跳到主要内容

Audio

介绍Audio的功能和使用方法。

模块介绍​

Audio 模块包含 2 路 I2S 接口和 1 路 HDMI 音频接口。

功能介绍​

系统基于 ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）音频架构，整体框架如下：

ALSA音频框架可以分为以下几个层次：

  • ALSA Library
    向应用程序上提供统一的 API 接口，应用程序可调用 alsa-lib 接口实现音频播放、录制和控制。现在提供了两套基本的库。而 Android 系统通常使用 tinyalsa 作为简化的 ALSA 库。

  • ALSA Core ALSA 核心层，向上提供 PCM、CTL、MIDI、TIMER 等逻辑设备接口，向下驱动底层硬件（如 I2S、DMA、Codec）。

  • ASoC Core （ALSA System on Chip）
    ALSA 的标准框架，ASoC 是 ALSA 的 SoC 驱动框架核心部分，提供音频设备驱动的通用接口与数据结构。

  • Hardware Driver
    音频硬件驱动主要由三部分组成：Machine、Platform 和 Codec。它们共同提供 ALSA 驱动接口（ALSA Driver API）以及音频设备的初始化和运行流程。这部分内容由驱动开发人员具体实现，功能较为底层。

    • Machine（板级驱动）：通常指一款具体的开发板，集成了特定外设，为 CPU 和 Codec 提供运行载体。由于硬件配置不同，Machine 驱动几乎无法复用。它的主要作用是将 Platform 驱动与 Codec 驱动关联起来，并完成与具体板卡相关的初始化工作。例如，可以通过 snd_soc_dai_link 指定要使用的 Platform 驱动、SoC 端的 DAI（Digital Audio Interface）接口、对应的 Codec 驱动及其 DAI 接口，同时还会处理一些和硬件设计紧密相关的逻辑。

    • Platform（平台驱动）：通常指某款 SoC 平台，包含 I2S、AC97 等音频接口，具备音频所需的时钟、DMA 等资源。Platform 驱动仅与特定 SoC 相关，负责实现 SoC 的 DMA 传输和 DAI 接口逻辑。它与 Machine 无关，因此可以被多个 Machine 驱动复用。得益于这种抽象设计，同一款 SoC 可在不同的开发板上直接复用 Platform 驱动而无需修改。

    • Codec（编解码器驱动）：Codec 芯片通常集成了 I2S 接口、D/A（数模转换）、A/D（模数转换）、混音器（Mixer）、功放（PA）等模块，支持多种输入（如麦克风 Mic、线路输入 Line-in、I2S、PCM）和输出（如耳机、喇叭、听筒、线路输出 Line-out）。一般通过 I2C 与 SoC 通信进行控制。Codec 驱动仅与具体的 Codec 芯片相关，和 SoC 或 Machine 无关，也具有较高的复用性。同一个 Codec 驱动可以在多个不同的 Machine 上使用。

音频方案介绍​

K1 目前支持两种音频声卡方案：

  • 方案一：通过 HDMI 接口进行音频输出，仅支持播放；

  • 方案二：I2S0 配合外接的 I2C 接口 Codec 芯片 ES8326B，支持音频的播放与录制功能。

源码结构介绍​

I2S / HDMIAUDIO 控制器驱动代码在 sound/soc/spacemit 目录下：

sound/soc/spacemit
├── Kconfig
├── Makefile
├── spacemit-dummy-codec.c    #dummy codec，配合hdmiaudio创建声卡
├── spacemit-snd-card.c       #声卡驱动
├── spacemit-snd-i2s.c        #i2s驱动
├── spacemit-snd-i2s.h
├── spacemit-snd-pcm-dma.c    #platform驱动，主要是pcm相关
├── spacemit-snd-sspa.c       #hdmiaudio驱动
├── spacemit-snd-sspa.h

Codec ES8326B 驱动代码在 sound/soc/codec 目录下：

sound/soc/codec
├── es8326.c
├── es8326.h

I2S​

关键特性​

  • 支持 48kHz 采样率，16bit 采样深度，双声道
  • 支持播放和录制功能
  • 支持全双工工作模式

配置介绍​

主要包括 驱动使能配置 和 DTS 配置

CONFIG 配置​

基础音频功能支持​

CONFIG_SOUND、CONFIG_SND、CONFIG_SND_SOC 为 ALSA 音频驱动框架提供基础支持，默认情况，选项都为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
K1 音频功能支持​

