libs/backends/coreaudio/coreaudio_backend.h

   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 #ifndef __libbackend_coreaudio_backend_h__
  21 #define __libbackend_coreaudio_backend_h__
  22
  23 #include <string>
  24 #include <vector>
  25 #include <map>
  26 #include <set>
  27
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <pthread.h>
  30
  31 #include <boost/shared_ptr.hpp>
  32
  33 #include "ardour/audio_backend.h"
  34 #include "ardour/types.h"
  35
  36 #include "coreaudio_pcmio.h"
  37 #include "coremidi_io.h"
  38
  39 namespace ARDOUR {
  40
  41 class CoreAudioBackend;
  42
  43 class CoreMidiEvent {
  44         public:
  45                 CoreMidiEvent (const pframes_t timestamp, const uint8_t* data, size_t size);
  46                 CoreMidiEvent (const CoreMidiEvent& other);
  47                 ~CoreMidiEvent ();
  48                 size_t size () const { return _size; };
  49                 pframes_t timestamp () const { return _timestamp; };
  50                 const unsigned char* const_data () const { return _data; };
  51                 unsigned char* data () { return _data; };
  52                 bool operator< (const CoreMidiEvent &other) const { return timestamp () < other.timestamp (); };
  53         private:
  54                 size_t _size;
  55                 pframes_t _timestamp;
  56                 uint8_t *_data;
  57 };
  58
  59 typedef std::vector<boost::shared_ptr<CoreMidiEvent> > CoreMidiBuffer;
  60
  61 class CoreBackendPort {
  62         protected:
  63                 CoreBackendPort (CoreAudioBackend &b, const std::string&, PortFlags);
  64         public:
  65                 virtual ~CoreBackendPort ();
  66
  67                 const std::string& name () const { return _name; }
  68                 PortFlags flags () const { return _flags; }
  69
  70                 int set_name (const std::string &name) { _name = name; return 0; }
  71
  72                 virtual DataType type () const = 0;
  73
  74                 bool is_input ()     const { return flags () & IsInput; }
  75                 bool is_output ()    const { return flags () & IsOutput; }
  76                 bool is_physical ()  const { return flags () & IsPhysical; }
  77                 bool is_terminal ()  const { return flags () & IsTerminal; }
  78                 bool is_connected () const { return _connections.size () != 0; }
  79                 bool is_connected (const CoreBackendPort *port) const;
  80                 bool is_physically_connected () const;
  81
  82                 const std::vector<CoreBackendPort *>& get_connections () const { return _connections; }
  83
  84                 int connect (CoreBackendPort *port);
  85                 int disconnect (CoreBackendPort *port);
  86                 void disconnect_all ();
  87
  88                 virtual void* get_buffer (pframes_t nframes) = 0;
  89
  90                 const LatencyRange& latency_range (bool for_playback) const
  91                 {
  92                         return for_playback ? _playback_latency_range : _capture_latency_range;
  93                 }
  94
  95                 void set_latency_range (const LatencyRange &latency_range, bool for_playback)
  96                 {
  97                         if (for_playback)
  98                         {
  99                                 _playback_latency_range = latency_range;
 100                         }
 101                         else
 102                         {
 103                                 _capture_latency_range = latency_range;
 104                         }
 105                 }
 106
 107         private:
 108                 CoreAudioBackend &_osx_backend;
 109                 std::string _name;
 110                 const PortFlags _flags;
 111                 LatencyRange _capture_latency_range;
 112                 LatencyRange _playback_latency_range;
 113                 std::vector<CoreBackendPort*> _connections;
 114
 115                 void _connect (CoreBackendPort* , bool);
 116                 void _disconnect (CoreBackendPort* , bool);
 117
 118 }; // class CoreBackendPort
 119
 120 class CoreAudioPort : public CoreBackendPort {
 121         public:
 122                 CoreAudioPort (CoreAudioBackend &b, const std::string&, PortFlags);
 123                 ~CoreAudioPort ();
 124
 125                 DataType type () const { return DataType::AUDIO; };
 126
 127                 Sample* buffer () { return _buffer; }
 128                 const Sample* const_buffer () const { return _buffer; }
 129                 void* get_buffer (pframes_t nframes);
 130
 131         private:
 132                 Sample _buffer[8192];
 133 }; // class CoreAudioPort
 134
