966
1967                         // drop all outgoing MIDI messages
1968                         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it) {
1969                                         void *bptr = (*it)->get_buffer(0);
1970                                         midi_clear(bptr);
1971                         }
1972
1973                         _dsp_load = 1.0;
1974                         Glib::usleep (100); // don't hog cpu
1975                 }
1976
1977                 bool connections_changed = false;
1978                 bool ports_changed = false;
1979                 if (!pthread_mutex_trylock (&_port_callback_mutex)) {
1980                         if (_port_change_flag) {
1981                                 ports_changed = true;
1982                                 _port_change_flag = false;
1983                         }
1984                         if (!_port_connection_queue.empty ()) {
1985                                 connections_changed = true;
1986                         }
1987                         while (!_port_connection_queue.empty ()) {
1988                                 PortConnectData *c = _port_connection_queue.back ();
1989                                 manager.connect_callback (c->a, c->b, c->c);
1990                                 _port_connection_queue.pop_back ();
1991                                 delete c;
1992                         }
1993                         pthread_mutex_unlock (&_port_callback_mutex);
1994                 }
1995                 if (ports_changed) {
1996                         manager.registration_callback();
1997                 }
1998                 if (connections_changed) {
1999                         manager.graph_order_callback();
2000                 }
2001                 if (connections_changed || ports_changed) {
2002                         engine.latency_callback(false);
2003                         engine.latency_callback(true);
2004                 }
2005
2006         }
2007         _pcmi->pcm_stop ();
2008         _active = false;
2009         if (_run) {
2010                 engine.halted_callback("ALSA I/O error.");
2011         }
2012         return 0;
2013 }
2014
2015
2016 /******************************************************************************/
2017
2018 static boost::shared_ptr<AlsaAudioBackend> _instance;
2019
2020 static boost::shared_ptr<AudioBackend> backend_factory (AudioEngine& e);
2021 static int instantiate (const std::string& arg1, const std::string& /* arg2 */);
2022 static int deinstantiate ();
2023 static bool already_configured ();
2024 static bool available ();
2025
2026 static ARDOUR::AudioBackendInfo _descriptor = {
2027         "ALSA",
2028         instantiate,
2029         deinstantiate,
2030         backend_factory,
2031         already_configured,
2032         available
2033 };
2034
2035 static boost::shared_ptr<AudioBackend>
2036 backend_factory (AudioEngine& e)
2037 {
2038         if (!_instance) {
2039                 _instance.reset (new AlsaAudioBackend (e, _descriptor));
2040         }
2041         return _instance;
2042 }
2043
2044 static int
2045 instantiate (const std::string& arg1, const std::string& /* arg2 */)
2046 {
2047         s_instance_name = arg1;
2048         return 0;
2049 }
2050
2051 static int
2052 deinstantiate ()
2053 {
2054         _instance.reset ();
2055         return 0;
2056 }
2057
2058 static bool
2059 already_configured ()
2060 {
2061         return false;
2062 }
2063
2064 static bool
2065 available ()
2066 {
2067         return true;
2068 }
2069
2070 extern "C" ARDOURBACKEND_API ARDOUR::AudioBackendInfo* descriptor ()
2071 {
2072         return &_descriptor;
2073 }
2074
2075
2076 /******************************************************************************/
2077 AlsaPort::AlsaPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
2078         : _alsa_backend (b)
2079         , _name  (name)
2080         , _flags (flags)
2081 {
2082         _capture_latency_range.min = 0;
2083         _capture_latency_range.max = 0;
2084         _playback_latency_range.min = 0;
2085         _playback_latency_range.max = 0;
2086 }
2087
2088 AlsaPort::~AlsaPort () {
2089         disconnect_all ();
2090 }
2091
2092
2093 int AlsaPort::connect (AlsaPort *port)
2094 {
2095         if (!port) {
2096                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): invalid (null) port") << endmsg;
2097                 return -1;
2098         }
2099
2100         if (type () != port->type ()) {
2101                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): wrong port-type") << endmsg;
2102                 return -1;
2103         }
2104
2105         if (is_output () && port->is_output ()) {
2106                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot inter-connect output ports.") << endmsg;
2107                 return -1;
2108         }
2109
2110         if (is_input () && port->is_input ()) {
2111                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot inter-connect input ports.") << endmsg;
2112                 return -1;
2113         }
2114
2115         if (this == port) {
2116                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot self-connect ports.") << endmsg;
2117                 return -1;
2118         }
2119
2120         if (is_connected (port)) {
2121 #if 0 // don't bother to warn about this for now. just ignore it
2122                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): ports are already connected:")
2123                         << " (" << name () << ") -> (" << port->name () << ")"
2124                         << endmsg;
2125 #endif
2126                 return -1;
2127         }
2128
2129         _connect (port, true);
2130         return 0;
2131 }
2132
2133
2134 void AlsaPort::_connect (AlsaPort *port, bool callback)
2135 {
2136         _connections.push_back (port);
2137         if (callback) {
2138                 port->_connect (this, false);
2139                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  port->name(), true);
2140         }
2141 }