CONFIG_SND_SOC_SPACEMIT、CONFIG_SPACEMIT_CARD、CONFIG_SPACEMIT_PCM 为 K1 音频功能提供支持，默认情况下，选项都为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
                                SoC Audio for SPACEMIT System-on-Chip (SND_SOC_SPACEMIT [=y])
                                        Audio Simple Card (SPACEMIT_CARD [=y])
                                        Audio Platform Pcm (SPACEMIT_PCM [=y])
I2S 功能支持​

CONFIG_SPACEMIT_I2S 为 I2S 功能提供支持，默认情况下，此选项为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
                                SoC Audio for SPACEMIT System-on-Chip (SND_SOC_SPACEMIT [=y])
                                        Audio Simple Card (SPACEMIT_CARD [=y])
                                        Audio Platform Pcm (SPACEMIT_PCM [=y])
                                        Audio Cpudai I2S (SPACEMIT_I2S [=y])

DTS 配置​

pinctrl​
  • I2S0 pinctrl 配置
    有两组 pinctrol 配置 pinctrl_sspa0_0 和 pinctrl_sspa0_1，根据实际情况硬件设计进行配置
        pinctrl_sspa0_0: sspa0_0_grp {
                pinctrl-single,pins =<
                        K1X_PADCONF(GPIO_118, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_clk */
                        K1X_PADCONF(GPIO_119, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_frm */
                        K1X_PADCONF(GPIO_120, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_txd */
                        K1X_PADCONF(GPIO_121, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_rxd */
                        K1X_PADCONF(GPIO_122, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_sysclk */
                >;
        };

        pinctrl_sspa0_1: sspa0_1_grp {
                pinctrl-single,pins =<
                        K1X_PADCONF(GPIO_58,  MUX_MODE2, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_sysclk */
                        K1X_PADCONF(GPIO_111, MUX_MODE2, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_clk */
                        K1X_PADCONF(GPIO_112, MUX_MODE2, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_frm */
                        K1X_PADCONF(GPIO_113, MUX_MODE2, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_txd */
                        K1X_PADCONF(GPIO_114, MUX_MODE2, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))   /* sspa0_rxd */
                >;
        }

&i2s0 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_sspa0_0>;         #使用pinctrl_sspa0_0这组pin
        status = "okay";
};

  • I2S1 pinctrl配置
        pinctrl_sspa1: sspa1_grp {
                pinctrl-single,pins =<
                        K1X_PADCONF(GPIO_24, MUX_MODE3, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))    /* sspa1_sysclk */
                        K1X_PADCONF(GPIO_25, MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))    /* sspa1_sclk */
                        K1X_PADCONF(GPIO_26, MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))    /* sspa1_frm */
                        K1X_PADCONF(GPIO_27, MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))    /* sspa1_txd */
                        K1X_PADCONF(GPIO_28, MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_UP | PAD_1V8_DS0))    /* sspa1_rxd */
                >;
        };

&i2s1 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_sspa1>;          #使用pinctrl_sspa1这组pin
        status = "okay";
};

I2S-Codec 声卡配置​

Codec 配置​

以 Codec ES8326B 为例，进行完整声卡配置

Config 配置​

打开 ES8326B 配置

Device Drivers│
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
                                CODEC drivers
                                        Everest Semi ES8326 CODEC (SND_SOC_ES8326 [=y])
DTS 配置​
  • GPIO 需要按实际硬件设计来配置，例如 K1 某些开发板上，ES8326B 通过 gpio129 完成耳机插拔检测，通过 gpio127 控制板级扬声器。
        es8326: es8326@19{
                interrupt-parent = <&gpio>;
                interrupts = <126 1>;                 #耳机插拔检测
                spk-ctl-gpio = <&gpio 127 0>;         #板级扬声器控制gpio
        };

