前言
本文主要介绍在RK3399开发板中增加自己的声卡codec，并替换系统默认的capture/playback设备。
一、开发环境
| SDK | RK3399_ANDROID9.0_SDK_V1.0_20190104 |
|---|---|
| 开发板 | RK_EXCAVATOR_MAIN_V13 |
| CAPTURE CODEC | ES7210 |
| PLAYBACK CODEC | ES8156 |
本文将讲述如何在RK3399平台上增加一款自己的声卡设备，包含codec驱动、设备树、编译脚本以及少量HAL层的代码修改。
将ES7210注册为capture设备。
将ES8156注册为playback设备。
将会指导用户使用tinycap/tinyplay工具对声卡设备进行初步调试。
MIC1/MIC2的模拟输入经由ADC算法处理，从SDOUT1输出；
MIC3/MIC4的模拟输入经由ADC算法处理，从SDOUT2输出；
MCLK为主时钟，由SOC提供；
LRCK为左右声道切换时钟，由SOC提供；
SCLK为位时钟，由SOC提供；
AD0/AD1决定了I2C设备地址。7位Chip Address=1 0 0 0 0 AD1 AD0；（若AD1/AD0均接地，则Chip Address=0x40） 2、ES8156 ES8156是一款支持立体声播放的DAC芯片支持24-bit, 8 to 96 kHz采样率支持I2S/PCM框图如下
SOC的音频数据从SDIN输入芯片，经DAC处理后，从LOUT/ROUT输出到模拟功放或者SPEAKER；
MCLK为主时钟，由SOC提供；
LRCK为左右声道切换时钟，由SOC提供；
SCLK为位时钟，由SOC提供；
CE决定了I2C设备地址。7位Chip Address=0 0 0 1 0 0 CE；（若CE接地，则Chip Address=0x08） 3、数字麦克风阵列 数字麦克风采用ICS-43434，阵列包含4路D-MIC支持24-bit, I2S接口该D-MIC阵列直接通过I2S连接SOC的I2S0_SDI0和I2S0_SDI1无I2C控制接口 4、音频示意图 I2S0共4路输入：I2S0_SDI0~I2S0_SDI3，每一路承载两通道音频数据，共支持8路同时录音I2S0一路输出：I2S0_SDO0，连接ES8156的SDIN，然后两路输出到模拟功放或speaker进行播放 四、下载SDK
repo init -u ssh://xxx/rockchip/rk3399_9.0/manifest -m rk3399_9.0.xml -b dev --no-clone-bundle
repo sync
repo start dev --all
cd u-boot
make clean
make mrproper
./make.sh rk3399 // 适用于 RK3399 芯片
输出位置：u-boot/rk3399_loader_v1.22.119.bin
2、kernel cd kernel
make ARCH=arm64 rockchip_defconfig
make ARCH=arm64 rk3399-sapphire-excavator-edp-avb.img
输出位置：kernel/， 有kernel.img、boot.img（这个是可以直接在AndroidTool中烧写的镜像文件）
3、Android SDK source build/envsetup.sh
lunch // 选择对应的版本，输入序号
make -j32
输出位置：out/target/product/rk3399/，有system.img、vendor.img
4、烧写分区以烧写boot.img为例：
1、PC安装驱动DriverAssitant_v4.5；
2、使用TYPE-C数据线连接开发板与PC；
3、开发板开机后，打开AndroidTool.exe能识别到ADB设备；
4、点击“切换”，切换至LOADER模式，切换成功会识别到LOADER设备；
5、点击“设备分区表”重新读取设备分区表；
6、将勾选框的√全部取消，只勾选Boot分区；
7、点击Boot分区栏最右侧空白格，选中要烧写的boot.img；
8、点击“执行”，即可开始烧写。完成后会自动重启；
1、参考4.2节先切换到LOADER模式；
2、点AndroidTool工具上方的“升级固件”；
3、点击“固件”，选择要升级的固件包update.img；
4、点击“升级”即可；
在kernel/sound/soc/codecs/增加es7210.c、es7210.h、es8156.c、es8156.h，此为codec驱动，一般由codec厂家提供。
2、修改Kconfigkernel/sound/soc/codecs/Kconfig
--- a/sound/soc/codecs/Kconfig
+++ b/sound/soc/codecs/Kconfig
@@ -491,6 +491,14 @@ config SND_SOC_ES8316
config SND_SOC_ES8323
tristate "Everest Semi ES8323 CODEC"
depends on I2C
+
+config SND_SOC_ES7210
+ tristate "Everest Semi ES7210 CODEC"
+ depends on I2C
+