 135 class CoreMidiPort : public CoreBackendPort {
 136         public:
 137                 CoreMidiPort (CoreAudioBackend &b, const std::string&, PortFlags);
 138                 ~CoreMidiPort ();
 139
 140                 DataType type () const { return DataType::MIDI; };
 141
 142                 void* get_buffer (pframes_t nframes);
 143                 const CoreMidiBuffer * const_buffer () const { return & _buffer[_bufperiod]; }
 144
 145                 void next_period() { if (_n_periods > 1) { get_buffer(0); _bufperiod = (_bufperiod + 1) % _n_periods; } }
 146                 void set_n_periods(int n) { if (n > 0 && n < 3) { _n_periods = n; } }
 147
 148         private:
 149                 CoreMidiBuffer _buffer[2];
 150                 int _n_periods;
 151                 int _bufperiod;
 152 }; // class CoreMidiPort
 153
 154 class CoreAudioBackend : public AudioBackend {
 155         friend class CoreBackendPort;
 156         public:
 157                 CoreAudioBackend (AudioEngine& e, AudioBackendInfo& info);
 158                 ~CoreAudioBackend ();
 159
 160                 /* AUDIOBACKEND API */
 161
 162                 std::string name () const;
 163                 bool is_realtime () const;
 164
 165                 std::vector<DeviceStatus> enumerate_devices () const;
 166                 std::vector<float> available_sample_rates (const std::string& device) const;
 167                 std::vector<uint32_t> available_buffer_sizes (const std::string& device) const;
 168                 uint32_t available_input_channel_count (const std::string& device) const;
 169                 uint32_t available_output_channel_count (const std::string& device) const;
 170
 171                 bool can_change_sample_rate_when_running () const;
 172                 bool can_change_buffer_size_when_running () const;
 173
 174                 int set_device_name (const std::string&);
 175                 int set_sample_rate (float);
 176                 int set_buffer_size (uint32_t);
 177                 int set_interleaved (bool yn);
 178                 int set_input_channels (uint32_t);
 179                 int set_output_channels (uint32_t);
 180                 int set_systemic_input_latency (uint32_t);
 181                 int set_systemic_output_latency (uint32_t);
 182                 int set_systemic_midi_input_latency (std::string const, uint32_t);
 183                 int set_systemic_midi_output_latency (std::string const, uint32_t);
 184
 185                 int reset_device () { return 0; };
 186
 187                 /* Retrieving parameters */
 188                 std::string  device_name () const;
 189                 float        sample_rate () const;
 190                 uint32_t     buffer_size () const;
 191                 bool         interleaved () const;
 192                 uint32_t     input_channels () const;
 193                 uint32_t     output_channels () const;
 194                 uint32_t     systemic_input_latency () const;
 195                 uint32_t     systemic_output_latency () const;
 196                 uint32_t     systemic_midi_input_latency (std::string const) const;
 197                 uint32_t     systemic_midi_output_latency (std::string const) const;
 198
 199                 bool can_set_systemic_midi_latencies () const { return false; /* XXX */}
 200
 201                 /* External control app */
 202                 std::string control_app_name () const { return std::string (); }
 203                 void launch_control_app () {}
 204
 205                 /* MIDI */
 206                 std::vector<std::string> enumerate_midi_options () const;
 207                 int set_midi_option (const std::string&);
 208                 std::string midi_option () const;
 209
 210                 std::vector<DeviceStatus> enumerate_midi_devices () const;
 211                 int set_midi_device_enabled (std::string const, bool);
 212                 bool midi_device_enabled (std::string const) const;
 213
 214                 // really private, but needing static access:
 215                 int process_callback();
 216                 void error_callback();
 217
 218         protected:
 219                 /* State Control */
 220                 int _start (bool for_latency_measurement);
 221         public:
 222                 int stop ();
 223                 int freewheel (bool);
 224                 float dsp_load () const;
 225                 size_t raw_buffer_size (DataType t);
 226
 227                 /* Process time */
 228                 framepos_t sample_time ();
 229                 framepos_t sample_time_at_cycle_start ();
 230                 pframes_t samples_since_cycle_start ();
 231
