RK3399使用ICS-43432音频录制Codec芯片
2020-10-23 本文已影响0人
Mr_Michael
一、ICS-43432 简介
1.基本特征
- 24-bit I2S interface
- Wide Frequency Response from 50 Hz to 20 kHz
- 用于录制的codec
- 注意：一个codec一般只支持录制或者回放，例如回放就要用PCM5102 codec芯片
2.引脚说明
I2S总线主要有3个信号：串行时钟BCLK、帧时钟LRCK、串行数据SDATA；有时为了使系统间能够更好地同步，还需要另外传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟（Sys Clock）。
-
串行时钟BCLK：也叫SCLK，即对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲；SCLK的频率=2×采样频率×采样位数，2倍是因为I2S有左右两个通道。
-
帧时钟LRCK：用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是左声道的数据，为“0”则表示正在传输的是右声道的数据；LRCK的频率等于采样频率。
-
串行数据SDATA：就是用二进制补码表示的音频数据。
对应SSI接口
- FS：WS/LRCLK
- CLK：SCK
- DR：SD
3.时序图
I2S format: left-justified, right-justified, and PCM modes.
逻辑分析仪实测时序图
（LF：默认拉低，所以使用左声道录音，右声道没有数据）
- 数据时钟频率是帧频率Fs的64倍（硬件配置决定）。
- Data Word Length：24 bits/channel
- 一个I2S数据帧可以携带1-2个通道的数据， 一个通道的data word长度一般为16, 24, or 32 bits.
- Data Word Format：I2S, MSB-first.
二、RK3399 I2S配置
1.RK3399 I2S资源
- I2S0接口有1路SDI，4路SDO，可以支持2个输入通道和8路输出声道。
- I2S1接口有1路SDI，1路SDO，可以支持2个输入通道和2路输出声道。
2.RK3399 I2S DTS配置
-
I2S0
&i2s0 { rockchip,i2s-broken-burst-len; rockchip,capture-channels = <8>; rockchip,playback-channels = <8>; #sound-dai-cells = <0>; status = "okay"; }; / { i2s0: i2s@ff880000 { compatible = "rockchip,rk3399-i2s", "rockchip,rk3066-i2s"; reg = <0x0 0xff880000 0x0 0x1000>; rockchip,grf = <&grf>; interrupts = <GIC_SPI 39 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>; dmas = <&dmac_bus 0>, <&dmac_bus 1>; dma-names = "tx", "rx"; clock-names = "i2s_clk", "i2s_hclk"; clocks = <&cru SCLK_I2S0_8CH>, <&cru HCLK_I2S0_8CH>; resets = <&cru SRST_I2S0_8CH>, <&cru SRST_H_I2S0_8CH>; reset-names = "reset-m", "reset-h"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&i2s0_8ch_bus>; power-domains = <&power RK3399_PD_SDIOAUDIO>; status = "disabled"; }; }; &pinctrl { i2s0 { i2s0_8ch_bus: i2s0-8ch-bus { rockchip,pins = <3 24 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 25 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 26 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 27 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 28 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 29 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 30 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <3 31 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; i2s_8ch_mclk: i2s-8ch-mclk { rockchip,pins = <4 0 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; }; }; -
I2S1
&i2s1 { rockchip,i2s-broken-burst-len; rockchip,playback-channels = <2>; rockchip,capture-channels = <2>; assigned-clocks = <&cru SCLK_I2S1_DIV>, <&cru SCLK_I2S_8CH>; assigned-clock-parents = <&cru PLL_GPLL>, <&cru SCLK_I2S1_8CH>; #sound-dai-cells = <0>; status = "okay"; }; / { i2s1: i2s@ff890000 { compatible = "rockchip,rk3399-i2s", "rockchip,rk3066-i2s"; reg = <0x0 0xff890000 0x0 0x1000>; interrupts = <GIC_SPI 40 