+config SND_SOC_ES8156
+ tristate "Everest Semi ES8156 CODEC"
+ depends on I2C
config SND_SOC_HDMI_CODEC
tristate
kernel/sound/soc/codecs/Makefile:
--- a/sound/soc/codecs/Makefile
+++ b/sound/soc/codecs/Makefile
@@ -62,6 +62,8 @@ snd-soc-dmic-objs := dmic.o
snd-soc-es8316-objs := es8316.o
snd-soc-es8323-objs := es8323.o
snd-soc-es8328-objs := es8328.o
+snd-soc-es7210-objs := es7210.o
+snd-soc-es8156-objs := es8156.o
snd-soc-es8328-i2c-objs := es8328-i2c.o
snd-soc-es8328-spi-objs := es8328-spi.o
snd-soc-es8396-objs := es8396.o
@@ -275,6 +277,8 @@ obj-$(CONFIG_SND_SOC_DMIC) += snd-soc-dmic.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8316) += snd-soc-es8316.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8323) += snd-soc-es8323.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8328) += snd-soc-es8328.o
+obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES7210) += snd-soc-es7210.o
+obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8156) += snd-soc-es8156.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8328_I2C)+= snd-soc-es8328-i2c.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8328_SPI)+= snd-soc-es8328-spi.o
obj-$(CONFIG_SND_SOC_ES8396) += snd-soc-es8396.o
kernel/arch/arm64/configs/rockchip_defconfig:
--- a/arch/arm64/configs/rockchip_defconfig
+++ b/arch/arm64/configs/rockchip_defconfig
@@ -561,6 +561,8 @@ CONFIG_SND_SOC_DUMMY_CODEC=y
CONFIG_SND_SOC_BT_SCO=y
CONFIG_SND_SOC_ES8316=y
CONFIG_SND_SOC_ES8396=y
+CONFIG_SND_SOC_ES7210=y
+CONFIG_SND_SOC_ES8156=y
CONFIG_SND_SOC_FM1288=y
CONFIG_SND_SOC_RK1000=y
CONFIG_SND_SOC_RK3328=y
kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-sapphire-excavator-edp.dtsi:
--- a/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-sapphire-excavator-edp.dtsi
+++ b/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-sapphire-excavator-edp.dtsi
@@ -106,8 +106,48 @@
compatible = "rockchip,rockchip-rt5651-tc358749x-sound";
rockchip,cpu = <&i2s0>;
rockchip,codec = <&rt5651 &rt5651 &tc358749x>;
+ status = "disabled";
+ };
+
+ es7210-es8156-sound {
status = "okay";
+ compatible = "simple-audio-card";
+ simple-audio-card,format = "i2s";
+ simple-audio-card,name = "everest,es7210-es8156-codec";
+ simple-audio-card,mclk-fs = <256>;
+ simple-audio-card,widgets =
+ "Microphone", "Microphone Jack",
+ "Headphone", "Headphone Jack";
