跳到主要内容

Audio

1. 概述​

1.1 Rockchip 音频特性​

本小节描述 RK 平台的音频特性，如表 1-1 所示： alt text

表 1-1 Rockchip Audio 特性

1.2 DAI​

本章节主要描述 RK 平台数字音频接口支持情况。

1.2.1 I2S​

RK 平台有两种 I2S 控制器：I2S 和 I2S-TDM。I2S 控制器支持 I2S, PCM 协议；I2S-TDM 控制器支持 I2S, PCM, TDM 协议。

1.2.1.1 I2S 控制器 Features​
  • 支持 8 声道 I2S 协议：standard, left justified, right justified
  • 支持 stereo PCM 协议：early, late 1, late 2, late 3
  • 支持 master/slave 模式，模式同时应用于 TX/RX 逻辑
  • 支持 8k ~ 192k 采样率，384k 采样率
  • 支持 16 ~ 32 bits 位宽
  • 支持 MSB/LSB 模式
  • 支持 时钟相位调整
  • 支持 时钟补偿

Note:
384k 采样率需要高精度 clk，可从 MCLK PIN 导入外部高精度 clk 或者采用 slave 模式。
不支持 mono PCM，如有需求，可采用 stereo PCM 传输 mono PCM，有效数据放在 slot 0。
时钟补偿应用于异源系统的时钟补偿，比如 UAC，但有使用条件限制，参考音频时钟补偿章节。

1.2.1.2 I2S-TDM 控制器 Features​

除了支持 I2S 控制器的功能之外，I2S-TDM 控制器新增支持如下功能：

  • 支持 8 slots TDM PCM 协议：normal, left shift mode[0~3]
  • 支持 8 slots TDM I2S 协议：normal, left justified, right justified
  • 支持 slot 位宽可配：16 ~ 32 bits
  • 支持 data line 全映射，可重映射 data line 与 path 的关系
  • 支持 TX/RX 异步模式，独立的时钟，可支持独立的采样率，位宽，协议
  • 支持 TX/RX 同步模式，共享时钟
  • 支持 PCM FSYNC 宽度可配：[1~7] sclk cycle 或 one channel block
  • 支持 I2S FSYNC 宽度可配：half frame / whole frame

Note:
slot 仅支持偶数配置。
TDM I2S 长帧模式下，可支持 16 声道传输。 TDM 协议下，仅使用 path-0，所以物理连接的 PIN 与声道不对应时，请通过 data line 重映射到 path-0。

1.2.1.3 RK 系列芯片 I2S 支持列表​
ChipI2SI2S-TDM
PX30/RK3326I2S1_2CH, I2S2_2CHI2S0_8CH
RK1808I2S1I2S0
RK3036I2S0
RK3066I2S0, I2S1, I2S2
RK312XI2S_8CH, I2S_2CH
RK3188I2S0
RK3288I2S0
RK322XI2S0, I2S1, I2S2
RK3308I2S_2CH_0, I2S_2CH_1 I2S_8CH_0, I2S_8CH_1, I2S_8CH_2, I2S_8CH_3
RK3328I2S0, I2S1, I2S2
RK3368I2S_8CH, I2S_2CH
RK3399I2S0, I2S1, I2S2
RK3568/RK3566I2S0_8CH, I2S1_8CH, I2S2_2CH, I2S3_2CH
RV1108I2S0, I2S1, I2S2
RV1126/RV1109I2S1_2CH, I2S2_2CHI2S0_8CH

1.2.2 PDM​

1.2.2.1 PDM 控制器 Features​

RK 平台支持 PDM 协议的数字麦或者 ADC，具体 Features 如下：

  • 支持 master mode only
  • 支持 最大 8 个 MIC 阵列
  • 支持 16 ~ 24 bits 位宽
  • 支持 8 ~ 48k 采样率
  • 支持 声道交换
  • 支持 高通滤波：3.79 Hz, 60 Hz, 243 Hz, 493 Hz
  • 支持 存储对齐：左对齐， 右对齐
  • 支持 data line 全映射
  • 支持 时钟相位调整
  • 支持 时钟补偿

Note: 存储对齐仅对于位宽大于16 bits 的格式，大于16 bits 的格式，数据按 word 存储，默认低位补0 时钟补偿应用于异源系统的时钟补偿，比如 UAC，但有使用条件限制，参考 音频时钟补偿 章节 data line 全映射功能在 RV1126 及后续推出的芯片才支持： RV1126/RV1109, RK3568/RK3566...

1.2.2.2 RK 系列芯片 PDM 支持列表​
ChipNameMax ChannelVersion
PX30/RK3326PDM8V2
RK1808PDM8V2
RK2108PDM4V3
RK3308PDM_8CH8V2
RK3328PDM8V1
RK3568/RK3566PDM8V3
RV1126/RV1109PDM8V3

版本描述

VersionDescription
V11. 支持标准模式，对应时钟：2.048/2.822/3.072 MHz。
V21. 新增小数分频。
2. 新增存储对齐模式。
V3BUG FIX:
1. 修正 HPF 使能情况下，输入信号幅度接近 0 db 时，符号位溢出问题。
2. 修正通带内纹波一致性问题，新版本通带纹波小于 0.1 db。
3. 修正混叠问题。
Features:
1. 新增低功耗模式，对应时钟 1.024/1.411/1.536 MHz。
2. 新增高性能模式，对应时钟 4.096/5.644/6.144 MHz。

1.2.3 DCODEC​

RK 平台支持数字 CODEC 接口，可对接支持该协议的模拟 CODEC，比如 RK812，组合成完整 CODEC。另外，控制器工作于 DSM 模式时，可驱动外部 PA，满足普通音质产品需求，节省成本。

  • 支持 3 声道 ADC
  • 支持 stereo DAC
  • 支持 异步模式：播放和录音采样率可不同。
  • 支持 同步模式：播放和录音采样率必须相同。
  • 支持 PGA / ALC
  • 支持 DSM 输出，直驱 PA
  • 支持 高通滤波

1.2.4 VAD​

语音活性检测 (Voice Activity Detection)，VAD 接收来自 DAI 的数据，处理统计分析，达到预设阈值时，触发中断，唤醒系统。简要数据流图如图 1-1 所示：

图 1-1 RK VAD 数据流

RK VAD 数据流

  1. 系统休眠时，DAI -> VAD -> SRAM 保持工作，VAD 持续的接收数据，滤波，噪声自学习，音频数据存储在 SRAM 循环 Buffer 中。
  2. VAD 检测到声音超过预设阈值时，产生中断唤醒 CPU，CPU 关闭 VAD，VAD 关闭时，数据流自动切换 DMAC 通路，即：DAI -> DMAC -> DDR -> CPU 标准录音路径。
  3. CPU 将 SRAM 中的数据无缝填充到录音 Buffer 中，数据处理对用户态透明。
  4. 唤醒后，ASR 程序对录取的数据做分析处理，关键词检测等。

1.2.5 SPDIF​

RK 平台支持 SPDIF Transmitter 接口协议，特别的，RK3308 还支持 SPDIF Receiver。

  • 支持 16 ~ 24 bits 位宽
  • 支持 192k 采样率
  • 支持 stereo uncompressed audio，即 LPCM
  • 支持 5.1 / 7.1 compressed audio，比如：DD, DD+
  • 支持 Optical, Coaxial

Note:
192k 采样率输出的时候，需要配套支持 192k 的 Optical 器件。

1.3 Combo DAI​

RK 平台支持任意 DAI 的组合使用，重组 DAI 生成 Combo DAI，如图 1-2 所示：

alt text

2. Audio 驱动开发​

本章节描述 RK 平台音频支持情况，驱动开发及调试。

2.1 声卡基本构成​

本小节介绍声卡的基本构成，如图 2-1 所示：

alt text 图 2-1 ALSA 声卡构成

DAI: Digital Audio Interface.
MACHINE: Link dai and codec to be a new sound card.
DMAENGINE: Transfer data between memory and dai's fifo.

通常情况下，基于发布的 SDK 添加一个声卡，仅需要移植或者编写 codec 驱动即可，个别情况下需要添加 machine 驱动，详见 Machine 驱动开发章节。

2.2 代码清单​

代码清单及描述如下所示：

kernel/sound/soc/rockchip$ tree -I "*.o|*.h"
.
├── rk3288_hdmi_analog.c
├── rk3399_gru_sound.c
├── rockchip_audio_pwm.c /* low quality audio out by driving pa */
├── rockchip_cdndp.c
├── rockchip_da7219.c
├── rockchip_hdmi_analog.c /* hdmi and codec share the same i2s */
├── rockchip_hdmi_dp.c /* hdmi and dp share the same i2s */
├── rockchip_i2s.c /* old i2s which support i2s/pcm */
├── rockchip_i2s_tdm.c /* new i2s-tdm which support i2s/pcm/tdm */
├── rockchip_max98090.c
├── rockchip_multicodecs.c /* support multi-streaming */
├── rockchip_multi_dais.c /* support combo-dais */
├── rockchip_multi_dais_pcm.c /* co-work with combo-dais */
├── rockchip_pcm.c /* audio data flow and control */
├── rockchip_pdm.c /* pdm dai driver */
├── rockchip_rt5645.c
├── rockchip_rt5651.c
├── rockchip_spdif.c /* spdif tx dai driver */
├── rockchip_spdifrx.c /* spdif rx dai driver */
├── rockchip_vad.c /* voice activity detection driver */
├── vad_preprocess_arm64.S /* vad preprocess algorithm for arm64 */
├── vad_preprocess_arm.S /* vad preprocess algorithm for arm32 */
└── vad_preprocess_thumb.S /* vad preprocess algorithm for thumb */
kernel/sound/soc/codecs$ tree -P "rk*.c|h*.c|d*.c"
.
├── dmic.c /* driver for dmic, e.g. i2s dmics, pdm dmics */
├── dummy-codec.c /* driver for dmic, direct, none-codec */
├── hdac_hdmi.c
├── hdmi-codec.c /* hdmi codec driver */
├── rk1000_codec.c
├── rk312x_codec.c /* internal codec */
├── rk3228_codec.c /* internal codec */
├── rk3308_codec.c /* internal codec 8ch adc */
├── rk3328_codec.c /* internal codec */
├── rk817_codec.c /* codec in rk817 pmic ic */
└── rk_codec_digital.c /* link with external analog part, e.g. rk812. */