 232                 int create_process_thread (boost::function<void()> func);
 233                 int join_process_threads ();
 234                 bool in_process_thread ();
 235                 uint32_t process_thread_count ();
 236
 237                 void update_latencies ();
 238
 239                 /* PORTENGINE API */
 240
 241                 void* private_handle () const;
 242                 const std::string& my_name () const;
 243                 bool available () const;
 244                 uint32_t port_name_size () const;
 245
 246                 int         set_port_name (PortHandle, const std::string&);
 247                 std::string get_port_name (PortHandle) const;
 248                 PortHandle  get_port_by_name (const std::string&) const;
 249
 250                 int get_ports (const std::string& port_name_pattern, DataType type, PortFlags flags, std::vector<std::string>&) const;
 251
 252                 DataType port_data_type (PortHandle) const;
 253
 254                 PortHandle register_port (const std::string& shortname, ARDOUR::DataType, ARDOUR::PortFlags);
 255                 void unregister_port (PortHandle);
 256
 257                 int  connect (const std::string& src, const std::string& dst);
 258                 int  disconnect (const std::string& src, const std::string& dst);
 259                 int  connect (PortHandle, const std::string&);
 260                 int  disconnect (PortHandle, const std::string&);
 261                 int  disconnect_all (PortHandle);
 262
 263                 bool connected (PortHandle, bool process_callback_safe);
 264                 bool connected_to (PortHandle, const std::string&, bool process_callback_safe);
 265                 bool physically_connected (PortHandle, bool process_callback_safe);
 266                 int  get_connections (PortHandle, std::vector<std::string>&, bool process_callback_safe);
 267
 268                 /* MIDI */
 269                 int midi_event_get (pframes_t& timestamp, size_t& size, uint8_t** buf, void* port_buffer, uint32_t event_index);
 270                 int midi_event_put (void* port_buffer, pframes_t timestamp, const uint8_t* buffer, size_t size);
 271                 uint32_t get_midi_event_count (void* port_buffer);
 272                 void     midi_clear (void* port_buffer);
 273
 274                 /* Monitoring */
 275
 276                 bool can_monitor_input () const;
 277                 int  request_input_monitoring (PortHandle, bool);
 278                 int  ensure_input_monitoring (PortHandle, bool);
 279                 bool monitoring_input (PortHandle);
 280
 281                 /* Latency management */
 282
 283                 void         set_latency_range (PortHandle, bool for_playback, LatencyRange);
 284                 LatencyRange get_latency_range (PortHandle, bool for_playback);
 285
 286                 /* Discovering physical ports */
 287
 288                 bool      port_is_physical (PortHandle) const;
 289                 void      get_physical_outputs (DataType type, std::vector<std::string>&);
 290                 void      get_physical_inputs (DataType type, std::vector<std::string>&);
 291                 ChanCount n_physical_outputs () const;
 292                 ChanCount n_physical_inputs () const;
 293
 294                 /* Getting access to the data buffer for a port */
 295
 296                 void* get_buffer (PortHandle, pframes_t);
 297
 298                 void* freewheel_thread ();
 299                 void post_process ();
 300                 void coremidi_rediscover ();
 301
 302         private:
 303                 std::string _instance_name;
 304                 CoreAudioPCM *_pcmio;
 305                 CoreMidiIo *_midiio;
 306
 307                 bool  _run; /* keep going or stop, ardour thread */
 308                 bool  _active_ca; /* is running, process thread */
 309                 bool  _active_fw; /* is running, process thread */
 310                 bool  _preinit;
 311                 bool  _freewheeling;
 312                 bool  _freewheel;
 313                 bool  _freewheel_ack;
 314                 bool  _reinit_thread_callback;
 315                 bool  _measure_latency;
 316                 pthread_mutex_t _process_callback_mutex;
 317
 318                 static std::vector<std::string> _midi_options;
 319                 static std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> _audio_device_status;
 320                 static std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> _midi_device_status;
 321
 322                 mutable std::string _audio_device;
 323                 std::string _midi_driver_option;
 324
 325                 /* audio settings */
 326                 float  _samplerate;
