【R128】基础组件开发指南——音频框架①

[livpo]

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音频框架

简介

本文档基于 RTOS 平台基础音频框架介绍，能够让使用者在 RTOS 平台开发使用音频驱动，内容分四大部分。

1. 音频时钟树-> 驱动特性-> 音频流通路->sys_config 配置-> 编译配置-> 声卡控件介绍->常见使用方法 等部分，介绍音频驱动的测试验证和使用；
2. 源码结构-> 驱动框架-> 关键数据结构-> 接口说明 等部分，介绍音频驱动的二次开发；
3. 声卡查看-> 声卡测试工具-> 外挂 CODEC 等部分，介绍声卡模块的测试验证和使用；
4. FAQ”章节：调试方法及常见问题汇总。

模块介绍

在 sunxi 平台中，从软件上通常存在5 类音频设备，如下：

• AudioCodec
• I2S/PCM
• AHUB
• DMIC
• S/PDIF

以上每一类音频设备均适配ASoC 架构。

对于 R128 平台，具有以下音频接口资源

• AudioCodec x1
• I2S/PCM x1
• S/PDIF x1
• DMIC x1

另外还具有 MAD 模块，用于语音能量检测，非接口类型。

驱动框架

RTOS 上面的音频驱动框架与 Linux 上 ASoC 框架的思想比较类似，分为 codec,platform 模型，core 核心层实现具体的 codec 驱动加载、platform 驱动的选择、数据的搬运、dma 指针的更新等，能够将 codec 驱动与 SoC CPU 解耦合, 方便添加外挂 codec。

音频驱动的大致框架如下：

音频时钟树

R128 音频模块时钟源有4 个系列，分别为24.576MHz、22.5792MHz、8.192MHz 以及高频时钟。

• 24.576MHz、22.5792MHz 用于 Audiocodec、I2S/PCM 的播放和录音，S/PDIF 的播放，DMIC 的录音；
• 8.192MHz 用于系统休眠时供 Audiocodec、DMIC 录音，以及 mad 模块；
• 高频时钟用于 S/PDIF 的录音，以及 I2S/PCM 的 ASRC 模块；

时钟树如下图所示：

驱动特性

• 支持多种采样率格式
  • 播放：8~384kHz
  • 录音：8~96kHz
• 支持多通道播放和录音
  • 播放：1~2
  • 录音：1~3
• 支持16/24/32bit 数据精度（硬件支持16/24bit）
• 支持硬件HPF、DRC、EQ 算法
• 支持的物理接口
  • INPUT : MIC
  • OUTPUT: LINEOUT
  • MIC, LINEOUT 支持差分和单端模式
• 支持同时playback 和capture (全双工模式)

音频通路

1. 播放流

graph TD;
	Playback-->DACL;
	Playback-->DACR;
	DACL-->LINEOUTL-Output-Select;
	LINEOUTL-Output-Select-->LINEOUTL;
	DACR-->LINEOUTR-Output-Select;
	LINEOUTR-Output-Select-->LINEOUTR;
	LINEOUTL-->LINEOUT;
	LINEOUTR-->LINEOUT;

2. 录音流

graph TD;
    MIC1-->MIC1-Input-Select-->ADC1-->Capture;
    MIC2-->MIC2-Input-Select-->ADC2-->Capture;
    MIC3-->MIC3-Input-Select-->ADC3-->Capture;

驱动配置

驱动配置在 menuconfig 中在下列位置

Drivers Options --->
	soc related device drivers --->
		SOUND Devices --->
			[*] Sound card support
				AllWinner CODEC drivers --->
					[*] Allwinner AudioCodec support
						Allwinner AudioCodec Choose --->
						[*] Allwinner AudioCodec DAC Support 
						[*] Allwinner AudioCodec ADC Support

其中 Allwinner AudioCodec DAC Support 是 DAC 模块，Allwinner AudioCodec ADC Support 是 ADC 模块。

参数配置如下：

[audiocodec]
dacl_vol = 129 //dac左声道硬件数字音量
dacr_vol = 129 //dac右声道硬件数字音量
lineout_vol = 5 //lineout硬件数字音量
lineoutl_en = 1 //lineout左声道使能
lineoutr_en = 0 //lineout右声道禁用
adc1_vol = 129 //adc1硬件数字音量
adc2_vol = 129 //adc2硬件数字音量
adc3_vol = 129 //adc3硬件数字音量
mic1_gain = 19 //mic1硬件增益
mic2_gain = 19 //mic2硬件增益
mic3_gain = 0 //mic3硬件增益
mic1_en = 1 //mic1使能
mic2_en = 1 //mic2使能
mic3_en = 1 //mic3使能
mad_bind_en = 0 //mad禁用
pa_pin_msleep = 10 //pa开启延时
pa_pin = port:PB3<1><default><1><1> //pa引脚配置
capture_cma = 30720 //录音最大缓存配置