DTS 配置示例​

Codec ES8236B 的完整方案配置如下：

        es8326: es8326@19{
                compatible = "everest,es8326";
                reg = <0x19>;
                #sound-dai-cells = <0>;
                interrupt-parent = <&gpio>;
                interrupts = <126 1>;                 #耳机插拔检测
                spk-ctl-gpio = <&gpio 127 0>;         #板级扬声器控制gpio
                everest,mic1-src = [44];              #ADC sourcs配置
                everest,mic2-src = [66];
                status = "okay";
        };
MCLK 倍率配置​

Codec ES8326B 的 MCLK 由 I2S0 提供，在声卡节点 sound_codec 中进行配置


&sound_codec {
        status = "okay";
        simple-audio-card,name = "snd-es8326";
        spacemit,mclk-fs = <64>;                      #配置mclk = 64 * fs，即3.072MHz
        simple-audio-card,codec {
                sound-dai = <&es8326>;
        };
};

注意：spacemit,mclk-fs 只支持配置成 64/128/256，即 3.072/6.144/12.288MHz

声卡配置​
DTS 配置​
        sound_codec: snd-card@1 {
                compatible = "spacemit,simple-audio-card";
                simple-audio-card,format = "i2s";
                status = "disabled";
                interconnects = <&dram_range4>;
                interconnect-names = "dma-mem";
                spacemit,init-jack;
                simple-audio-card,cpu {                      #cpudai配置
                        sound-dai = <&i2s0>;
                };
                simple-audio-card,plat {
                        sound-dai = <&i2s0_dma>;             #platform pcm配置
                };
        };

&sound_codec {
        status = "okay";
        simple-audio-card,name = "snd-es8326";
        spacemit,mclk-fs = <64>;
        simple-audio-card,codec {
                sound-dai = <&es8326>;                       #codecdai配置
        };
};

HDMIAUDIO​

关键特性​

  • 支持 48kHz 采样率，16bit 采样深度，双声道
  • 只支持播放

配置介绍​

主要包括 驱动使能配置 和 DTS 配置。 因为 HDMIAUDIO 依赖于 HDMI 显示功能，需要确保 HDMI 显示已启用，请参考对应的文档。

CONFIG 配置​

基础音频功能支持​

CONFIG_SOUND、CONFIG_SND、CONFIG_SND_SOC为 ALSA 音频驱动框架提供支持，默认情况，此选项都为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
K1 音频功能支持​

CONFIG_SND_SOC_SPACEMIT、CONFIG_SPACEMIT_CARD、CONFIG_SPACEMIT_PCM 为 K1 音频功能提供支持，默认情况下，此选项都为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
                                SoC Audio for SPACEMIT System-on-Chip (SND_SOC_SPACEMIT [=y])
                                        Audio Simple Card (SPACEMIT_CARD [=y])
                                        Audio Platform Pcm (SPACEMIT_PCM [=y])
HDMIAUDIO 功能支持​

CONFIG_SPACEMIT_HDMIAUDIO、CONFIG_SPACEMIT_DUMMYCODEC 为 HDMIAUDIO 功能提供支持，默认情况下，此选项都为 Y

Device Drivers
        Sound card support (SOUND [=y])
                Advanced Linux Sound Architecture (SND [=y])
                        ALSA for SoC audio support (SND_SOC [=y])
                                SoC Audio for SPACEMIT System-on-Chip (SND_SOC_SPACEMIT [=y])
                                        Audio Simple Card (SPACEMIT_CARD [=y])
                                        Audio Platform Pcm (SPACEMIT_PCM [=y])
                                        Audio Cpudai HDMI Audio (SPACEMIT_HDMIAUDIO [=y])
                                        Audio CodecDai Dummy Codec (SPACEMIT_DUMMYCODEC [=y])

DTS 配置​

&hdmiaudio {
        status = "okay";
};

HDMIAUDIO 声卡配置​

DTS 配置​

        sound_hdmi: snd-card@0 {
                compatible = "spacemit,simple-audio-card";
                simple-audio-card,name = "snd-hdmi";
                status = "disabled";
                interconnects = <&dram_range4>;
                interconnect-names = "dma-mem";
                simple-audio-card,plat {                        #platform pcm配置
                        sound-dai = <&hdmi_dma>;
                };
                simple-audio-card,codec {                       #codecdai配置
                        sound-dai = <&dummy_codec>;
                };
        };