2.3 DAI 驱动开发​

发布的 SDK 里 DAI 的驱动都已经完成，开发者只需要根据应用场景配置属性启用相应功能。

2.3.1 I2S​

2.3.1.1 协议格式设置​

协议格式设置通过 Machine Driver 解析 DTS，然后调用 set_fmt API 设置控制器的协议格式，Simple Card 请参照 Simple Card 章节。

2.3.1.2 master / slave 设置​

master / slave 设置通过 Machine Driver 解析 DTS，然后调用 set_fmt API 设置控制器的协议格式，Simple Card 请参照 Simple Card 章节。

2.3.1.3 时钟相位反相设置​

时钟相位反相通过 Machine Driver 解析 DTS，然后调用 set_fmt API 设置控制器的协议格式，Simple Card 请参照 Simple Card 章节。

2.3.1.4 bclk-fs 设置​
PropertyValueDescription
rockchip,bclk-fsint默认情况下，bclk 为采样率的64倍

示例：bclk 为采样率的 32 倍

&i2s0 {
    rockchip,bclk-fs = <32>;
};
2.3.1.5 高精度时钟设置​
PropertyValueDescription
rockchip,mclk-calibrateboolean支持高精度时钟，且支持时钟补偿，具体使用参照 音频时钟补偿
2.3.1.6 其他​
PropertyValueDescription
rockchip,no-dmaengineboolean不绑定 dmaengine，具体使用参照 Combo DAI 驱动开发
rockchip,playback-onlyboolean只支持播放功能，仅注册 TX DMA
rockchip,capture-onlyboolean只支持录音功能，仅注册 RX DMA

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip-i2s.txt

2.3.2 I2S-TDM​

除了支持 I2S 控制器的功能之外，I2S-TDM 控制器新增支持如下功能：

2.3.2.1 TX/RX 时钟共享设置​
PropertyValueDescription
rockchip,clk-trcm0TX/RX 逻辑独立，使用各自的时钟，IO 上有两组时钟
rockchip,clk-trcm1TX/RX 逻辑同步，共享 TX 的时钟，IO上只有 TX 的时钟
rockchip,clk-trcm2TX/TX/RX 逻辑同步，共享 RX 的时钟， IO 上只有 RX 的时钟

示例：设置为共享 TX 时钟模式

&i2s0 {
    rockchip,clk-trcm = <1>;
};
2.3.2.2 data line 全映射设置​

硬件可接任意 data line，配置对应属性修正声道顺序。

PropertyValueDescription
rockchip,i2s-tx-route<int int int int>默认为正序：SDO0 SDO1 SDO2 SDO3
rockchip,i2s-rx-route<int int int int>默认为正序：SDI0 SDI1 SDI2 SDI3

示例：播放声道顺序为 “SDO3 | SDO2 | SDO1 | SDO0" 排列

&i2s0 {
    rockchip,i2s-tx-route = <3 2 1 0>;
};
2.3.2.3 TDM 半帧模式设置​
PropertyValueDescription
rockchip,tdm-fsync-half-framebooleanTDM I2S 模式下，帧时钟支持半帧和长帧格式，默认长帧

示例：半帧格式

&i2s0 {
    rockchip,tdm-fsync-half-frame;
};
2.3.2.4 TDM slot 参数设置​

驱动已经实现 set_tdm_slot 接口，Machine Driver 解析 DTS 属性，然后调用 set_tdm_slot API 设置控制器对应参数。Simple Card 请参照 Simple Card 章节。

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,i2s-tdm.txt

2.3.3 PDM​

2.3.3.1 data line 全映射设置​

硬件可接任意 data line，配置对应属性修正声道顺序。

PropertyValueDescription
rockchip,path-map<int int int int>默认为正序：SDI0 SDI1 SDI2 SDI3

示例：录音声道顺序为 “SDI3 | SDI2 | SDI1 | SDI0" 排列

&i2s0 {
    rockchip,i2s-tx-route = <3 2 1 0>;
};
2.3.3.2 高精度时钟设置​
PropertyValueDescription
rockchip,mclk-calibratboolean支持高精度时钟，且支持时钟补偿，具体使用参照 音频时钟补偿
2.3.3.3 其他​
PropertyValueDescription
rockchip,no-dmaengineboolean不绑定 dmaengine，具体使用参照 Combo DAI 驱动开发

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,pdm.txt

2.3.4 DCODEC​

2.3.4.1 时钟同步模式设置​
PropertyValueDescription
rockchip,clk-sync-modeboolean默认为时钟异步模式，即 ADC/DAC 时钟独立

示例：设置为时钟同步模式，共享 ADC 时钟

&dig_acodec {
    rockchip,clk-sync-mode;
};
2.3.4.2 DSM 输出模式设置​
PropertyValueDescription
rockchip,pwm-output-modeboolean外接 RC，直驱 PA

示例：设置为 DSM PWM 输出模式，IOMUX 切换为 PWM 差分输出

&dig_acodec {
    rockchip,pwm-output-mode;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&audiopwmoutdiff_pins>;
};

alt text

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,codec-digital.txt

2.3.5 VAD​

2.3.5.1 音频源设置​
PropertyValueDescription
rockchip,audio-srcphandle设置用于语音检测的音频源

用于语音检测的音频源来自于 DAI，不同的芯片支持的音频源不同，如下表所示：

芯片音频源
RK1808I2S0, I2S1, PDM
RK3308I2S_8CH_0, I2S_8CH_1, I2S_8CH_2, I2S_8CH_3, PDM_8CH
RK3568/RK3566I2S1_8CH, I2S2_2CH, I2S3_2CH

示例：RK3308 上 VAD 使用 PDM_8CH 阵列麦 作为音频源

&vad {
    rockchip,audio-src = <&pdm_8ch>;
};

2.3.5.1 VAD 配置​

PropertyValueDescription
rockchip,det-channelint设置用于检测的声道，默认声道0

2.3.5.2 检测声道设置​

示例：RK3308 上 VAD 使用阵列麦2作为检测声道

&vad {
    rockchip,det-channel = <2>;
};

2.3.5.3 数据存储模式设置​

PropertyValueDescription
rockchip,mode0VAD 检测到语音信号后才开始缓存音频数据
rockchip,mode1VAD 使能后即开始缓存音频数据
rockchip,mode2VAD 不缓存音频数据

示例：RK3308 上 VAD 使用模式1

&vad {
    rockchip,mode = <1>;
};

Note：为了确保后级 ASR 应用能得到完整的音频数据，建议使用模式1。缓存的数据存储于 sram 的循环 buffer 中，VAD 唤醒系统后，将 sram 的缓存音频合并入音频流中，该部分数据处理对应用程序透明。

2.3.5.4 缓存大小设置​

PropertyValueDescription
rockchip,buffer-time-msint设置 VAD 缓存大小，大小等于：采样率 * 位宽 * 声道 * 时间

示例：缓存设置为100 ms，16k 16bits 8ch 条件下为 204800 bytes

&vad {
    rockchip,buffer-time-ms = <100>;
};

Note：缓存变大，会同等增大后级 ASR 应用的 Latency。且系统 sram 有限，谨慎调整。调整策略为 “保证数据完整性”，即缓存的大小能覆盖 “唤醒-> 应用接管” 时间即可。如果该部分时间过长，请优化该部分时间。

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,vad.txt

2.4 Combo DAI 驱动开发​

2.4.1 sub dai 设置​

PropertyValueDescription
dais<phandle>...sub dai，用于组合成 combo dai。sub dai 需要使用属性
“rockchip,no-dmaengine” 移除关联的 dmaengine，统一由
Combo DAI 框架注册绑定。

示例：将 i2s_8ch_2 和 pdm_8ch 组合成 Combo DAI

&i2s_8ch_2 {
       status = "okay";
       rockchip,no-dmaengine;
};
&pdm_8ch {
       status = "okay";
       rockchip,no-dmaengine;
};
&multi-dais {
       dais = <&i2s_8ch_2>, <&pdm_8ch>;
};

2.4.2 声道映射设置​

PropertyValueDescription
capture,channel-mapping<int ...>每个sub dai 用于组合的录音声道数量
playback,channel-mapping<int ...>每个sub dai 用于组合的播放声道数量

示例：声卡立体声播放，8声道录音（6声道麦 + 2声道回采）

&multi-dais {
    dais = <&i2s_8ch_2>, <&pdm_8ch>;
    capture,channel-mapping = <2 0>;
    playback,channel-mapping = <2 6>;
};

2.4.3 master / slave 设置​

PropertyValueDescription
bitclock-master<int ...>设置提供位时钟的设备，1表示提供时钟，即 master
frame-master<int ...>设置提供帧时钟的设备，1表示提供时钟，即 master

示例1：i2s_8ch_2 和 pdm_8ch 组合成 8 声道录音（回采 + 麦克阵列），i2s_8ch_2 可配置为 master / slave 模式，该例中作为 master，pdm 只有 master 模式。

&multi-dais {
       dais = <&i2s_8ch_2>, <&pdm_8ch>;
       capture,channel-mapping = <2 6>;
       playback,channel-mapping = <2 0>;
       bitclock-master = <1 1>;
       frame-master = <1 1>;
};