声卡控件

声卡控件可以通过 AudioCodec-DAC 命令查看。

# AudioCodec-DAC
    Card Name:audiocodecdac.
    numid=0, name='DACL dig volume'
    value=129, min=0, max=255
    numid=1, name='DACR dig volume'
    value=129, min=0, max=255
    numid=2, name='LINEOUTL switch'
    value=on, enum=off on
    numid=3, name='LINEOUTR switch'
    value=on, enum=off on
    # AudioCodec-ADC
    Card Name:audiocodecadc.
    numid=0, name='bind mad function'
    value=unbound, enum=unbound mad_bind
    numid=1, name='lpsd channel sel function'
    value=0th_chan, enum=0th_chan 1st_chan 2nd_chan 3rd_chan 4th_chan 5th_chan 6 th_chan 7th_chan
    numid=2, name='mad standby channel sel function'
    value=Zero_Chan, enum=Zero_Chan Two_Chan Three_Chan Four_Chan
    numid=3, name='mad standby control'
    value=RESUME, enum=RESUME SUSPEND
    numid=4, name='MIC1 volume'
    value=31, min=0, max=31
    numid=5, name='MIC2 volume'
    value=31, min=0, max=31
    numid=6, name='MIC3 volume'
    value=31, min=0, max=31
    numid=7, name='MIC1 switch'
    value=on, enum=off on
    numid=8, name='MIC2 switch'
    value=on, enum=off on
    numid=9, name='MIC3 switch'
    value=on, enum=off on

控件名称与功能如下表所示：

控件名称	功能	数值
DACL dig volume	DACL 数字音量调节	0->255 (-64->63dB)
DACR dig volume	DACR 数字音量调节	0->255 (-64->63dB)
MIC1 volume	MIC1 增益调节	0->31 (0,6,6,6,9->36dB)
MIC2 volume	MIC2 增益调节	0->31 (0,6,6,6,9->36dB)
MIC3 volume	MIC3 增益调节	0->31 (0,6,6,6,9->36dB)
LINEOUTL switch	LINEOUTL 输出开关	off;on
LINEOUTR switch	LINEOUTR 输出开关	off;on
MIC1 switch	MIC1 输入开关	off;on
MIC2 switch	MIC2 输入开关	off;on
MIC3 switch	MIC3 输入开关	off;on

使用方法

假设 AudioCodec-DAC 声卡序号为 0，AudioCodec-ADC 声卡序号为 1。

录音

用 MIC1 录音，并将数据保存在 /data/test.wav 文件

# 打开 MIC1 switch
~# amixer -c 1 set 7 1
Card Name:  audiocodecadc. numid=7,
			name='MIC1 switch'
			value=on, enum=off on

# 执行录音操作
~# arecord /data/test.wav -D hw:audiocodecadc -c 2 -r 16000 -d 5 -p 320 -b 1280

card:        hw:audiocodecadc
period_size: 320
buffer_size: 1280

malloc rest=320000
please wait...writing data(320000 bytes) into /data/test.wav
write finish...

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   2
rate:       16000
bits:       16
align:      4
data size:  320000

播放

播放 /data/test.wav 音频文件

# 打开LINEOUTL/R switch
~# amixer -c 0 set 2 1
Card Name:  audiocodecdac. numid=2,
			name='LINEOUTL switch'
			value=on, enum=off on
			
~# amixer -c 0 set 3 1
Card Name:  audiocodecdac.
			numid=3, name='LINEOUTR switch'
			value=on, enum=off on

# 执行播放操作
~# aplay /data/test.wav -D hw:audiocodecdac -p 320 -b 1280

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   2
rate:       16000
bits:       16
align:      4
data size:  320000