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>; dmas = <&dmac_bus 2>, <&dmac_bus 3>; dma-names = "tx", "rx"; clock-names = "i2s_clk", "i2s_hclk"; clocks = <&cru SCLK_I2S1_8CH>, <&cru HCLK_I2S1_8CH>; resets = <&cru SRST_I2S1_8CH>, <&cru SRST_H_I2S1_8CH>; reset-names = "reset-m", "reset-h"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&i2s1_2ch_bus>; power-domains = <&power RK3399_PD_SDIOAUDIO>; status = "disabled"; }; }; &pinctrl { i2s1 { i2s1_2ch_bus: i2s1-2ch-bus { rockchip,pins = <4 3 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <4 4 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <4 5 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <4 6 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>, <4 7 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; }; };
三、I2S数据格式
1.I2S格式
image
- LRCLK=0：左声道；LRCLK=1：右声道；
2.LJ (Left Justified)
image
- LRCLK=0：右声道；LRCLK=1：左声道；
3.RJ (Left Justified)
image
4.I2S–八声道
image
- 2个输入通道
- 8个输出通道
四、设备树配置声卡驱动
-
使用Simple-audio-card 作为 machine driver，是一个简化音频框架，在alsa上面的一个封装。
-
使用dummy-codec虚拟声卡驱动，虚拟声卡，就是像这种soc外部没有外接codec的情况下，为了匹配声卡驱动框架，虚拟的一个设备，类似于占位符之类的东西的作用。
-
使用dummy-codec也支持多声道，例如I2S0支持8个输出声道，2个输入声道，则可以在i2s0_sdo0---3接上4个回放型codec，在i2s0_sdi0接上1个录制型codec。linux系统使用aplay播放就可以选择8个通道，使用arecord录制可以选择2个通道。
-
对于没有MCLK接口的Codec(如ICS-43432)，可以不用配置MCLK；对于有MCLK接口的（如PCM1804），则需要配置
-
/ {
dummy_codec: dummy-codec {
compatible = "rockchip,dummy-codec";
#sound-dai-cells = <0>;
clocks = <&cru SCLK_I2S_8CH_OUT>;
clock-names = "mclk";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&i2s_8ch_mclk>; //指定MCLK引脚
// capture-volume = <0>;
status = "okay";
};
dummy-sound {
status = "okay";
compatible = "simple-audio-card";
simple-audio-card,format = "i2s";
simple-audio-card,name = "rk,dummy-codec";
simple-audio-card,mclk-fs = <256>; // 指定MCLK频率为帧频率Fs的256倍
simple-audio-card,cpu {
sound-dai = <&i2s1>;
};
simple-audio-card,codec {
sound-dai = <&dummy_codec>;
#sound-dai-cells = <0>;
};
};
};
五、数字音频的质量
1.香农采样定律
- 采样频率只要大于2*Fs，采集的数据即可无失真的还原原始信号，常见的CD，采样率为44.1KHz；这样当采样频率达到48KHz时即可无失真采样还原所有的声音信号。
2.数字音频的质量影响因素
数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个参数，为了保真，在时间变化方向上取样点尽量密，取样率要高；在幅度取值上尽量细，量化比特率要高，直接的结果就是存储容量及传输信道容量要求的压力大；
音频信号的传输率= 取样频率 × 样本的量化比特数 × 通道数。
# 对录制声卡进行音频录制，采样率为8KHz，量化比特数为16bits，信号通道数为2
$ arecord -D hw:2,0 -c 2 -f S16_LE -d 5 -v test.wav
Recording WAVE 'test.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 8000 Hz, Stereo
Hardware PCM card 2 'rk,dummy-codec' device 0 subdevice 0
Its setup is:
stream : CAPTURE
access : RW_INTERLEAVED
format : S16_LE
subformat : STD
channels : 2
rate : 8000
exact rate : 8000 (8000/1)
msbits : 16
buffer_size : 4000
period_size : 1000
period_time : 125000
tstamp_mode : NONE
tstamp_type : MONOTONIC
period_step : 1
avail_min : 1000
period_event : 0
start_threshold : 1
stop_threshold : 4000
silence_threshold: 0
silence_size : 0
boundary : 9007199254740992000
appl_ptr : 0
hw_ptr : 0