示例2：两个 i2s 组合成 16 ch，一个为 master，一个为 slave，外部硬件连线需要将提供时钟的 dai 连接到各 slave dai。

&multi-dais {
       dais = <&i2s_8ch_0>, <&i2s_8ch_1>;
       capture,channel-mapping = <8 8>;
       playback,channel-mapping = <8 8>;
       bitclock-master = <1 0>;
       frame-master = <1 0>;
};

示例3：两个 i2s 组合成 16 ch，都为 slave 模式，时钟由 codec 端提供。

&multi-dais {
       dais = <&i2s_8ch_0>, <&i2s_8ch_1>;
       capture,channel-mapping = <8 8>;
       playback,channel-mapping = <8 8>;
       bitclock-master = <0 0>;
       frame-master = <0 0>;
};

2.4.4 时钟相位反相设置​

PropertyValueDescription
bbitclock-inversion<int ...>1 表示反相 位时钟，即 BCLK
frame-inversion<int ...>1 反相 帧时钟，即 LRCK

示例：将 sub dai 的时钟都取反

&multi-dais {
       dais = <&i2s_8ch_0>, <&i2s_8ch_1>;
       bitclock-inversion = <1 1>;
       frame-inversion = <1 1>;
};

PropertyValueDescription
bitclock-inversionint1 表示反相位时钟，即 BCLK
frame-inversionint1 反相帧时钟，即 LRCK

2.4.5 实例​

示例1：RK3308 PDM 阵列麦 + 立体声回采 + 立体声放音 + VAD 语音检测

multi_dais: multi-dais {
       status = "okay";
       compatible = "rockchip,multi-dais";
       dais = <&i2s_8ch_2>, <&pdm_8ch>;
       capture,channel-mapping = <2 6>;
       playback,channel-mapping = <2 0>;
       bitclock-master = <1 1>;
       frame-master = <1 1>;
       bitclock-inversion = <0 0>;
       frame-inversion = <0 0>;
       rockchip,grf = <&grf>;
};
&i2s_8ch_2 {
       status = "okay";
       rockchip,no-dmaengine;
};
&pdm_8ch {
       status = "okay";
       rockchip,no-dmaengine;
};
vad-sound {
       status = "okay";
       compatible = "rockchip,multicodecs-card";
       rockchip,card-name = "rockchip,rk3308-vad";
       rockchip,cpu = <&multi_dais>;
       rockchip,codec = <&acodec>, <&vad>;
};

示例2：RK3308 SoundBar I2S_8CH_0 + I2S_8CH_1 组合 16 声道输出

&i2s_8ch_0 {
       #sound-dai-cells = <0>;
       rockchip,no-dmaengine;
};
&i2s_8ch_1 {
       #sound-dai-cells = <0>;
       rockchip,no-dmaengine;
       pinctrl-names = "default";
       pinctrl-0 = <&i2s_8ch_1_m0_sdo0
                     &i2s_8ch_1_m0_sdo1_sdi3
                     &i2s_8ch_1_m0_sdo2_sdi2
                     &i2s_8ch_1_m0_sdo3_sdi1
                     &i2s_8ch_1_m0_sdi0>;
};
i2s_16ch_dais: i2s-16ch-dais {
       compatible = "rockchip,rk3308-multi-dais", "rockchip,multi-dais";
       dais = <&i2s_8ch_0>, <&i2s_8ch_1>;
       capture,channel-mapping = <8 8>;
       playback,channel-mapping = <8 8>;
       bitclock-master = <1 0>;
       frame-master = <1 0>;
       rockchip,grf = <&grf>;
};

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,multidais.txt

2.5 CODEC 驱动开发​

请参考内核音频官方文档：Linux Sound Subsystem Documentation

2.6 Machine 驱动开发​

本章节主要结合实例简述声卡添加步骤。

2.6.1 Simple Card​

Simple Card 是 ASoC 通用的 machine driver，可支持大部分标准声卡的添加。

2.6.1.1 协议格式设置​

PropertyValueDescription
simple-audio-card,formatstring设置协议格式
FormatDescription
i2si2s 标准格式
right_ji2s 右对齐格式
left_ji2s 左对齐格式
dsp_apcm delay 1 bit 格式
dsp_bpcm no delay 格式
pdmpdm 格式

示例：设置为 i2s 左对齐格式

audiopwmout_diff: audiopwmout-diff {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,format = "left_j";
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s3_2ch>;
    };
    master: simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dig_acodec>;
    };
};

2.6.1.2 mclk-fs 设置​

PropertyValueDescription
simple-audio-card,mclk-fsint默认情况下，mclk 为采样率的256倍

示例：mclk 为采样率的512倍

audiopwmout_diff: audiopwmout-diff {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,mclk-fs = <512>;
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s3_2ch>;
    };
    master: simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dig_acodec>;
    };
};

2.6.1.3 master / slave 设置​

PropertyValueDescription
simple-audio-card,bitclock-master
phandle设置提供位时钟的设备，默认情况下 DAI 提供
时钟
simple-audio-card,frame-masterphandle设置提供帧时钟的设备，默认情况下 DAI 提供
时钟

示例：DAI 工作于 slave 模式，CODEC 工作于 master 模式

audiopwmout_diff: audiopwmout-diff {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,bitclock-master = <&master>;
    simple-audio-card,frame-master = <&master>;
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s3_2ch>;
    };
    master: simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dig_acodec>;
    };
};

2.6.1.4 时钟相位反相设置​

PropertyValueDescription
simple-audio-card,bitclock-inversionboolean反相 位时钟，即 BCLK
simple-audio-card,frame-inversionboolean 反相 帧时钟，即 LRCK

示例：bclk，lrck 同时反相

audiopwmout_diff: audiopwmout-diff {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,bitclock-inversion;
    simple-audio-card,frame-inversion;
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s3_2ch>;
    };
    simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dig_acodec>;
    };
};

2.6.1.5 TDM slot 参数设置​

PropertyValueDescription
dai-tdm-slot-numint设置 slot 的个数
dai-tdm-slot-widthint设置 slot 的位宽

示例：slot 位宽为 32 bits，8个 slot

i2s-dmic-array {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,mclk-fs = <256>;
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s_8ch_0>;
        dai-tdm-slot-num = <8>;
        dai-tdm-slot-width = <32>;
    };
    simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dummy_codec>;
    };
};

Note：mclk-fs 等于 [ slot num ] * [ slot-width ]，或为其偶数倍。 更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/simple-card.txt

2.6.1.6 声卡添加实例​

  1. 移植或者编写 codec 驱动
sound/soc/codecs/Kconfig
sound/soc/codecs/Makefile
sound/soc/codecs/tas571x.c
sound/soc/codecs/tas571x.h
  1. 使能 CONFIG
CONFIG_SND_SIMPLE_CARD
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_I2S
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_I2S_TDM
CONFIG_SND_SOC_TAS571X
  1. 添加 DTS 声卡节点 根据硬件连接情况，使能对应的 i2s 节点
&i2s_8ch_1 {
    status = "okay";
    #sound-dai-cells = <0>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2s_8ch_1_m0_sclktx
                 &i2s_8ch_1_m0_lrcktx
                 &i2s_8ch_1_m0_sdo0
                 &i2s_8ch_1_m0_mclk>;
};

根据硬件连接情况，在对应 i2c 或者 spi 下添加 codec 节点

&i2c1 {
       clock-frequency = <400000>;
       status = "okay";
       tas5731: tas5731@1a {
               #sound-dai-cells = <0>;
               compatible = "ti,tas5731";
               reg = <0x1a>;
               clocks = <&cru SCLK_I2S1_8CH_TX_OUT>;
               clock-names = "mclk";
               pinctrl-names = "default";
               pinctrl-0 = <&i2s_8ch_1_m0_mclk>;
               pdn-gpios = <&gpio0 RK_PA5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
               reset-gpios = <&gpio1 RK_PA1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
       };
};

添加并使能声卡节点

tas5731_sound: tas5731-sound {
       status = "okay";
       compatible = "simple-audio-card";
       simple-audio-card,format = "i2s";
       simple-audio-card,name = "rockchip,tas5731";
       simple-audio-card,mclk-fs = <256>;
       simple-audio-card,cpu {
               sound-dai = <&i2s_8ch_1>;
       };
       simple-audio-card,codec {
               sound-dai = <&tas5731>;
       };
};

确认声卡创建成功

cat /proc/asound/cards
 0 [rockchiptas5731]: rockchip_tas5731 - rockchip,tas5731

Note: mclk 遵循 “谁使用谁申请” 原则。当 codec 需要使用外部 mclk 时，驱动需要申请并管理 mclk。本例中 codec mclk 来自于 RK3308 的 SCLK_I2S1_8CH_TX_OUT。

2.6.2 Multi Codecs Machine Driver​

当 Simple Card 不满足需求时，则需要编写对应的 Machine Driver。本小节介绍 RK 的 Multi Codecs Machine Driver。应用于 1个 DAI 对应多个 CODEC，或者 Combo DAI 对应多个 CODEC 的场景。 alt text

2.6.2.1 dai / codec 设置​

PropertyValueDescription
rockchip,cpuphandle设置 DAI 设备
rockchip,codecphandle...设置关联的 codecs
示例：i2s0_8ch 同时应用于 codec 和 vad
&sound {
    compatible = "rockchip,multicodecs-card";
    rockchip,cpu = <&i2s0_8ch>;
    rockchip,codec = <&codec>, <&vad>;
};

2.6.2.2 协议格式设置​

PropertyValueDescription
rockchip,formatstring设置协议格式
FormatDescription
i2s i2s标准格式
right_ji2s 右对齐格式
left_ji2s 左对齐格式
dsp_apcm delay 1 bit 格式
dsp_bpcm no delay 格式
pdmpdm 格式