I2S/PCM

数字音频信号传输标准 I2S/PCM

驱动特性

• 支持多种采样率格式
  • 播放：8~384kHz
  • 录音：8~384kHz
• 支持多通道播放和录音
  • 播放：1~16
  • 录音：1~16
• 支持16/20/24/32bit 数据精度（硬件支持8/12/16/20/24/28/32bit）
• 支持 5 种TDM 模式
  • I2S standard mode
  • Left-justified mode
  • Right-justified mode
  • DSP-A mode (short frame PCM mode)
  • DSP-B mode (long frame PCM mode)
• 支持loopback 回环模式
• 支持同时playback 和capture (全双工模式)
• 支持硬件重采样
• 支持多声卡同源播放
• 支持多声卡同步录音

音频通路

1. 播放流

graph TD;
	Playback-->I2S-DOUT

2. 录音流

graph TD;
	I2S-DIN-->Capture

3. 回环流

 graph TD;    
 	Playback-->Capture

引脚模式配置

[daudio0]
pin_mclk = port:PA23<2><0><1><default>
pin_bclk = port:PA20<2><0><1><default>
pin_lrck = port:PA19<2><0><1><default>
pin_dout0 = port:PA22<2><0><1><default>
pin_din0 = port:PA21<2><0><1><default>
tdm_num = 0
daudio_master = 4
audio_format = 1
signal_inversion = 1
pcm_lrck_period = 64
slot_width_select = 32
msb_lsb_first = 0
frametype = 0
tx_data_mode = 0
rx_data_mode = 0
tdm_config = 1
mclk_div = 2
rx_sync_en = 0
rx_sync_ctl = 0

配置项说明：

配置项名称	配置项说明
pin_mclk	MCLK 引脚的设置
pin_bclk	BCLK 引脚的设置
pin_lrck	LRCK 引脚的设置
pin_dout0	DOUT0 引脚的设置
pin_din0	DIN0 引脚的设置
tdm_num	I2S 使用数量的设置
daudio_master	设备主从模式的设置<br />1：BCLK、LRCK 由外部 CODEC 提供；<br />2：BCLK 由 SoC 提供，LRCK 由外部 CODEC 提供；<br />3：BCLK 由外部 CODEC 提供，LRCK 由 SoC 提供；<br />4：BCLK、LRCK 由 SoC 提供
audio_format	5 种 TDM 模式的设置，标准模式为 1、左对齐模式为 2、右对齐模式为 3、长帧模式为 4、短帧模式为 5
signal_inversion	BCLK 和 MCLK 信号的翻转选择，默认都不翻转，为 1，MCLK 翻转为 2，BCLK 为 3，都翻转则为 4
pcm_lrck_period	LRCK 的宽度，可选项: 16/32/64/128/256
slot_width_select	slot 的宽度，可选项: 8/16/32
msb_lsb_first	大小端的设置，0 为大端，1 为小端
frametype	长帧模式和短帧模式的选择，0 为短帧，1 为长帧
tx_data_mode	发送端数据格式的选择，0 为 16 位线性 pcm 数据
rx_data_mode	接收端数据格式的选择，0 为 16 位线性 pcm 数据
tdm_config	设置 TDM 模式，0 为 DSP 的两个模式，1 为 I2S 的三种模式
mclk_div	MCLK 分频系数，为 0 时无输出，可选项: 1/2/4/6/8/12/16/24/32/48/64/96/128/176/192
rx_sync_en	同步录音功能的使能
rx_sync_ctl	设置同步录音功能是否透出控件开关

驱动配置

驱动配置在 menuconfig 中在下列位置

Drivers Options --->
	soc related device drivers --->
		SOUND Devices --->
			[*] Sound card support
				Platform(Audio Interface) drivers --->
					[*] Allwinner Digital Audio Support
						Allwinner Digital Audio Choose --->
							[*] Allwinner Daudio0 Support 
							[*] Allwinner Daudio1 Support 
							[*] Allwinner Daudio2 Support 
							[*] Allwinner Daudio3 Support

配置项说明

• Allwinner Daudio0 Support

  • I2S/PCM0 模块

• Allwinner Daudio1 Support

  • I2S/PCM1 模块

• Allwinner Daudio2 Support

  • I2S/PCM2 模块

• Allwinner Daudio3 Support

  • I2S/PCM3 模块

声卡控件

控件列表：

Card Name:snddaudio0.
	numid=0, name='tx hub mode'
		value=Off, enum=Off On
	numid=1, name='rx sync mode'
		value=Off, enum=Off On
	numid=2, name='loopback debug'
		value=Off, enum=Off On
	numid=3, name='sunxi daudio asrc function'
		value=Off, enum=Off On

控件名称与功能如下表所示：

控件名称	功能	数值
tx hub mode	同源播放开关	Off;On
rx sync mode	同步采样开关	Off;On
loopback debug	内部回录开关	Off;On
sunxi daudio asrc function	重采样开关	Off;On

使用方法

假设 snddaudio0 声卡序号为 2

录音

~# arecord /data/test.wav -D hw:snddaudio0

card:          hw:snddaudio0
period_size:   1024
buffer_size:   4096
please set capture duration..
please wait...writing data(0 bytes) into /data/test.wav 
write finish...