+ simple-audio-card,routing =
+ "MIC1", "Microphone Jack",
+ "MIC2", "Microphone Jack",
+ "Microphone Jack", "micbias1",
+ "Headphone Jack", "HPOL",
+ "Headphone Jack", "HPOR";
+
+ simple-audio-card,dai-link@0 {
+ format = "i2s";
+ cpu {
+ sound-dai = <&i2s0>;
+ };
+
+ codec {
+ sound-dai = <&es7210>;
+ };
+ };
+
+ simple-audio-card,dai-link@1 {
+ format = "i2s";
+ cpu {
+ sound-dai = <&i2s0>;
+ };
+
+ codec {
+ sound-dai = <&es8156>;
+ };
+ };
};
+
};
&backlight {
@@ -170,6 +210,7 @@
gsl3673: gsl3673@40 {
compatible = "GSL,GSL3673";
reg = <0x40>;
+ status = "disabled";
screen_max_x = <1536>;
screen_max_y = <2048>;
irq_gpio_number = <&gpio1 20 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
@@ -190,6 +231,26 @@
pinctrl-0 = <&hdmiin_gpios>;
status = "okay";
};
+
+ es7210: es7210@40 {
+ #sound-dai-cells = <0>;
+ compatible = "MicArray_0";
+ reg = <0x40>;
+ clocks = <&cru SCLK_I2S_8CH_OUT>;
+ clock-names = "mclk";
+ pinctrl-names = "default";
+ pinctrl-0 = <&i2s_8ch_mclk>;
+ };
+
+ es8156: es8156@08 {
+ #sound-dai-cells = <0>;
+ compatible = "everest,es8156";
+ reg = <0x08>;
+ clocks = <&cru SCLK_I2S_8CH_OUT>;
+ clock-names = "mclk";
+ pinctrl-names = "default";
+ pinctrl-0 = <&i2s_8ch_mclk>;
+ };
vm149c: vm149c@0c {
compatible = "silicon touch,vm149c";
说明：
1、将原来的声卡"rockchip-rt5651-tc358749x-sound"置为"disabled"；
2、增加了我们的声卡"es7210-es8156-sound"，使用"simple-audio-card"驱动框架。注意是一个声卡包含两个dai-link，分别对应ES7210 codec和ES8156 codec；
3、注意mclk-fs的值256代表mclk是256倍的fs。fs一般等于LRCK，即采样率。
3、将"gsl3673"设备置为"disabled"，disable掉之后，开发板触控屏将无法使用。但是这一步是必要的，因为I2C addr为0x40，与我们添加的ES7210冲突；
4、在i2c1节点中增加es7210和es8156设备节点，注意reg填写正确的i2c address，否则会导致注册失败；
5、注意es7210和es8156节点的compatible属性一定要与es7210.c、es8156.c中of_device_id的compatible属性保持一致；
然后重新编译kernel，升级boot.img分区。启动后使用dmesg查看系统打印，解决相关错误，确保声卡注册成功。
看到有我们的声卡出现，说明注册成功，声卡号为1。
rk3399:/ # cat /proc/asound/cards
0 [ROCKCHIPSPDIF ]: ROCKCHIP_SPDIF - ROCKCHIP,SPDIF
ROCKCHIP,SPDIF
1 [everestes7210es]: everest_es7210- - everest,es7210-es8156-codec
everest,es7210-es8156-codec
2 [rkhdmidpsound ]: rk-hdmi-dp-soun - rk-hdmi-dp-sound
rk-hdmi-dp-sound
pcmC1D0c 为我们的capture设备，即es7210；
pcmC1D1p 为我们的playback设备，即es8156；
rk3399:/ # ls -l /dev/snd/
total 0
crw-rw---- 1 system audio 116, 2 2013-01-18 08:50 controlC0
crw-rw---- 1 system audio 116, 4 2013-01-18 08:50 controlC1