示例：设置为 i2s 左对齐格式

&sound {
       rockchip,format = "left_j";
};

2.6.2.3 mclk-fs 设置​

PropertyValueDescription
rockchip,mclk-fsint默认情况下，mclk 为采样率的256倍

示例：mclk 为采样率的512倍

&sound {
       rockchip,mclk-fs = <512>;
};

2.6.2.4 master / slave 设置​

PropertyValueDescription
rockchip,frame-masterphandle设置提供位时钟的设备，默认情况下 DAI 提供时钟
rockchip,bitclock-masterphandle设置提供帧时钟的设备，默认情况下 DAI 提供时钟

示例：DAI 工作于 slave 模式，CODEC 工作于 master 模式

&sound {
    compatible = "rockchip,multicodecs-card";
    rockchip,frame-master = <&codec>;
    rockchip,bitclock-master = <&codec>;
    rockchip,cpu = <&i2s0_8ch>;
    rockchip,codec = <&codec>, <&vad>;
};

2.6.2.5 时钟相位反相设置​

PropertyValueDescription
rockchip,bitclock-inversionboolean反相位时钟，即 BCLK
rockchip,frame-inversionboolean反相帧时钟，即 LRCK

示例：bclk，lrck 同时反相

&sound {
    compatible = "rockchip,multicodecs-card";
    rockchip,bitclock-inversion;
    rockchip,frame-inversion;
    rockchip,cpu = <&i2s0_8ch>;
    rockchip,codec = <&codec>, <&vad>;
};

2.6.2.6 设置wait-card-locked​

PropertyValueDescription
rockchip,wait-card-lockedint等待特定soundcard的ID注册后再进行注册，确保当前
soundcard的ID排在指定ID之后

示例：希望当前bluetooth-sound注册为card1，需要card0注册了之后当前card才注册。

bluetooth_sound: bluetooth-sound {
    status = "disabled";
    compatible = "rockchip,multicodecs-card";
    rockchip,card-name = "rockchip,rk3308-pcm";
    rockchip,mclk-fs = <128>;
    rockchip,cpu = <&i2s_2ch_0>;
    rockchip,codec = <&dummy_codec>;
    rockchip,format = "dsp_b";
    rockchip,bitclock-inversion = <0>;
    rockchip,wait-card-locked = <0>;
};

2.6.2.7 耳机按键检测/耳机喇叭使能相关配置​

PropertyValueDescription
hp-det-gpiophandle耳机检测pin，通过中断来检测耳机拔插状态
spk-con-gpiophandle功放喇叭控制pin
hp-con-gpiophandle耳机控制pin
io-channelsphandleadc检测通道用来区分3/4段耳机，以及耳机按键
poll-intervalintadc轮询时间间隔。默认100，单位是ms
keyup-threshold-microvoltintadc按键电压
play-pause-keyphandle这里定义了播放暂停按键，可以根据需求定义其他按键
rockchip,audio-routingstring声卡的 routing

示例:

gpio1_d5 低电平插入耳机检测，gpio1_d2使能耳机 ，gpio1_d3 高电平使能喇叭。 adc3 来区分3/4段耳机，同时支持耳机线上的播放暂停按键。 Headphone 对应es8388 的 LROUT1，通过Headphone Power 控制gpio1_d2。 Speaker 对应es8388 的 LROUT2，通过Speaker Power 控制gpio1_d3。 LINPUT 对应es8388 的 Main Mic， RINPUT对应Headset Mic

es8388_sound: es8388-sound {
    status = "okay";
    compatible = "rockchip,multicodecs-card";
    rockchip,card-name = "rockchip-es8388";
    hp-det-gpio = <&gpio1 RK_PD5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    io-channels = <&saradc 3>;
    io-channel-names = "adc-detect";
    keyup-threshold-microvolt = <1800000>;
    poll-interval = <100>;
    spk-con-gpio = <&gpio1 RK_PD3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    hp-con-gpio = <&gpio1 RK_PD2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    rockchip,format = "i2s";
    rockchip,mclk-fs = <256>;
    rockchip,cpu = <&i2s0_8ch>;
    rockchip,codec = <&es8388>;
    rockchip,audio-routing =
        "Headphone", "LOUT1",
        "Headphone", "ROUT1",
        "Speaker", "LOUT2",
        "Speaker", "ROUT2",
        "Headphone", "Headphone Power",
        "Headphone", "Headphone Power",
        "Speaker", "Speaker Power",
        "LINPUT1", "Main Mic",
        "LINPUT2", "Main Mic",
        "RINPUT1", "Headset Mic",
        "RINPUT2", "Headset Mic";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&hp_det>;
    play-pause-key {
        label = "playpause";
        linux,code = <KEY_PLAYPAUSE>;
        press-threshold-microvolt = <2000>;
    };
};

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/devicetree/bindings/sound/rockchip,multicodecs.txt

2.6.3 HDMI Audio​

RK 4.4内核 HDMI 包含两套框架：RK HDMI 框架，DRM 框架，因此，音频也对应两种实现方式。RK 4.19内核版本开始只使用标准 DRM 框架。

示例1：RK3399 RK HDMI 框架音频配置​

dw_hdmi_audio: dw-hdmi-audio {
    compatible = "rockchip,dw-hdmi-audio";
    #sound-dai-cells = <0>;
};
hdmi_sound: hdmi-sound {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,format = "i2s";
    simple-audio-card,mclk-fs = <128>;
    simple-audio-card,name = "rockchip,hdmi";
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s2>;
    };
    simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&dw_hdmi_audio>;
    };
};

示例2：DRM 框架音频配置​

hdmi: hdmi@ff940000 {
    compatible = "rockchip,rk3399-dw-hdmi";
    ……
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    #sound-dai-cells = <0>;
};
hdmi_sound: hdmi-sound {
    compatible = "simple-audio-card";
    simple-audio-card,format = "i2s";
    simple-audio-card,mclk-fs = <128>;
    simple-audio-card,name = "rockchip,hdmi";
    simple-audio-card,cpu {
        sound-dai = <&i2s2>;
    };
    simple-audio-card,codec {
        sound-dai = <&hdmi>;
    };
};

2.7 音频时钟补偿​

RK 平台提供音频时钟微调，用于解决异源系统中音频同步问题，比如：UAC，HDMI IN，BT 语音等，调整范围：± 1000 ppm（parts per million）。

  1. 使能 CONFIG

    CONFIG_ROCKCHIP_CLK_COMPENSATION

  2. 添加 PLL 小数模式频率（时钟微调补偿功能仅在PLL 小数模式下有效），遵循“PLL 为 mclk 的偶数倍”原则。分两类芯片方案描述：

    • 音频独立 PLL 的芯片，只需遵循偶数倍原则即可。比如 RK3308 VPLL0 设置为 1179648000 Hz，VPLL1 设置为 903168000 Hz。

    • 音频和其他模块共享 PLL时，产品需要评估时钟微调对共享模块的影响，分如下两点描述： a. ± 1000 ppm 的调整对模块功能是否有影响，比如：以太网就必须要求精确时钟，而视频编码控制器则没有精确要求。 b. 如果条件a满足，则将 PLL 频率调整到合适的分数频率。比如 RV1126上，既要满足500 MHz 左右的视频编码控制器工作，又要兼容支持 48k 采样率的音频播放支持，选择靠近 500 MHz 的分数 PLL 频率即可，如：491520000 MHz。

      示例： RV1126 CPLL 频率修改为小数频率

            diff --git a/drivers/clk/rockchip/clk-rv1126.c b/drivers/clk/rockchip/clk￾rv1126.c
        index 9ba0bff..1b95aed 100644
        --- a/drivers/clk/rockchip/clk-rv1126.c
        +++ b/drivers/clk/rockchip/clk-rv1126.c
        @@ -74,6 +74,8 @@ static struct rockchip_pll_rate_table rv1126_pll_rates[] = {
              RK3036_PLL_RATE(594000000, 1, 99, 4, 1, 1, 0),
              RK3036_PLL_RATE(504000000, 1, 84, 4, 1, 1, 0),
              RK3036_PLL_RATE(500000000, 1, 125, 6, 1, 1, 0),
        +       RK3036_PLL_RATE(496742400, 1, 124, 6, 1, 0, 3113851),
        +       RK3036_PLL_RATE(491520000, 1, 40, 2, 1, 0, 16106127),

    DTS 配置：仅配置 491520000 Hz，支持 8k, 16k, 24k, 48k, 96k, 192k 采样率

                &cru {
              assigned-clocks =
                      <&pmucru CLK_RTC32K>, <&pmucru PLL_GPLL>,
                      <&pmucru PCLK_PDPMU>, <&cru PLL_CPLL>,
                      <&cru PLL_HPLL>, <&cru ARMCLK>,
                      <&cru ACLK_PDBUS>, <&cru HCLK_PDBUS>,
                      <&cru PCLK_PDBUS>, <&cru ACLK_PDPHP>,
                      <&cru HCLK_PDPHP>, <&cru HCLK_PDAUDIO>,
                      <&cru HCLK_PDCORE_NIU>;
              assigned-clock-rates =
                      <32768>, <1188000000>,
                      <100000000>, <491520000>,
                      <1400000000>, <600000000>,
                      <500000000>, <200000000>,
                      <100000000>, <300000000>,
                      <200000000>, <150000000>,
                      <200000000>;
        };