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   3
rate:       16000
bits:       16
align:      6
data size:  0

播放

~# aplay /data/test.wav -D hw:snddaudio0

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   3
rate:       16000
bits:       16
align:      6
data size:  0

snddaudio0 声卡内部回环，播录音频格式需保持一致

# 1.打开 loopback 开关
~# amixer -c 2 set 2 1

Card Name:snddaudio0.
	numid=2, name='loopback debug'
			value=On, enum=Off On
			
# 2.后台播放音频
~# fork aplay /data/test.wav -D hw:snddaudio0

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   3
rate:       16000
bits:       16
align:      6
data size:  0

# 3.执行录音操作
~# arecord /data/test.wav -D hw:snddaudio0

card:          hw:snddaudio0
period_size:   1024
buffer_size:   4096
please set capture duration..
please wait...writing data(0 bytes) into /data/test.wav 
write finish...

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   3
rate:       16000
bits:       16
align:      6
data size:  0

S/PDIF

S/PDIF 数字音频接口

驱动特性

• 支持多种采样率格式
  • 播放：22.05~192kHz
  • 录音：22.05~192kHz
• 支持多通道播放和录音
  • 播放：1~2
  • 录音：1~2
• 支持 16/20/24/32bit 数据精度（硬件支持 16/20/24bit）
• 支持 loopback 回环模式
• 支持同时 playback 和 capture (全双工模式)
• 支持 IEC-60958 协议
• 支持 IEC-61937 协议
• 支持多声卡同源播放
• 支持透传播放

音频通路

1. 播放通路

graph TD;
	Playback-->SPDIF-DOUT

2. 录音通路

graph TD;
	SPDIF-DIN-->Capture

驱动配置

驱动配置在 menuconfig 中在下列位置

Drivers Options --->
	soc related device drivers --->
		SOUND Devices --->
			[*] Sound card support
				Platform(Audio Interface) drivers --->
					[*] Allwinner SPDIF Support

配置项说明

• Allwinner SPDIF Support
  • SPDIF 模块

声卡控件

控件列表：

Card Name:sndspdif.
numid=0, name='spdif audio format function'
	value=PCM, enum=PCM DTS
numid=1, name='spdif rx data type'
	value=IEC-60958, enum=IEC-60958 IEC-61937 numid=2, name='spdif audio hub mode'
	value=Disabled, enum=Disabled Enabled
numid=3, name='sunxi spdif loopback debug'
	value=0, min=0, max=1

控件名称	功能	数值
spdif audio format function	设置音频数据格式	PCM DTS
spdif rx data type	设置传输协议	IEC-60958 IEC-61937
spdif audio hub mode	同源输出开关	Disabled : Enabled
sunxi spdif loopback debug	内部回录开关	0：关闭 1：打开

使用方法

播放

# 播放音频
~# aplay /data/test.wav -D hw:sndspdif

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   2
rate:       16000
bits:       16
align:      4
data size:  320000

DMIC

双/立体声数字麦克风接口。

驱动特性

• 支持多种采样率格式
  • 8~48kHz
• 支持多通道录音
  • channels：1~8
• 支持16/24bit 数据精度
• 支持硬件HPF 算法
• 支持多声卡同步录音

音频通路

1. 录音流

graph TD;
	DMIC-DIN-->Capture

驱动配置

驱动配置在 menuconfig 中在下列位置

Drivers Options --->
    soc related device drivers --->
        SOUND Devices --->
            [*] Sound card support
                Platform(Audio Interface) drivers --->
                	[*] Allwinner DMIC Support

配置项说明

• Allwinner DMIC Support
  • DMIC 模块

使用方法

# 录音
~# arecord /data/test.wav -D hw:snddmic -c 2 -r 16000 -d 5 -p 320 -b 1280

card:          hw:snddmic
period_size:   320
buffer_size:   1280
malloc rest=   320000
please set capture duration..
please wait...writing data(0 bytes) into /data/test.wav 
write finish...

