【FAQ】全志R329如何解决在Audiocodec使用S24_LE格式进行录音时产生的软件分析波形异常问题？

[q1215200171]

问题背景

硬件：R329
软件：Tina
内核:Linux-4.9

问题描述

使用Audiocodec进行录音，格式S24_LE，录制的.wav波形在某些软件中异常

arecord -D hw:audiocodec -f S24_LE -r 16000 -c 2 -d10 /tmp/test3_S24_LE.wav

需要放大很多倍才能看到声音波形

问题分析

1.R329的Audiocodec用于录音的ADC只支持16bit和20bit的采样精度。采样后的数字信号会存放到RX_FIFO中，RX_FIFO的大小为256*20-bit，其他平台可以在User Manual确认支持的采样精度，从而判断是否会有这个问题产生

2.RX_DATA是一个32位的寄存器，保存的是从RX_FIFO获取的一个channel的样本数据，当使用arecord进行录音时，RX_DATA中的值会经DMA搬至内存，最后保存到.wav中

其中RX_DATA有四种模式去获取RX_FIFO的数据，S24_LE和S32_LE均采用20-bit mode0

当设置了20bit采样精度时，对应的两种模式如下图所示：

3.先说明一下S24_LE和S32_LE这两种格式的区别

S24_LE指有符号整型，范围是-2^23 ~ ((2^23) - 1)，有效数据在低24位
S32_LE指有符号整型，范围是-2^31 ~ ((2^31) - 1)，有效数据在高24位

LSB                           MSB
         1st byte  2nd byte  3rd byte  4th byte   alignment
S32_LE:   00000000  xxxxxxxx  xxxxxxxx  xxxxxxxx   32 bits
S24_LE:   xxxxxxxx  xxxxxxxx  xxxxxxxx  00000000   32 bits
S24_3LE:  xxxxxxxx  xxxxxxxx  xxxxxxxx             24 bits

4.在驱动程序中，S24_LE和S32_LE虽然都支持，但他们两者都是使用20-bit的mode0，这导致这两种格式保存到文件中的数据排布是一致的，但生成的wav头信息中的采样位数则不一样，从下图可以看出两者的差异

S32_LE的wav文件信息:

若软件以S32_LE进行解析，以上红框的数据变为0x0f80f0，依然可以保留全部有效数据

S24_LE的wav文件信息:

若软件以S24_LE进行解析，以上红框的数据变为0x55f000，便会丢失一部分数据

解决方案

总结原因就是audiocodec的采样精度只支持16和20bit，因此PCM格式中S24_LE虽然也支持，但硬件的特性使驱动并不能做到很好的适配，若软件以标准S24_LE格式进行分析，则会丢失高位的有效数据，这取决于软件如何对数据进行分析，解决方法有以下三种

• 使用audiocodec时，使用-f S32_LE，修改wav头信息中的采样位数位32，这对大部分软件都有效

arecord -D hw:-f S32_LE -r 16000 -c 2 -d10 /tmp/test32.wav

• 如果必须使用S24_LE格式进行录音，可以选择其他支持24bit采样的音频接口，如I2S等
• 假如必须使用audiocodec声卡，S24_LE格式进行录音，可以自行调整RX_DATA寄存器的模式，结合RX_DATA寄存器中实际的有效数据分布，自己开发软件进行数据分析
  如果有分析和处理音频数据的需求，可以参考以上思路，结合RX_DATA寄存器去调整