  3. 使能 DAI 的时钟补偿功能，配置 root pll

    • I2S 控制器
        &i2s1_2ch {
          clocks = <&cru MCLK_I2S1>, <&cru HCLK_I2S1>, <&cru PLL_CPLL>;
          clock-names = "i2s_clk", "i2s_hclk", "i2s_clk_root";
          rockchip,mclk-calibrate;
    };
    • I2S-TDM 控制器
            &i2s0_8ch {
          clocks = <&cru MCLK_I2S0_TX>, <&cru MCLK_I2S0_RX>, <&cru HCLK_I2S0>,
                    <&cru MCLK_I2S0_TX_DIV>, <&cru MCLK_I2S0_RX_DIV>,
                    <&cru PLL_CPLL>, <&cru PLL_CPLL>;
          clock-names = "mclk_tx", "mclk_rx", "hclk",
                        "mclk_tx_src", "mclk_rx_src",
                        "mclk_root0", "mclk_root1";
          rockchip,mclk-calibrate;
    };
    • PDM 控制器
                &pdm {
              status = "okay";
              clocks = <&cru MCLK_PDM>, <&cru HCLK_PDM>, <&cru PLL_CPLL>;
              clock-names = "pdm_clk", "pdm_hclk", "pdm_clk_root";
              rockchip,mclk-calibrate;
        };

  4. 验证功能 功能开启后，可通过 amixer 进行时钟微调。

示例：RV1126 CPLL 频率修改为小数频率

# cat /proc/asound/cards
 0 [rockchiprk809co]: rockchip_rk809- - rockchip,rk809-codec
                     rockchip,rk809-codec
# aplay -D hw:0,0 --period-size=1024 --buffer-size=4096 -f dat /dev/zero &
Playing raw data '/dev/zero' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 48000 Hz, Stereo
# cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | egrep "i2s0|cpll"
pll_cpll                         1       1       0   491519999
 cpll                           6       11       0   491519999
   mclk_i2s0_rx_div             1       1       0   12288000
     mclk_i2s0_rx_mux           1       1       0   12288000
       mclk_i2s0_rx             1       1       0   12288000
     mclk_i2s0_rx_fracdiv       0       0       0   12288000
   mclk_i2s0_tx_div             1       1       0   12288000
     mclk_i2s0_tx_mux           1       1       0   12288000
       mclk_i2s0_tx             2       2       0   12288000
         mclk_i2s0_tx_out2io     2       2       0   12288000
     mclk_i2s0_tx_fracdiv       0       0       0   12288000
# amixer contents
...
numid=3,iface=PCM,name='PCM Clk Compensation In PPM'
 ; type=INTEGER,access=rw------,values=1,min=-1000,max=1000,step=1
 : values=0
# amixer -- cset numid=3 10
numid=3,iface=PCM,name='PCM Clk Compensation In PPM'
 ; type=INTEGER,access=rw------,values=1,min=-1000,max=1000,step=1
 : values=10
# cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | egrep "i2s0|cpll"
pll_cpll                         1       1       0   491524892
 cpll                           6       11       0   491524892
   mclk_i2s0_rx_div             1       1       0   12288123
     mclk_i2s0_rx_mux           1       1       0   12288123
       mclk_i2s0_rx             1       1       0   12288123
     mclk_i2s0_rx_fracdiv       0       0       0   12288123
   mclk_i2s0_tx_div             1       1       0   12288123
     mclk_i2s0_tx_mux           1       1       0   12288123
       mclk_i2s0_tx             2       2       0   12288123
         mclk_i2s0_tx_out2io     2       2       0   12288123
     mclk_i2s0_tx_fracdiv       0       0       0   12288123
# amixer -- cset numid=3 -10
numid=3,iface=PCM,name='PCM Clk Compensation In PPM'
 ; type=INTEGER,access=rw------,values=1,min=-1000,max=1000,step=1
 : values=-10
pll_cpll                         1       1       0   491515106
 cpll                           6       11       0   491515106
   mclk_i2s0_rx_div             1       1       0   12287878
     mclk_i2s0_rx_mux           1       1       0   12287878
       mclk_i2s0_rx             1       1       0   12287878
     mclk_i2s0_rx_fracdiv       0       0       0   12287878
   mclk_i2s0_tx_div             1       1       0   12287878
     mclk_i2s0_tx_mux           1       1       0   12287878
       mclk_i2s0_tx             2       2       0   12287878
         mclk_i2s0_tx_out2io     2       2       0   12287878
     mclk_i2s0_tx_fracdiv       0       0       0   12287878

3. 调试方法​

常用调试工具如图 3-1 所示：

alt text

3.1 硬件仪器​

3.1.1 万用表​

测量硬件供电情况，结合芯片手册确认工作电压正常。RK 端确认 IO domain的电压是否和软件配置一致，CODEC 端确认各路供电是否符合手册要求。

示例：RV1126 EVB，RK817 接在 I2S0 上，CODEC 工作 1.8v；万用表测量硬件电压为 1.8v，如下图所示：

alt text

软件板级 DTS 对应 domain 的配置为 1.8v，如下所示：

&pmu_io_domains {
    status = "okay";
    ...
    vccio7-supply = <&vcc_1v8>;
};

注意：如果硬件供电和软件配置不一致，可能会造成功能异常，芯片损坏等风险。

3.1.2 示波器​

使用示波器测量硬件信号：时钟和数据。测量时钟频率，幅度，占空比，jitter等是否符合协议规范（比如：当工作电压为3.3v，而实际时钟信号只有2v时，导致采集不到数据，原因可能是被外设拉低，或者对地短路，或者软件电压配置不正确等）；抓取时钟和数据信号，结合特定数据pattern，从波形中分析数据（可用逻辑分析仪替代）是否正确；使用触发模式抓取问题现场（比如：断音瞬间 CLK 是否有毛刺或者抖动）。

3.1.3 信号发生器​

可生成特定的波形，比如方波，三角波，正弦波。调试 ADC 时，可使用信号发生器生成正弦波，调试 ADC 的不失真电平等。

3.1.4 AP分析仪​

CODEC 指标测试分析仪，测试数字接口信号，测量模拟信号指标，信噪比，总谐波失真，动态范围等。

3.2 调试命令​

3.2.1 procfs​

通过 proc fs 确认声卡注册成功

# cat /proc/asound/cards
0 [rockchiprk809co]: rockchip_rk809- - rockchip,rk809-codec
                    rockchip,rk809-codec
7 [Loopback       ]: Loopback - Loopback
                    Loopback 1
# ls /dev/snd/
by-path   controlC7 pcmC0D0p pcmC7D0p pcmC7D1p
controlC0 pcmC0D0c   pcmC7D0c pcmC7D1c timer

3.2.2 clk summary​

查询音频时钟，确认时钟设置正确 示例：查询 i2s0 mclk 频率，以及其所在的 pll，结果：mclk 为 12288000 Hz，pll 源为 cpll

# cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | egrep "i2s0|pll"
pll_cpll                     1       1       0   500000000
cpll                         5       10      0   500000000
  mclk_i2s0_rx_div           0       0       0   500000000
    mclk_i2s0_rx_fracdiv     0       0       0   12288000
      mclk_i2s0_rx_mux       0       0       0   12288000
        mclk_i2s0_rx         0       0       0   12288000
  mclk_i2s0_tx_div           1       1       0   500000000
    mclk_i2s0_tx_fracdiv     1       1       0   12288000
      mclk_i2s0_tx_mux       1       1       0   12288000
        mclk_i2s0_tx         1       1       0   12288000
          mclk_i2s0_tx_out2io 2       2       0   12288000

3.2.3 寄存器​

3.2.3.1 io 命令​

通过 io 命令查看修改寄存器（适合 SOC 寄存器查询），配合芯片手册确认配置以及工作状态。

# cat /proc/iomem | grep i2s
ff800000-ff800fff : i2s@ff800000
# io -4 -l 0x40 0xff800000
ff800000: 7200000f 004e000f 10003f3f 00000010
ff800010: 000f0110 01f00000 00000000 00000003
ff800020: 00000000 00000000 00000000 0000001f
ff800030: 00003eff 00003eff 00000303 20150001
3.2.3.2 regmap​

通过 regmap 节点查看寄存器（只读）。

# ls /sys/kernel/debug/regmap/
0-0020-rk817-codec
ff800000.i2s
...
# cat /sys/kernel/debug/regmap/0-0020-rk817-codec/registers
12: 03
13: f4
14: 00
15: ff
16: 00
17: 40
18: 48
19: 00
1a: 00
1b: ff
1c: 00
1d: 00
1e: 02
1f: 00
...

注意：regmap 基于 cache 机制，如果通过 io 命令直接修改寄存器后，regmap 节点不会体现更新后的寄存器，除非驱动将寄存器类型设置为 volatile 或者将 regmap cache 关闭。

示例：关闭 regmap cache，查询到正确寄存器值

# cd /sys/kernel/debug/regmap/ff800000.i2s/
# cat registers /* dump register by regmap */
00: 7200000f
04: 004e000f
08: 10003f3f
0c: XXXXXXXX
10: 000f0010
14: 01f00000
18: XXXXXXXX
1c: 00000000
20: XXXXXXXX
24: XXXXXXXX
2c: XXXXXXXX
30: 00003eff
34: 00003eff
38: 00000303
# io -4 0xff800000 0x0 /* set 0xff800000 to 0 */
# io -4 -l 0x40 0xff800000 /* dump to check value of 0xff800000, now it's 0 */
ff800000: 00000000 004e000f 10003f3f 00000000
ff800010: 000f0010 01f00000 00000000 00000000
ff800020: 00000000 00000000 00000000 00000000
ff800030: 00003eff 00003eff 00000303 20150001
# cat registers /* dump register by regmap */
00: 7200000f /* it's still old value */
04: 004e000f
08: 10003f3f
0c: XXXXXXXX
10: 000f0010
14: 01f00000
18: XXXXXXXX
1c: 00000000
20: XXXXXXXX
24: XXXXXXXX
2c: XXXXXXXX
30: 00003eff
34: 00003eff
38: 00000303
# echo N > cache_only
[148833.374641] rockchip-i2s-tdm ff800000.i2s: debugfs cache_only=N forced: 
syncing cache
# echo Y > cache_bypass
[148834.760274] rockchip-i2s-tdm ff800000.i2s: debugfs cache_bypass=Y forced
# cat registers /* dump again, now it's correct */
00: 00000000
04: 004e000f
08: 10003f3f
0c: 00000000
10: 000f0010
14: 01f00000
18: 00000000
1c: 00000000
20: 00000000
24: 00000000
2c: 00000000
30: 00003eff
34: 00003eff
38: 00000303
3.2.3.3 i2c-tools​