&sound_hdmi {
        status = "okay";
        simple-audio-card,cpu {
                sound-dai = <&hdmiaudio>;                       #cpudai配置
        };
};

接口介绍​

API 介绍​

请参阅相关的 Linux 官方文档。

Debug 介绍​

可以通过 /proc/asound/ 下的节点进行 debug

查看声卡设备（/proc/asound/pcm）​

root:/# cat /proc/asound/pcm
00-00: SSPA2-dummy_codec dummy_codec-0 :  : playback 1
01-00: i2s-dai0-ES8326 HiFi ES8326 HiFi-0 :  : playback 1 : capture 1
root:/#

查看声卡状态等信息​

  • ClOSED：声卡处于关闭状态
root:/# cat /proc/asound/card1/pcm0p/sub0/status
closed
root:/# cat /proc/asound/card1/pcm0p/sub0/hw_params
closed
root:/#
  • RUNNING：声卡处于播放或录制状态，可以查看声卡状态和参数
root:/# cat /proc/asound/card1/pcm0p/sub0/status
state: RUNNING
owner_pid   : 3767
trigger_time: 224110.719883196
tstamp      : 224164.735391138
delay       : 2048
avail       : 2048
avail_max   : 2048
-----
hw_ptr      : 2592768
appl_ptr    : 2594816
root:/# cat /proc/asound/card1/pcm0p/sub0/status
state: RUNNING
owner_pid   : 3767
trigger_time: 224110.719883196
tstamp      : 224166.975406348
delay       : 3072
avail       : 1024
avail_max   : 2048
-----
hw_ptr      : 2700288
appl_ptr    : 2703360
root:/# cat /proc/asound/card1/pcm0p/sub0/hw_params
access: RW_INTERLEAVED
format: S16_LE
subformat: STD
channels: 2
rate: 48000 (48000/1)
period_size: 1024
buffer_size: 4096
root:/#

测试介绍​

音频功能可以通过 alsa-utils/tinyalsa 工具完成功能测试，目前 Buildroot 已集成alsa-utils 工具。

播放测试​

查看 playback 设备 （aplay -l）​

aplay-l：查看播放设备

root:/# aplay -l
**** PLAYBACK 硬體裝置清單 ****
card 0: sndhdmi [snd-hdmi], device 0: SSPA2-dummy_codec dummy_codec-0 []
  子设备: 1/1
  子设备 #0: subdevice #0
card 1: sndes8326 [snd-es8326], device 0: i2s-dai0-ES8326 HiFi ES8326 HiFi-0 []
  子设备: 1/1
  子设备 #0: subdevice #0
root:/#

可以看到有两个播放设备： HDMIAUDIO 播放设备，cardid 为 0，deviceid 为 0 I2S-Codec 播放设备，cardid 为 1，deviceid 为 0

播放命令示例​

选择设备进行播放，通过 cardid 和 deviceid 进行指定

例：选择 HDMIAUDIO 声卡进行播放

aplay -Dhw:0,0 -r 48000 -f S16_LE --period-size=480 --buffer-size=1920 xxx.wav

例：选择 I2S-Codec 声卡进行播放

aplay -Dhw:1,0 -r 48000 -f S16_LE --period-size=1024 --buffer-size=4096 xxx.wav

录音测试​

查看 capture 设备（arecord -1）​

arecord -l：查看录制设备

root@spacemit-k1-x-deb1-board:~# arecord -1
****
CAPTURE硬體裝置清單
****
card 1: sndes8326 [snd-es8326], device 0: i2s-daai0-ES8326 HiFi ES8326 HiFi-@
子设备:1/1
子设备 #0: subdevice #0
root@spacemit-k1-x-deb1-board:~#

可以看到有一个录制设备： I2S-Codec 录制设备，cardid 为 1，deviceid 为 0

录音命令示例​

选择设备进行录制，通过 cardid 和 deviceid 进行指定

例：选择 I2S-Codec 声卡进行录制

arecord -Dhw:1,0 -r 48000 -c 2 -f S16_LE --period-size=1024 --buffer-size=4096 xxx.wav

FAQ​