riffType:   RIFF
waveType:   WAVE
channels:   2
rate:       16000
bits:       16
align:      4
data size:  320000

MAD

麦克风激活检测(Microphone Activity Detection，MAD)，用于语音唤醒方案

驱动特性

• 支持AudioCodec、DMIC 音频传输接口；
• 支持16kHz, 48kHz 采样率，固定16bit；
• 支持一块64KB 的SRAM，可用于保存音频数据；
• 支持基于能量识别的语音检测模块LPSD（只支持单通道，16bit 数据，16kHz 采样率）。

音频通路

1. 唤醒状态，正常录音

graph TD;
ADC --> rx_fifo --> DMA --> MEM

2. 进入休眠，语言能量检测

graph TD;
ADC --> rx_fifo --> mad_sram

3. 触发唤醒，继续录音

graph TD;
ADC --> rx_fifo --> DMA --> MEM

驱动配置

驱动配置在 menuconfig 中在下列位置

Drivers Options --->
    soc related device drivers --->
        SOUND Devices --->
            [*] Sound card support
                Platform(Audio Interface) drivers --->
                	[*] Allwinner MAD Support

需要同时使能录音源模块驱动才可正常工作，如录音源为AudioCodec，则需使能AudioCodec 驱动。

声卡控件

?> 以mad 绑定AudioCodec 声卡为例。

控件列表：

Card Name:audiocodecadc.
	numid=0, name='bind mad function'
		value=unbound, enum=unbound mad_bind
	numid=1, name='lpsd channel sel function'
		value=0th_chan, enum=0th_chan 1st_chan 2nd_chan 3rd_chan 4th_chan 5th_chan 6th_chan 7th_chan
	numid=2, name='mad standby channel sel function'
		value=Zero_Chan, enum=Zero_Chan Two_Chan Three_Chan Four_Chan
	numid=3, name='mad standby control'
		value=RESUME, enum=RESUME SUSPEND
	numid=4, name='MIC1 volume'
		value=31, min=0, max=31
	numid=5, name='MIC2 volume'
		value=31, min=0, max=31
	numid=6, name='MIC3 volume'
		value=31, min=0, max=31
	numid=7, name='MIC1 switch'
		value=on, enum=off on
	numid=8, name='MIC2 switch'
		value=on, enum=off on
	numid=9, name='MIC3 switch'
		value=on, enum=off on

如上，控件0-3 为mad 模块控件，控件4-9 为AudioCodec 模块控件。

控件名称	功能	数值
bind mad function	是否绑定 MAD 功能	0: 不绑定; 1: 绑定
lpsd channel sel Function	选择作为能量唤醒的通道	0: 通道 0; 1: 通道 1;
mad_standby channel sel Function	设定休眠时 mad 录音通道数	Zero_Chan: 实际录音通道
mad standby control	休眠测试使用	Two_Chan: 只录制两通道Off;On

使用方法

语音唤醒

安静环境下，开启录音后进入休眠暂停录音，此时外界制造音量较大的声音，mad 模块触发唤醒
cpu，并自动继续录音。

1. 录音前控件设置

假设使用AudioCodec 模块MIC1 单通道作为能量能量唤醒通道。

~# amixer -c 0 set "bind mad function" 1
~# amixer -c 0 set "lpsd channel sel function" 0
~# amixer -c 0 set "mad standby channel sel function" 0
~# amixer -c 0 set "MIC2 switch" 0
~# amixer -c 0 set "MIC3 switch" 0

2. 开启录音

# 录音参数为单通道、16kHz采样率、16bit。
~# fork arecord -D hw:audiocodecadc -c 1 -r 16000 -d 20 -p 320 -b 1280 /data/test.wav

3. 进入休眠

# 如使用休眠测试命令进入休眠，此时arecord 录音将被暂停
~# rpccli arm standby

4. 外界声音唤醒

制造较大音量的外界声音，系统唤醒，并自动恢复arecord 录音，查看录音文件可录到外界唤醒声音。

语音唤醒能量唤醒阈值参数

语音唤醒能量唤醒阈值参数能量唤醒模块lpsd，识别能量主要有两个方向，瞬时能量和累计能量（前者比如是关门声，后者比如是不断说话）能量检测参数配置在 lichee/rtos-hal/hal/source/sound/platform/sunximad.c 修改。