通过 i2c tool 查看修改 codec 寄存器（适合 i2c 类型的 codec 设备），配合 codec 手册确认配置以及工作状态。

3.2.3.3.1 i2cdetect​

查看 i2c 总线上的设备 示例：查询 i2c0 总线上的设备

Usage: i2cdetect [-y] [-a] [-q|-r] I2CBUS [FIRST LAST]
       i2cdetect -F I2CBUS
       i2cdetect -l
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 If provided, FIRST and LAST limit the probing range

示例：查询 i2c0 总线上的设备

# i2cdetect -y 0
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00:         -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
3.2.3.3.2 i2cdump​

dump 设备的所有寄存器

Usage: i2cdump [-f] [-y] [-r first-last] I2CBUS ADDRESS [MODE [BANK [BANKREG]]]
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77)
 MODE is one of:
   b (byte, default)
   w (word)
   W (word on even register addresses)
   s (SMBus block)
   i (I2C block)
   c (consecutive byte)
   Append p for SMBus PEC

示例：查询 i2c0 总线下 rk817（设备地址：0x20）的寄存器，其中 0x12 ~ 0x4f 为 codec 寄存器。

# i2cdump -f -y 0 0x20 b
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: 03 35 18 10 08 17 04 00 00 00 01 01 00 80 02 00
10: 00 00 03 f4 00 ff 00 40 48 00 00 ff 00 00 02 00
20: 00 00 00 00 ff 00 00 1f 00 99 00 00 00 00 00 03
30: 04 03 03 00 a5 02 00 00 11 03 03 00 00 e0 0f 09
40: a5 7f 04 58 2d 0c a5 00 00 00 00 0f 20 00 0f 88
50: 8c 00 01 00 01 b0 44 1e 00 60 16 6a 16 6a ff f8
60: ff f8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 16 66 01 d7 00
70: 00 00 00 00 ff ed d6 58 16 6a ff f9 00 00 00 00
80: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
90: 60 81 d5 7f fb df ca 81 d2 ff 00 00 00 00 00 00
a0: 00 00 00 00 b8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
b0: 00 0f 0f 0f 0f ad 0e ff ff 00 64 18 18 64 12 18
c0: 64 00 00 64 62 62 64 ff ff ff ff ff 08 08 30 30
d0: 08 08 30 30 30 30 18 14 58 58 6c 6c 6c 6c 0b 33
e0: 00 00 00 55 a2 c8 c5 40 00 ff 22 03 0a 80 94 0b
f0: c0 8c a0 40 18 10 00 86 00 dc 00 ff 00 ff 60 00
3.2.3.3.3 i2cset​

修改单个寄存器值

Usage: i2cset [-f] [-y] [-m MASK] [-r] I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS [VALUE] 
... [MODE]
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77)
 MODE is one of:
   c (byte, no value)
   b (byte data, default)
   w (word data)
   i (I2C block data)
   s (SMBus block data)
   Append p for SMBus PEC

示例：修改 rk817 的 0x12 寄存器，将值改为0

# i2cset -f -y -r 0 0x20 0x12 0x0 b
Value 0x00 written, readback matched
3.2.3.3.4 i2cget​

查询单个寄存器值

Usage: i2cget [-f] [-y] I2CBUS CHIP-ADDRESS [DATA-ADDRESS [MODE]]
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77)
 MODE is one of:
    b (read byte data, default)
    w (read word data)
    c (write byte/read byte)
    Append p for SMBus PEC

示例：查询 rk817 的 0x12 寄存器

# i2cget -f -y 0 0x20 0x12 b
0x00

更多功能详见i2c-tools 官方文档：i2c-tools

3.2.4 alsa-utils​

RK Linux SDK 标配 alsa-utils 工具

3.2.4.1 aplay​

Usage: aplay [OPTION]... [FILE]...
-h, --help              help
    --version           print current version
-l, --list-devices      list all soundcards and digital audio devices
-L, --list-pcms         list device names
-D, --device=NAME       select PCM by name
-q, --quiet             quiet mode
-t, --file-type TYPE    file type (voc, wav, raw or au)
-c, --channels=#        channels
-f, --format=FORMAT     sample format (case insensitive)
-r, --rate=#            sample rate
-d, --duration=#        interrupt after # seconds
-s, --samples=#         interrupt after # samples per channel
-M, --mmap              mmap stream
-N, --nonblock          nonblocking mode
-F, --period-time=#     distance between interrupts is # microseconds
-B, --buffer-time=#     buffer duration is # microseconds
    --period-size=#     distance between interrupts is # frames
    --buffer-size=#     buffer duration is # frames
-A, --avail-min=#       min available space for wakeup is # microseconds
-R, --start-delay=#     delay for automatic PCM start is # microseconds
    --stop-delay=#      delay for automatic PCM stop is # microseconds from xrun
-v, --verbose           show PCM structure and setup (accumulative)
-V, --vumeter=TYPE      enable VU meter (TYPE: mono or stereo)
-I, --separate-channels one file for each channel
-i, --interactive       allow interactive operation from stdin
-m, --chmap=ch1,ch2,..  Give the channel map to override or follow
    --disable-resample  disable automatic rate resample
    --disable-channels  disable automatic channel conversions
    --disable-format    disable automatic format conversions
    --disable-softvol   disable software volume control (softvol)
    --test-position     test ring buffer position
    --test-coef=#       test coefficient for ring buffer position (default 8)
                        expression for validation is: coef * (buffer_size / 2)
    --test-nowait       do not wait for ring buffer - eats whole CPU
    --max-file-time=#   start another output file when the old file has recorded
                        for this many seconds
    --process-id-file   write the process ID here
    --use-strftime      apply the strftime facility to the output file name
    --dump-hw-params    dump hw_params of the device
    --fatal-errors      treat all errors as fatal

示例：通过声卡0 播放 48k 采样率 2声道 16 位的静音数据

aplay -D hw:0,0 --period-size=1024 --buffer-size=4096 -r 48000 -c 2 -f s16_le /dev/zero

3.2.4.2 arecord​

Usage: arecord [OPTION]... [FILE]...
-h, --help              help
    --version           print current version
-l, --list-devices      list all soundcards and digital audio devices
-L, --list-pcms         list device names
-D, --device=NAME       select PCM by name
-q, --quiet             quiet mode
-t, --file-type TYPE    file type (voc, wav, raw or au)
-c, --channels=#        channels
-f, --format=FORMAT     sample format (case insensitive)
-r, --rate=#            sample rate
-d, --duration=#        interrupt after # seconds
-s, --samples=#         interrupt after # samples per channel
-M, --mmap              mmap stream
-N, --nonblock          nonblocking mode
-F, --period-time=#     distance between interrupts is # microseconds
-B, --buffer-time=#     buffer duration is # microseconds
    --period-size=#     distance between interrupts is # frames
    --buffer-size=#     buffer duration is # frames
-A, --avail-min=#       min available space for wakeup is # microseconds
-R, --start-delay=#     delay for automatic PCM start is # microseconds
    --stop-delay=#      delay for automatic PCM stop is # microseconds from xrun
-v, --verbose           show PCM structure and setup (accumulative)
-V, --vumeter=TYPE      enable VU meter (TYPE: mono or stereo)
-I, --separate-channels one file for each channel
-i, --interactive       allow interactive operation from stdin
-m, --chmap=ch1,ch2,..  Give the channel map to override or follow
    --disable-resample  disable automatic rate resample
    --disable-channels  disable automatic channel conversions
    --disable-format    disable automatic format conversions
    --disable-softvol   disable software volume control (softvol)
    --test-position     test ring buffer position
    --test-coef=#       test coefficient for ring buffer position (default 8)
                        expression for validation is: coef * (buffer_size / 2)
    --test-nowait       do not wait for ring buffer - eats whole CPU
    --max-file-time=#   start another output file when the old file has recorded
                        for this many seconds
    --process-id-file   write the process ID here
    --use-strftime      apply the strftime facility to the output file name
    --dump-hw-params    dump hw_params of the device
    --fatal-errors      treat all errors as fatal

示例：通过声卡0 录制 16k 采样率 8声道 32 位 的音频数据

arecord -D hw:0,0 --period-size=1024 --buffer-size=4096 -r 16000 -c 8 -f s32_le r.wav

3.2.4.3 aplay | arecord​

两者通过管道可以方便的实现 loopback 功能，方便驱动调试和指标测试。 示例：声卡0 录制 -> 声卡1 播放

arecord -D hw:0,0 --period-size=1024 --buffer-size=4096 -r 48000 -c 2 -f s16_le -t raw | aplay -D hw:1,0 --period-size=1024 --buffer-size=4096 -r 48000 -c 2 -f s16_le -t raw

3.2.4.4 amixer​

控制 codec 内部的通路开关，结合 codec 手册的音频拓扑图（比如 图 3-2 RK3308 codec）实现音频流的路由，音量控制等。

alt text 图 3-2 RK3308 codec

Usage: `amixer <options> [command]`

Available options:
- `-h,--help` this help
- `-c,--card N` select the card
- `-D,--device N` select the device, default 'default'
- `-d,--debug` debug mode
- `-n,--nocheck` do not perform range checking
- `-v,--version` print version of this program
- `-q,--quiet` be quiet
- `-i,--inactive` show also inactive controls
- `-a,--abstract L` select abstraction level (none or basic)
- `-s,--stdin` Read and execute commands from stdin sequentially
- `-R,--raw-volume` Use the raw value (default)
- `-M,--mapped-volume` Use the mapped volume