 327                 size_t _samples_per_period;
 328                 static size_t _max_buffer_size;
 329
 330                 uint32_t _n_inputs;
 331                 uint32_t _n_outputs;
 332
 333                 uint32_t _systemic_audio_input_latency;
 334                 uint32_t _systemic_audio_output_latency;
 335
 336                 /* midi settings */
 337                 struct CoreMidiDeviceInfo {
 338                         bool     enabled;
 339                         uint32_t systemic_input_latency;
 340                         uint32_t systemic_output_latency;
 341                         CoreMidiDeviceInfo()
 342                                 : enabled (true)
 343                                 , systemic_input_latency (0)
 344                                 , systemic_output_latency (0)
 345                         {}
 346                 };
 347
 348                 mutable std::map<std::string, struct CoreMidiDeviceInfo *> _midi_devices;
 349                 struct CoreMidiDeviceInfo * midi_device_info(std::string const) const;
 350
 351                 /* processing */
 352                 float  _dsp_load;
 353                 uint64_t _processed_samples;
 354
 355                 pthread_t _main_thread;
 356                 pthread_t _freeewheel_thread;
 357
 358                 /* process threads */
 359                 static void* coreaudio_process_thread (void *);
 360                 std::vector<pthread_t> _threads;
 361
 362                 struct ThreadData {
 363                         CoreAudioBackend* engine;
 364                         boost::function<void ()> f;
 365                         size_t stacksize;
 366
 367                         ThreadData (CoreAudioBackend* e, boost::function<void ()> fp, size_t stacksz)
 368                                 : engine (e) , f (fp) , stacksize (stacksz) {}
 369                 };
 370
 371                 /* port engine */
 372                 PortHandle add_port (const std::string& shortname, ARDOUR::DataType, ARDOUR::PortFlags);
 373                 int register_system_audio_ports ();
 374                 int register_system_midi_ports ();
 375                 void unregister_ports (bool system_only = false);
 376
 377                 std::vector<CoreBackendPort *> _ports;
 378                 std::vector<CoreBackendPort *> _system_inputs;
 379                 std::vector<CoreBackendPort *> _system_outputs;
 380                 std::vector<CoreBackendPort *> _system_midi_in;
 381                 std::vector<CoreBackendPort *> _system_midi_out;
 382
 383                 //std::vector<CoreMidiOut *> _rmidi_out;
 384                 //std::vector<CoreMidiIn  *> _rmidi_in;
 385
 386                 struct PortConnectData {
 387                         std::string a;
 388                         std::string b;
 389                         bool c;
 390
 391                         PortConnectData (const std::string& a, const std::string& b, bool c)
 392                                 : a (a) , b (b) , c (c) {}
 393                 };
 394
 395                 std::vector<PortConnectData *> _port_connection_queue;
 396                 pthread_mutex_t _port_callback_mutex;
 397                 bool _port_change_flag;
 398
 399                 void port_connect_callback (const std::string& a, const std::string& b, bool conn) {
 400                         pthread_mutex_lock (&_port_callback_mutex);
 401                         _port_connection_queue.push_back(new PortConnectData(a, b, conn));
 402                         pthread_mutex_unlock (&_port_callback_mutex);
 403                 }
 404
 405                 void port_connect_add_remove_callback () {
 406                         pthread_mutex_lock (&_port_callback_mutex);
 407                         _port_change_flag = true;
 408                         pthread_mutex_unlock (&_port_callback_mutex);
 409                 }
 410
 411                 bool valid_port (PortHandle port) const {
 412                         return std::find (_ports.begin (), _ports.end (), (CoreBackendPort*)port) != _ports.end ();
 413                 }
 414
 415                 CoreBackendPort * find_port (const std::string& port_name) const {
 416                         for (std::vector<CoreBackendPort*>::const_iterator it = _ports.begin (); it != _ports.end (); ++it) {
 417                                 if ((*it)->name () == port_name) {
 418                                         return *it;
 419                                 }
 420                         }
 421                         return NULL;
 422                 }
 423
 424 }; // class CoreAudioBackend
 425
 426 } // namespace
 427
 428 #endif /* __libbackend_coreaudio_backend_h__ */