参数名称	功能	可设范围	推荐值
lpsd_th	累积语音能量检测阈值	0x0 - 0xFFFF	1200
lpsd_rrun	语音能量检测开始时间	0x0 - 0xFF	145
lpsd_rstop	语音能量检测结束时间	0x0 - 0xFF	170

• 瞬时能量检测参数，主要是 lpsd_rrun 和 lpsd_rstop。

  • 一般只对 stop 值进行修改;

  • 如果录音数据经常缺少唤醒词的第一个字，则可以尝试降低 stop 值，可以有效提高唤醒词数据的完整性。但同时会提高误唤醒率，环境噪音也会很容易触发能量检测，唤醒系统;

  • 如果想要降低误唤醒率 (环境噪音造成唤醒)，则可以尝试提高 stop 值。同样的，这会导致一些唤醒词录音数据不完整，例如一些音量较低，音调较低的语料;

  • 唤醒词识别率以及误唤醒率无法同时兼得，客户需要根据实际需求、场景，权衡配置参数;

• 累积能量检测参数，主要是 lpsd_th。

  • 建议使用默认值 1200，建议修改范围 50~1200。

模块接口说明

源文件列表

1. platform 层

lichee/rtos-hal/hal/source/sound/platform .
├── Kconfig
├── Makefile
├── objects.mk
├── sun8iw19-daudio.c
├── sunxi-daudio.c           # platform 层 –> I2S/PCM，负责 I2S/PCM 模块硬件参数、DMA 相关配置。
├── sunxi-daudio.h           # platform 层 –> I2S/PCM，负责 I2S/PCM 模块硬件参数、DMA 相关配置。
├── sunxi-dmic.c
├── sunxi-dmic.h
├── sunxi-dummy-cpudai.c     # platform 层 –> AudioCodec，负责 AudioCodec 模块 DMA 相关配置。
├── sunxi-mad.c
├── sunxi-mad.h
├── sunxi-pcm.c              # platform 层 –> 公共部分，负责音频流传输，使用 DMA 方式，提供注册 platform 设备的公共函数。
├── sunxi-pcm.h              # platform 层 –> 公共部分，负责音频流传输，使用 DMA 方式，提供注册 platform 设备的公共函数。
├── sunxi-spdif.c            # platform 层 –> SPDIF，负责 SPDIF 模块硬件参数、DMA 相关配置。
├── sunxi-spdif.h            # platform 层 –> SPDIF，负责 SPDIF 模块硬件参数、DMA 相关配置。
├── platforms
    ├── daudio-sun20iw2.h    # platform 层 –> DMIC、SPDIF、DAUDIO 时钟框架代码
    ├── dmic-sun20iw2.h      # platform 层 –> DMIC、SPDIF、DAUDIO 时钟框架代码
    ├── mad-sun20iw2.c       # platform 层 –> DMIC、SPDIF、DAUDIO 时钟框架代码
    ├── mad-sun20iw2.h       # platform 层 –> DMIC、SPDIF、DAUDIO 时钟框架代码
    ├── spdif-sun20iw2.h     # platform 层 –> DMIC、SPDIF、DAUDIO 时钟框架代码

2. codec 层

lichee/rtos-hal/hal/source/sound/codecs .
├── ac101s.c               # codec 层 –> AC101s codec
├── ac101s.h               # codec 层 –> AC101s codec
├── dummy_codec.c          
├── sun20iw2-codec-adc.c   # codec 层 –> AudioCodec，负责 AudioCodec 模块硬件参数配置
├── sun20iw2-codec.c       # codec 层 –> AudioCodec，负责 AudioCodec 模块硬件参数配置
├── sun20iw2-codec-dac.c   # codec 层 –> AudioCodec，负责 AudioCodec 模块硬件参数配置
├── sun20iw2-codec.h       # codec 层 –> AudioCodec，负责 AudioCodec 模块硬件参数配置
├── sunxi-codec.h          # codec 层 –> 公共部分
├── sunxi_rw_func.c

3. machine 层

lichee/rtos/projects/xxx/src .
├── card_default.c         # 负责 platform 层和 codec 层绑定。

软件框图

关键数据结构

pcm 数据类结构体

1. sunxi_dma_params

定义audio DAI DMA 相关参数。

struct sunxi_dma_params {
	char *name;
	dma_addr_t dma_addr;
	uint32_t src_maxburst;
	uint32_t dst_maxburst;
	uint8_t dma_drq_type_num;
};