Available commands:
- `scontrols` show all mixer simple controls
- `scontents` show contents of all mixer simple controls (default command)
- `sset sID P` set contents for one mixer simple control
- `sget sID` get contents for one mixer simple control
- `controls` show all controls for given card
- `contents` show contents of all controls for given card
- `cset cID P` set control contents for one control
- `cget cID` get control contents for one control

示例：查询声卡 controls，将播放通路切换到 SPK

# amixer -c 0 contents
numid=1,iface=MIXER,name='Playback Path'
 ; type=ENUMERATED,access=rw------,values=1,items=11
 ; Item #0 'OFF'
 ; Item #1 'RCV'
 ; Item #2 'SPK'
 ; Item #3 'HP'
 ; Item #4 'HP_NO_MIC'
 ; Item #5 'BT'
 ; Item #6 'SPK_HP'
 ; Item #7 'RING_SPK'
 ; Item #8 'RING_HP'
 ; Item #9 'RING_HP_NO_MIC'
 ; Item #10 'RING_SPK_HP'
 : values=0
...
# amixer -c 0 cset numid=1 2
numid=1,iface=MIXER,name='Playback Path'
 ; type=ENUMERATED,access=rw------,values=1,items=11
 ; Item #0 'OFF'
 ; Item #1 'RCV'
 ; Item #2 'SPK'
 ; Item #3 'HP'
 ; Item #4 'HP_NO_MIC'
 ; Item #5 'BT'
 ; Item #6 'SPK_HP'
 ; Item #7 'RING_SPK'
 ; Item #8 'RING_HP'
 ; Item #9 'RING_HP_NO_MIC'
 ; Item #10 'RING_SPK_HP'
 : values=2

3.2.4.5 alsaloop​

支持任意声卡间的路由
支持自适应时钟同步
支持自适应重采样
支持 mixer controls 重定向

Usage: `alsaloop [OPTION]...`

- `-h,--help` help
- `-g,--config` configuration file (one line = one job specified)
- `-d,--daemonize` daemonize the main process and use syslog for errors
- `-P,--pdevice` playback device
- `-C,--cdevice` capture device
- `-X,--pctl` playback ctl device
- `-Y,--cctl` capture ctl device
- `-l,--latency` requested latency in frames
- `-t,--tlatency` requested latency in usec (1/1000000sec)
- `-f,--format` sample format
- `-c,--channels` channels
- `-r,--rate` rate
- `-n,--resample` resample in alsa-lib
- `-A,--samplerate` use converter (0=sincbest,1=sincmedium,2=sincfastest,3=zerohold,4=linear)
- `-B,--buffer` buffer size in frames
- `-E,--period` period size in frames
- `-s,--seconds` duration of loop in seconds
- `-b,--nblock` non-block mode (very early process wakeup)
- `-S,--sync` sync mode(0=none,1=simple,2=captshift,3=playshift,4=samplerate,5=auto)
- `-a,--slave` stream parameters slave mode (0=auto, 1=on, 2=off)
- `-T,--thread` thread number (-1 = create unique)
- `-m,--mixer` redirect mixer, argument is: `SRC_SLAVE_ID(PLAYBACK)[@DST_SLAVE_ID(CAPTURE)]`
- `-O,--ossmixer` rescan and redirect oss mixer, argument is: `ALSA_ID@OSS_ID` (for example: "Master@VOLUME")
- `-e,--effect` apply an effect (bandpass filter sweep)
- `-v,--verbose` verbose mode (more -v means more verbose)
- `-w,--workaround` use workaround (serialopen)
- `-U,--xrun` xrun profiling
- `-W,--wake` process wake timeout in ms
- `-z,--syslog` use syslog for errors

Recognized sample formats are: `S8 U8 S16_LE S16_BE U16_LE U16_BE S24_LE S24_BE U24_LE U24_BE S32_LE S32_BE U32_LE U32_BE FLOAT_LE FLOAT_BE FLOAT64_LE FLOAT64_BE IEC958_SUBFRAME_LE IEC958_SUBFRAME_BE MU_LAW A_LAW IMA_ADPCM MPEG GSM SPECIAL S24_3LE S24_3BE U24_3LE U24_3BE S20_3LE S20_3BE U20_3LE U20_3BE S18_3LE S18_3BE U18_3LE U18_3BE G723_24 G723_24_1B G723_40 G723_40_1B DSD_U8 DSD_U16_LE DSD_U32_LE DSD_U16_BE`

Tip #1 (usable 500ms latency, good CPU usage, superb xrun prevention):
alsaloop -t 500000

Tip #2 (superb 1ms latency, but heavy CPU usage):
alsaloop -t 1000

Sync mode specification for capture to playback stream:
- `0 or none` - do not touch the stream
- `1 or simple` - add or remove samples to keep both streams synchronized
- `2 or captshift` - use driver for the capture device (if supported) to compensate the rate shift
- `3 or playshift` - use driver for the playback device (if supported) to compensate the rate shift
- `4 or samplerate` - use samplerate library to do rate resampling
- `5 or auto` - automatically selects the best method in this order: captshift, playshift, samplerate, simple

示例：声卡0录制的音频通过声卡1播放，同步模式采用 策略1（增加或减少采样点）

alsaloop -C hw:0,0 -P hw:1,0 -t 10000 -A 3 -S 1 -b -v

Note: 如果声卡0和1的时钟源相同（比如，同一个 OSC），那么不存在异步累积误差问题。如果声卡0为 UAC（时钟来源于 PC），声卡1为系统声卡（时钟来源于设备），因为时钟源不同，随着时间的累积，必然出现累积误差，导致断音。此时需要软件补偿（如：增加或减少采样点）或者硬件补偿（如：音频时钟补偿）。

3.2.5 tiny-alsa​

RK Android SDK 标配 tiny-alsa 工具

3.2.5.1 tinypcminfo​

查询声卡支持的采样率，格式，声道数等。

Usage: tinypcminfo [-D card] [-d device]

示例：

# tinypcminfo -D 0
Info for card 0, device 0:
PCM out:
Access: 0x000009
Format0: 0x000044
Format1: 0x000010
Format Name: S16_LE, S24_LE, S32_LE
Subformat: 0x000001
Rate: min=16000Hz max=48000Hz
Channels: min=2 max=2
Sample bits: min=16 max=32
Period size: min=4 max=65536
Period count: min=2 max=4096
PCM in:
Access: 0x000009
Format0: 0x000044
Format1: 0x000010
Format Name: S16_LE, S24_LE, S32_LE
Subformat: 0x000001
Rate: min=16000Hz max=48000Hz
Channels: min=2 max=2
Sample bits: min=16 max=32
Period size: min=4 max=65536
Period count: min=2 max=4096

3.2.5.2 tinyplay​

Usage: `tinyplay file.wav [-D card] [-d device] [-p period_size] [-n n_periods]`

示例：播放1k0音频文件

# tinyplay /sdcard/1k0.wav -D 0 -d 0 -p 1024 -n 3
Playing sample: 2 ch, 44100 hz, 32 bit

3.2.5.3 tinycap​

Usage: `tinycap file.wav [-D card] [-d device] [-c channels] [-r rate] [-b bits] [-p period_size] [-n n_periods]`

示例：44.1k采样率录制音频

# tinycap /sdcard/rec.wav -D 0 -d 0 -c 2 -r 44100 -b 16 -p 1024 -n 3

3.2.5.4 tinymix​

控制 codec 内部的通路开关，音量控制等。效果等同于 amixer。

Usage: `tinymix [-D card]`

示例：打开 Mono 通路开关

# tinymix
Mixer name: 'rockchip,rt5640-codec'
Number of controls: 123
ctl type num name value
0 BOOL 1 Mono Playback Switch Off
1 INT 2 Mono DAC Playback Volume 175 175
2 BOOL 2 Speaker Channel Switch Off Off
3 INT 2 Speaker Playback Volume 31 31
4 BOOL 2 HP Channel Switch Off Off
...
# tinymix "Mono Playback Switch" 1
Mono Playback Switch: On

3.2.6 xrun profiling​

当音频播放 buffer empty 的时候，触发 underrun；当音频录制 buffer full 的时候，触发 overrun；两者统称为 xrun。音频流路径上，所有 buffer 的节点都可能触发 xrun。本小节描述内核 xrun。

3.2.6.1 xrun kmsg​

  1. 使能 XRUN CONFIG 
     CONFIG_SND_DEBUG
     CONFIG_SND_PCM_XRUN_DEBUG
     CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS
    xrun 调试开关如下表 3-1 所示，如果需要支持所有开关，取和即可。 表 3-1 xrun 调试开关
BitValue Description
1Basic debugging - show xruns in ksyslog interface
2Dump stack - dump stack for basic debugging
4Jiffies check - compare the position with jiffies (a sort of in-kernel monotonic clock), show what's changed when basic debugging is enabled
  1. 使能声卡0播放设备的所有 xrun 调试开关 
        # echo 7 > /proc/asound/card0/pcm0p/xrun_debug
  2. 当播放 dma ringbuffer empty 时，类似 log 举例如下： 
        asoc-simple-card rk809-sound: XRUN: pcmC0D0p:0
        CPU: 3 PID: 657 Comm: sh Not tainted 4.19.161 #509
        Hardware name: Generic DT based system
        [<b010f47c>] (unwind_backtrace) from [<b010b9a8>] (show_stack+0x10/0x14)
        [<b010b9a8>] (show_stack) from [<b0850b58>] (dump_stack+0x90/0xa4)
        [<b0850b58>] (dump_stack) from [<b06a39c4>] (__snd_pcm_xrun+0xa0/0x114)
        [<b06a39c4>] (__snd_pcm_xrun) from [<b069dac4>] (snd_pcm_stop_xrun+0x64/0x68)
        [<b069dac4>] (snd_pcm_stop_xrun) from [<b0695c4c>]
        (snd_info_text_entry_release+0x34/0x7c)
        [<b0695c4c>] (snd_info_text_entry_release) from [<b02694a4>] 
        (close_pdeo+0x54/0x100)
        [<b02694a4>] (close_pdeo) from [<b02695c0>] (proc_reg_release+0x70/0x78)
        [<b02695c0>] (proc_reg_release) from [<b0210ac8>] (__fput+0x88/0x1c4)
        [<b0210ac8>] (__fput) from [<b01412d4>] (task_work_run+0x94/0xb4)
        [<b01412d4>] (task_work_run) from [<b010b48c>] (do_work_pending+0xc8/0xd0)
        [<b010b48c>] (do_work_pending) from [<b0101064>] (slow_work_pending+0xc/0x20)