crw-rw---- 1 system audio 116, 7 2013-01-18 08:50 controlC2
crw-rw---- 1 system audio 116, 3 2013-01-18 08:50 pcmC0D0p
crw-rw---- 1 system audio 116, 5 2013-01-18 08:50 pcmC1D0c
crw-rw---- 1 system audio 116, 6 2013-01-18 08:50 pcmC1D1p
crw-rw---- 1 system audio 116, 8 2013-01-18 08:50 pcmC2D0p
crw-rw---- 1 system audio 116, 33 2013-01-18 08:50 timer
1）使用tinycap录音，可以修改声道数、采样率等参数。录音过程中也可分别敲击各个MIC，方便分析。
tinycap /data/test.wav -D 1 -d 0 -c 8 -r 16000
2）将录音文件通过adb pull拉取到本地，使用Audacity打开进行播放、分析。注意如果要使用“导入原始数据”方式打开，要跳过头部44字节的wav头。
3）用tinyplay播放录制的音频，注意tinyplay只支持2channel、16kHz格式。
tinypaly /data/test.wav -D 1 -d 1 -c 2 -r 16000
1）声卡打开状态，无数据传输时的SCL、LRCK、SDA。SDA上无数据，但时钟信号要有。
2）声卡打开状态，有数据传输时的SCL、LRCK、SDA。时钟信号有，SDA上也能看到数据，对着MIC说话，可观察到SDA的动态变化。
要想使用系统自带的录音APP或者音视频播放软件进行录音和放音，还需要修改Android HAL层。
1、修改默认capture/playback设备1）增加新的 SPEAKER_NAME 和 MIC_NAME。与7.1节查看到的声卡名称保持一致。
diff --git a/tinyalsa_hal/audio_hw.c b/tinyalsa_hal/audio_hw.c
index f666f93..60d0ca1 100755
--- a/tinyalsa_hal/audio_hw.c
+++ b/tinyalsa_hal/audio_hw.c
@@ -317,6 +317,7 @@ static char* SPEAKER_NAME [] =
"rockchipes8316c",
"rockchiprk809co",
"rockchiprt5640c",
+ "everestes7210es",
};
static bool is_speaker_out_sound_card(char* buf)
@@ -397,6 +398,7 @@ static char* MIC_NAME [] =
"rockchipes8316c",
"rockchiprk809co",
"rockchiprt5640c",
+ "everestes7210es",
};
2）修改默认声卡号。与7.1节查看到的声卡序号保持一致。
diff --git a/tinyalsa_hal/alsa_route.c b/tinyalsa_hal/alsa_route.c
index 5084c4b..674423e 100755
--- a/tinyalsa_hal/alsa_route.c
+++ b/tinyalsa_hal/alsa_route.c
@@ -12,7 +12,7 @@
#define LOG_TAG "alsa_route"
-//#define LOG_NDEBUG 0
+#define LOG_NDEBUG 0
#include 3）修改默认playback设备的设备号。与7.2节查看到的playback设备号保持一致。
diff --git a/tinyalsa_hal/audio_hw.c b/tinyalsa_hal/audio_hw.c
index f666f93..60d0ca1 100755
--- a/tinyalsa_hal/audio_hw.c
+++ b/tinyalsa_hal/audio_hw.c
in->pcm = pcm_open(card, PCM_DEVICE, PCM_IN, in->config);
} else {
card = adev->in_card[SND_IN_SOUND_CARD_BT];
@@ -2792,7 +2804,7 @@ static int adev_open_output_stream(struct audio_hw_device *dev,
type = OUTPUT_DEEP_BUF;
} else {
out->config = pcm_config;
- out->pcm_device = PCM_DEVICE;
+ out->pcm_device = PCM_DEVICE_SCO;//PCM_DEVICE;
type = OUTPUT_LOW_LATENCY;
}
4）新增头文件tinyalsa_hal/codec_config/es7210_es8156_config.h，实现es7210_es8156_config_table结构体，可参考codec_config目录下的其它声卡的config.h。