2. platform 类结构体

• DAUDIO

I2S/PCM 模块总结构体，包含基础平台资源、特定功能私有参数

struct sunxi_daudio_info {
	struct snd_platform *platform;
	struct sunxi_daudio_clk clk;
	struct daudio_pinctrl *pinctrl;
	uint8_t pinctrl_num;
	struct pa_config *pa_cfg;
	uint8_t pa_cfg_num;

	struct sunxi_daudio_param param;
	struct sunxi_dma_params playback_dma_param;
	struct sunxi_dma_params capture_dma_param;

	uint8_t global_enable;
	unsigned int hub_mode;
	bool playback_en;
	bool capture_en;
	int asrc_en;
};

• SPDIF

/* 用于描述引脚*/
typedef struct {
    gpio_pin_t gpio;
    unsigned int mux;
} spdif_gpio;

/* 用于描述SPDIF 引脚*/
typedef struct {
    spdif_gpio out;
    spdif_gpio in;
} spdif_gpio_t;

/* 包含了DMA 相关参数以及时钟结构体*/
struct sunxi_spdif {
    struct sunxi_dma_params playback_dma_param;
    struct sunxi_dma_params capture_dma_param;
    struct sunxi_spdif_clk clk;
};

• DMIC

/* 用于描述引脚*/
typedef struct {
    gpio_pin_t gpio;
    int mux;
} dmic_gpio;

/* 用于描述DMIC 引脚*/
typedef struct {
    dmic_gpio clk;
    dmic_gpio din0;
    dmic_gpio din1;
    dmic_gpio din2;
    dmic_gpio din3;
} dmic_gpio_t;

/* 用于描述DMIC 采样率*/
struct dmic_rate {
    unsigned int samplerate;
    unsigned int rate_bit;
};

/* 包含了DMA 相关参数，通道数以及时钟结构体*/
struct sunxi_dmic {
    struct sunxi_dma_params capture_dma_param;
    u32 chanmap;
    struct sunxi_dmic_clk clk;
};

codec 类结构体

AudioCodec

AudioCodec 模块总结构体，包含基础平台资源、特定功能私有参数

struct sunxi_codec_info {
	struct snd_codec *codec;

	void *codec_base_addr;
	struct sunxi_codec_clk clk;
	struct sunxi_codec_param param;

#ifdef CONFIG_SND_PLATFORM_SUNXI_MAD
	int capturing;
	struct sunxi_mad_priv mad_priv;
#endif
};

软件重要接口

仅说明自定义软件接口，alsa 框架内部接口不做说明。

pcm 相关接口

创建 pcm 设备

函数原型：

int sunxi_pcm_new(struct snd_pcm *pcm)

参数:

• pcm: pcm设备信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

释放 pcm 设备

函数原型

void sunxi_pcm_free_dma_buffer(struct snd_pcm *pcm, int stream)

参数:

• pcm: pcm设备信息
• stream: pcm 流信息

返回值: 无

开启 pcm 设备

函数原型:

int sunxi_pcm_open(struct snd_pcm_substream *substream)

参数:

• substream: pcm 子流信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置 pcm 设备参数

函数原型:

int sunxi_pcm_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• params: pcm 硬件参数

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

触发 pcm 设备运行

函数原型:

int sunxi_pcm_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• cmd: 触发命令

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

获取 pcm 设备帧点

函数原型:

snd_pcm_uframes_t snd_dmaengine_pcm_pointer(struct snd_pcm_substream *substream)

参数:

• substream: pcm 子流信息

返回值:

• snd_pcm_uframes_t：当前DMA 缓冲指针

Platform 层接口

AudioCodec接口

初始化 DMA 参数

函数原型:

int sunxi_cpudai_platform_probe(struct snd_platform *platform)

参数:

• platform: platform 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

更新设置 DMA 参数

函数原型:

int sunxi_cpudai_startup(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

I2S/PCM接口

I2S/PCM 模块休眠（保存寄存器、关闭时钟）

函数原型:

int sunxi_daudio_suspend(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数:

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

I2S/PCM 模块唤醒（开启时钟、初始化模块、恢复寄存器）

函数原型:

int sunxi_daudio_resume(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数:

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块BCLK 分频系数

函数原型:

int sunxi_daudio_set_clkdiv(struct snd_dai *dai, int clk_id, int clk_div)

参数:

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• clk_div: clk 分频系数

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块工作时钟

函数原型:

int sunxi_daudio_set_sysclk(struct snd_dai *dai, int clk_id, unsigned int freq, int dir)