3.2.6.2 xrun ftrace​

除了内核 log 的调试信息，xrun 的 trace event 提供了更详尽的调试信息，比如：hwptr，applptr等。该部分需要使能内核 trace debug。alsa 支持的内核trace event 如表 3-2 所示：

表 3-2 Trace Event Description

EventDescription
snd_pcm:applptr应用指针更新
snd_pcm:hw_ptr_errordma 指针出错
snd_pcm:xrunxrun
snd_pcm:hwptrdma 指针更新
  1. 使能 FTRACE CONFIG 
    CONFIG_FUNCTION_TRACER
    CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
    CONFIG_STACK_TRACER
    CONFIG_DYNAMIC_FTRACE
  2. 后台播放音频 
        # aplay -D hw:0,0 --period-size=128 --buffer-size=256 -r 48000 -f dat /dev/zero &
  3. 使能音频 trace event，可以分析 buffer 生产者和消费者详细的读写信息，方便定位问题。
# cd /sys/kernel/debug/tracing
# echo "snd_pcm:applptr" >> set_event
# echo "snd_pcm:hwptr" >> set_event
# echo "snd_pcm:xrun" >> set_event
# cat trace | head -20
...
178.109942: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=0, curr=128, avail=128, period=128, 
buf=256
178.109981: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=128, curr=256, avail=0, period=128, 
buf=256
178.110224: hwptr:   pcmC0D0p/sub0: POS: pos=24, old=0, base=0, period=128, 
buf=256
178.110234: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=256, curr=280, avail=0, period=128, 
buf=256
178.112441: hwptr:   pcmC0D0p/sub0: IRQ: pos=128, old=24, base=0, period=128, 
buf=256
178.112510: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=280, curr=384, avail=0, period=128, 
buf=256
178.112553: hwptr:   pcmC0D0p/sub0: POS: pos=136, old=128, base=0, period=128, 
buf=256
178.112556: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=384, curr=392, avail=0, period=128, 
buf=256
178.115176: hwptr:   pcmC0D0p/sub0: IRQ: pos=0, old=136, base=0, period=128, 
buf=256
178.115270: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=392, curr=512, avail=0, period=128, 
buf=256
178.115321: hwptr:   pcmC0D0p/sub0: POS: pos=8, old=256, base=256, period=128, 
buf=256
178.115327: applptr: pcmC0D0p/sub0: prev=512, curr=520, avail=0, period=128, 
buf=256

更多功能详见内核文档：kernel/Documentation/trace/*

3.2.6.3 trace-cmd​

trace-cmd 是 ftrace 的前端应用，简化了 ftrace 的操作步骤，如下示例：

    # trace-cmd record -e snd_pcm:hwptr -e snd_pcm:applptr -e snd_pcm:xrun
    # trace-cmd report

更多功能详见官方文档：trace-cmd

3.2.6.4 KernelShark​

KernelShark 是 trace-cmd 的前端应用，将 trace-cmd 的数据图形化呈现。请参考官方文档：KernelShark

3.3 PC 工具​

Audacity 和 Audition 都是 PC 平台音频分析处理工具，可用于分析音频问题，比如：断音，底噪，失真，恒频干扰等。

4. FAQ​

4.1 芯片接口支持情况​

请参考 Rockchip 音频特性以及芯片手册。

4.2 声卡注册失败​

  1. 根据声卡添加实例确认声卡驱动配置编译进系统。
  2. 根据 kmsg 定位原因：DAI，CODEC 或者 Machine，比如如下 log 表示 DAI 未注册上： 
    [ 0.584114] rk-multicodecs vad-sound: ASoC: CPU DAI (null) not registered
  3. DAI fail：当 DMA 通道资源不足时，导致 DAI 注册失败，关闭其他使用 DMA 的模块，再次确认。
  4. CODEC fail：使用万用表和示波器测量 CODEC 电压，时钟；配合 i2c-tools 确认 i2c 设备通信是否正常。

4.3 播放无声​

  1. 确认音频源为非静音文件。
  2. 使用 aplay 或者 tinyplay 播放，定位问题是发生在用户态还是内核态。
  3. 播放等待10秒以上确认是否为 I/O error 问题。
  4. 使用 amixer 或者 tinymix 检查 CODEC 内部 DAC 通路是否打开，音量是否静音。
  5. 查看寄存器配置，配合芯片手册或者 CODEC 手册确认配置是否正确：IOMUX，DAI，CODEC。
  6. 使用万用表和示波器测量电压，时钟，数据。确认电压，时钟正常，数据线上有波形；测量 CODEC 近端模拟输出信号是否正常，测量 PA 使能 gpio 电平，逐级定位问题点。

4.4 播放失真​

  1. 使用 aplay 或者 tinyplay 播放 1k0 音频文件。
  2. 使用示波器测量模拟输出的正弦波是否正常，是否出现削顶失真。
  3. 调整数字或者模拟增益，观察 CODEC 芯片输出端波形，对比指标测试数据是否相符。
  4. 逐级检查引入失真的节点。

4.5 录音无声​

  1. CODEC 端通过信号发生器生成 1k0 波形输入。
  2. 使用 arecord 或者 tinycap 录音，定位问题是发生在用户态还是内核态。
  3. 录音等待10秒以上确认是否为 I/O error 问题。
  4. 使用 amixer 或者 tinymix 检查 CODEC 内部 ADC 通路是否打开，音量是否静音。
  5. 查看寄存器配置，配合芯片手册或者 CODEC 手册确认配置是否正确：IOMUX，DAI，CODEC。
  6. 使用万用表和示波器测量电压，时钟，数据。确认电压，时钟正常，数据线上有波形；测量 CODEC 近端模拟输入信号是否正常，逐级定位问题点。

4.6 录音失真​

  1. CODEC 端通过信号发生器生成 1k0 波形输入。
  2. 使用 arecord 或者 tinycap 录音，通过 loopback 输出，使用示波器测量；或者通过 PC 工具分析。
  3. 调整数字或者模拟增益，观察 loopback 波形，对比指标测试数据是否相符。
  4. 逐级检查引入失真的节点。

4.7 速率过快或者过慢​

  1. 查看 clk summary 确认时钟（MCLK, BCLK, LRCK）是否准确。
  2. 使用示波器确认时钟信号是否准确。
  3. 使用 PC 工具录制输出信号，通过波形或者频谱分析，确认数据是否丢失或者增加。
  4. 使用逻辑分析仪 dump 芯片输出端数据，确认数据是否丢失或者增加。

4.8 规律性断音​

规律性的断音问题通常发生于异源系统中，比如：UAC 应用场景，BT 语音应用场景，网络音频推流等。根本原因为时钟是异步的，随着时间的推移出现累积误差。该类问题可通过音频时钟补偿解决。buffer 边界的处理异常也会导致规律性的断音，杂音。可通过 xrun profiling 分析问题。

4.9 杂音​

引起杂音的问题很多，如下列举常用定位方法：

  1. 确认时钟信号是否准确，检查 jitter 是否过大，比如，对于 HDA 音频，jitter 小于 0.5 ns。
  2. 确认时钟上是否有毛刺，特别是在边沿有效值判定范围电压内，如果出现毛刺，会被芯片识别为时钟，导致时序出现问题。RK 平台的 IO 具备 Smitter 触发器功能（支持情况请查阅芯片手册，比如 RV1126 上），可以有效滤除毛刺。解决由于硬件随机毛刺导致的杂音问题。
  3. 确认 CODEC 电源和地情况，CODEC 对电源噪声敏感，任何耦合进电源或地的噪声都将导致 CODEC 性能下降，底噪增大，出现杂音。
  4. 硬件采用差分电路抑制共模噪声。
  5. 检查硬件 PCB 布局，排查噪声来源。

4.10 XRUN​

内核 xrun 参照 xrun profiling 章节，如下列举其他分析点：

  1. 应用端使用多线程编程，拆分读写线程与音频处理线程，确保与内核的数据交互不被打断。
  2. 系统调度问题，通过 systrace 或者 ftrace 抓取分析。
  3. 存储 IO 阻塞，导致数据读取阻塞，使用 ram 设备文件（比如：/dev/zero）进行播放，问题是否消失。
  4. 时钟是否不准确，导致数据消耗过快，可参照问题 速率过快或者过慢，规律性断音。

4.11 I/O error​

播放录音10秒以上无响应时内核 log 打印：playback/capture write error (DMA or IRQ trouble?

  1. 通过寄存器查询 DAI 控制器 FIFO COUNT寄存器，是否已经停止计数。
  2. 通过 procfs 查看 dma 中断是否更新：cat /proc/interrupts | grep dma
  3. 通过寄存器查询 DMA 控制器 channel status 寄存器（偏移地址：0x100）是否异常停止。
  4. DAI 工作于 slave 时，请确保外设时钟在 DAI 的整个生命周期持续提供，如果无法保证，请保持常开。