5）增加声卡的config table。
diff --git a/tinyalsa_hal/codec_config/config_list.h b/tinyalsa_hal/codec_config/config_list.h
index b02e790..d94f0e6 100755
--- a/tinyalsa_hal/codec_config/config_list.h
+++ b/tinyalsa_hal/codec_config/config_list.h
@@ -25,6 +25,7 @@
#include "es8316_config.h"
#include "cx2072_config.h"
#include "hdmi_analog_config.h"
+#include "es7210_es8156_config.h"
struct alsa_sound_card_config
{
@@ -93,6 +94,10 @@ struct alsa_sound_card_config sound_card_config_list[] = {
{
.sound_card_name = "rkhdmianalogsnd",
.route_table = &hdmi_analog_config_table,
+ },
+ {
+ .sound_card_name = "everestes7210es",
+ .route_table = &es7210_es8156_config_table,
}
};
6）编译HAL静态库，替换到系统中。
mmm hardware/rockchip/audio/tinyalsa_hal
hal库生成位置：./out/target/product/rk3399/vendor/lib/hw/audio.primary.rk30board.so
替换到设备中：
adb push audio.primary.rk30board.so /vendor/lib/hw/
——至此HAL层的全部修改已完成，理论上可直接用系统自带录音机/播放器测试声卡了。如果要修改其它声卡参数，可修改如下结构体：
hardware/rockchip/audio/tinyalsa_hal/audio_hw.h
#else
struct pcm_config pcm_config = {
.channels = 2,
.rate = 44100,
.period_size = 512,
.period_count = 6,
.format = PCM_FORMAT_S16_LE,
.flag = HW_PARAMS_FLAG_LPCM,
};
struct pcm_config pcm_config_in = {
.channels = 2,
.rate = 44100,
#ifdef SPEEX_DENOISE_ENABLE
.period_size = 1024,
#else
.period_size = 256,
#endif
.period_count = 4,
.format = PCM_FORMAT_S16_LE,
.flag = HW_PARAMS_FLAG_LPCM,
};
#endif
1）打开“录音机”进行录音，正常情况下能录到我们通过ES7210、数字麦阵列输入的声音。点击播放，能从ES8156连接的SPEAKER设备输出。
2）用音乐播放器或视频播放器播放音视频文件，能够从SPEAKER设备输出。
九、问题分析 1、声卡i2c读写失败 1、测量MCLK时钟，一般12.88MHz左右正常；
2、排查同一总线上设备address是否有冲突；
3、检查设备address地址硬件设置是否正确；
4、测量设备供电是否正常；
无法启动，包括开机卡在kernel开机画面、反复重启、AndroidTool无法发现设备等无法正常进入系统或烧写镜像的情况，俗称——变砖。
1、设备断电；
2、依次摁下“RST”键和“RECOVERY”键并保持住；
3、摁下开机开关，几秒钟后，AndroidTool就能发现LOADER设备了；
4、重新烧写分区或升级包即可；
1、测量各个MIC是否供电正常；
2、测量ES7210各路模拟输入是否有信号；
3、查看ES7210是否初始化成功、寄存器配置无误，可咨询FAE；
4、确认ES7210的配置是否正确，主要是I2S的模式，比如应该是normal模式还是TDM模式，可咨询FAE；
《ES7210 DS_1620649768764.pdf》
《ES8156 DS——DAC芯片规格书.pdf》
《Rockchip_Developer_Guide_Audio_CN.pdf》
《Rockchip_Developer_Guide_Linux4.4_Audio_CN.pdf》
《Rockchip_User_Guide_Recovery_CN&EN.pdf》
《Rockchip_RK3399_Developer_Guide_Android9.0_Software_CN&EN.pdf》
《Rockchip_Developer_Guide_Linux4.4_Audio_CN.pdf》
《RK音频简介以及常见问题debug方法v1.1.pdf》
《Rockchip集成ES7210多通道录音方案指南v1.0.pdf》
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