参数:

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• freq: 时钟频率
• dir: 时钟输出方向

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块I2S 格式

函数原型:

int sunxi_daudio_set_fmt(struct snd_dai *dai, unsigned int fmt)

参数:

• dai: cpu dai 信息
• fmt: I2S 格式信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块开启工作资源(DMA 参数、组件功能等)

函数原型:

int sunxi_daudio_startup(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块硬件参数

函数原型:

int sunxi_daudio_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• params: 硬件参数
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

清除模块fifo

函数原型:

int sunxi_daudio_prepare(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

触发模块工作

函数原型:

int sunxi_daudio_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• cmd: 触发命令
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块关闭工作资源(组件功能等)

函数原型:

void sunxi_daudio_shutdown(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数:

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

SPDIF

初始化cpu dai (DMA、模块寄存器)

函数原型:

int sunxi_spdif_dai_probe(struct snd_dai *dai)

参数:

• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

模块休眠（保存寄存器、关闭时钟）

函数原型:

int sunxi_spdif_suspend(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

模块唤醒（开启时钟、初始化模块、恢复寄存器）

函数原型:

int sunxi_spdif_resume(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块分频系数

函数原型：

int sunxi_spdif_set_clkdiv(struct snd_dai *dai, int clk_id, int clk_div)

参数：

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• clk_div: clk 分频系数

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块工作时钟

函数原型：

int sunxi_spdif_set_sysclk(struct snd_dai *dai, int clk_id, unsigned int freq, int dir)

参数：

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• freq: 时钟频率
• dir: 时钟输出方向

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块开启工作资源(DMA 参数、组件功能等)

函数原型：

int sunxi_spdif_startup(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块硬件参数

函数原型：

int sunxi_spdif_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• params: 硬件参数
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

清除模块fifo，清除中断

函数原型：

int sunxi_spdif_prepare(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

触发模块工作

函数原型：

int sunxi_spdif_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• cmd: 触发命令
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

DMIC

初始化cpu dai (DMA、模块寄存器)

函数原型：

int sunxi_dmic_dai_probe(struct snd_dai *dai)

参数：

• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

模块休眠（保存寄存器、关闭时钟）

函数原型：

int sunxi_dmic_suspend(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

模块唤醒（开启时钟、恢复寄存器）

函数原型：

int sunxi_dmic_resume(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块 pll clk

函数原型：

int sunxi_dmic_set_sysclk(struct snd_dai *dai, int clk_id, unsigned int freq, int dir)

参数：

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• freq: 时钟频率
• dir: 时钟输出方向

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块开启工作资源(DMA 参数、组件功能等)

函数原型：

int sunxi_dmic_startup(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块硬件参数

函数原型：

int sunxi_dmic_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• params: 硬件参数
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

清除模块 fifo，清除中断

函数原型：

int sunxi_dmic_prepare(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

触发模块工作

函数原型：

int sunxi_dmic_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• cmd: 触发命令
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

Codec 层

AudioCodec(ADC/DAC)

模块休眠（保存寄存器、关闭时钟）

函数原型：

int sunxi_codec_suspend(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

模块唤醒（开启时钟、恢复寄存器）

函数原型：

int sunxi_codec_resume(struct pm_device *dev, suspend_mode_t mode)

参数：

• dev: 设备信息
• mode: 休眠模式

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块时钟

函数原型：

int sunxi_codec_set_sysclk(struct snd_dai *dai, int clk_id, unsigned int freq, int dir)

参数：

• dai: cpu dai 信息
• clk_id: clk 辅助信息
• freq: 时钟频率
• dir: 时钟输出方向

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

设置模块硬件参数

函数原型：

int sunxi_codec_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• params: 硬件参数
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

清除模块fifo，清除中断

函数原型：

int sunxi_codec_prepare(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_dai *dai)

参数：

• substream: pcm 子流信息
• dai: cpu dai 信息

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

触发模块工作

函数原型：

int sunxi_codec_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd, struct snd_dai *dai)

参数：

• name: 声卡名称
• codec: codec 设备信息
• platform_type: platform 层设备类型

返回值:

• 0: 成功
• 其他:失败

软件调试接口

模块	接口	命令
DMIC	cmd_dmic_dump	cmd_dmic_dump
SPDIF	cmd_spdif_dump	cmd_spdif_dump
DAUDIO	cmd_daudio_dump	cmd_daudio_dump