2142
2143 int AlsaPort::disconnect (AlsaPort *port)
2144 {
2145         if (!port) {
2146                 PBD::error << _("AlsaPort::disconnect (): invalid (null) port") << endmsg;
2147                 return -1;
2148         }
2149
2150         if (!is_connected (port)) {
2151                 PBD::error << _("AlsaPort::disconnect (): ports are not connected:")
2152                         << " (" << name () << ") -> (" << port->name () << ")"
2153                         << endmsg;
2154                 return -1;
2155         }
2156         _disconnect (port, true);
2157         return 0;
2158 }
2159
2160 void AlsaPort::_disconnect (AlsaPort *port, bool callback)
2161 {
2162         std::vector<AlsaPort*>::iterator it = std::find (_connections.begin (), _connections.end (), port);
2163
2164         assert (it != _connections.end ());
2165
2166         _connections.erase (it);
2167
2168         if (callback) {
2169                 port->_disconnect (this, false);
2170                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  port->name(), false);
2171         }
2172 }
2173
2174
2175 void AlsaPort::disconnect_all ()
2176 {
2177         while (!_connections.empty ()) {
2178                 _connections.back ()->_disconnect (this, false);
2179                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  _connections.back ()->name(), false);
2180                 _connections.pop_back ();
2181         }
2182 }
2183
2184 bool
2185 AlsaPort::is_connected (const AlsaPort *port) const
2186 {
2187         return std::find (_connections.begin (), _connections.end (), port) != _connections.end ();
2188 }
2189
2190 bool AlsaPort::is_physically_connected () const
2191 {
2192         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _connections.begin (); it != _connections.end (); ++it) {
2193                 if ((*it)->is_physical ()) {
2194                         return true;
2195                 }
2196         }
2197         return false;
2198 }
2199
2200 /******************************************************************************/
2201
2202 AlsaAudioPort::AlsaAudioPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
2203         : AlsaPort (b, name, flags)
2204 {
2205         memset (_buffer, 0, sizeof (_buffer));
2206         mlock(_buffer, sizeof (_buffer));
2207 }
2208
2209 AlsaAudioPort::~AlsaAudioPort () { }
2210
2211 void* AlsaAudioPort::get_buffer (pframes_t n_samples)
2212 {
2213         if (is_input ()) {
2214                 std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = get_connections ().begin ();
2215                 if (it == get_connections ().end ()) {
2216                         memset (_buffer, 0, n_samples * sizeof (Sample));
2217                 } else {
2218                         AlsaAudioPort const * source = static_cast<const AlsaAudioPort*>(*it);
2219                         assert (source && source->is_output ());
2220                         memcpy (_buffer, source->const_buffer (), n_samples * sizeof (Sample));
2221                         while (++it != get_connections ().end ()) {
2222                                 source = static_cast<const AlsaAudioPort*>(*it);
2223                                 assert (source && source->is_output ());
2224                                 Sample* dst = buffer ();
2225                                 const Sample* src = source->const_buffer ();
2226                                 for (uint32_t s = 0; s < n_samples; ++s, ++dst, ++src) {
2227                                         *dst += *src;
2228                                 }
2229                         }
2230                 }
2231         }
2232         return _buffer;
2233 }
2234
2235
2236 AlsaMidiPort::AlsaMidiPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
2237         : AlsaPort (b, name, flags)
2238         , _n_periods (1)
2239         , _bufperiod (0)
2240 {
2241         _buffer[0].clear ();
2242         _buffer[1].clear ();
2243 }
2244
2245 AlsaMidiPort::~AlsaMidiPort () { }
2246
2247 struct MidiEventSorter {
2248         bool operator() (const boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>& a, const boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>& b) {
2249                 return *a < *b;
2250         }
2251 };
2252
2253 void* AlsaMidiPort::get_buffer (pframes_t /* nframes */)
2254 {
2255         if (is_input ()) {
2256                 (_buffer[_bufperiod]).clear ();
2257                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator i = get_connections ().begin ();
2258                                 i != get_connections ().end ();
2259                                 ++i) {
2260                         const AlsaMidiBuffer * src = static_cast<const AlsaMidiPort*>(*i)->const_buffer ();
2261                         for (AlsaMidiBuffer::const_iterator it = src->begin (); it != src->end (); ++it) {
2262                                 (_buffer[_bufperiod]).push_back (boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>(new AlsaMidiEvent (**it)));
2263                         }
2264                 }
2265                 std::sort ((_buffer[_bufperiod]).begin (), (_buffer[_bufperiod]).end (), MidiEventSorter());
2266         }
2267         return &(_buffer[_bufperiod]);
2268 }
2269
2270 AlsaMidiEvent::AlsaMidiEvent (const pframes_t timestamp, const uint8_t* data, size_t size)
2271         : _size (size)
2272         , _timestamp (timestamp)
2273         , _data (0)
2274 {
2275         if (size > 0) {
2276                 _data = (uint8_t*) malloc (size);
2277                 memcpy (_data, data, size);
2278         }
2279 }
2280
2281 AlsaMidiEvent::AlsaMidiEvent (const AlsaMidiEvent& other)
2282         : _size (other.size ())
2283         , _timestamp (other.timestamp ())
2284         , _data (0)
2285 {
2286         if (other.size () && other.const_data ()) {
2287                 _data = (uint8_t*) malloc (other.size ());
2288                 memcpy (_data, other.const_data (), other.size ());
2289         }
2290 };
2291
2292 AlsaMidiEvent::~AlsaMidiEvent () {
2293         free (_data);
2294 };