6.1.5. 设计指南¶

6.1.5.1. 源码说明¶

源代码位于：

bsp/artinchip/drv/audio/drv_audio.c: Playback的driver层驱动
bsp/artinchip/drv/audio/drv_dmic.c: DMIC的driver层驱动
bsp/artinchip/drv/audio/drv_amic.c: AMIC的driver层驱动
bsp/artinchip/hal/audio/hal_audio.c: audio模块的hal层驱动
bsp/artinchip/include/hal/hal_audio.h: audio模块的hal层头文件
bsp/artinchip/include/hal/hal_audio_reg.h: audio模块的hal层头文件，用于寄存器定义

6.1.5.2. 模块架构设计¶

6.1.5.2.1. RT-Thread audio框架¶

RT-Thread定义了一套音频框架，driver层的驱动就是为了对接该音频框架。该框架在录音端和播放端采用了两种不同的机制，现对录音端和播放端的框架进行简单说明。

6.1.5.2.1.1. 播放端框架¶

如上图所示，应用层读取的音频数据写入到内存池的block中，并用数据队列对内存池的block数据进行管理。从数据队列中依次取出音频数据，写入到audio buffer中，audio buffer在原理上是一个环形缓冲区，最后通过DMA将音频数据写入到硬件的TXFIFO中。所以，playback端的driver层驱动主要是负责audio buffer环形缓冲区的管理，及时写入音频数据，并用DMA搬运到audio硬件。

6.1.5.2.1.2. 录音端框架¶

如上图所示，RT-Thread audio框架在录音端的设计与播放端不同。在录音端框架虚拟了一个pipe设备，其实就是一个ringbuffer，读写pipe设备就是对ringbuffer的读写。driver层驱动负责管理一个RX buffer，RX buffer在逻辑上也是一个环形缓冲区。DMA负责将MIC端接收到的数据搬运到RX buffer，再通过写pipe设备将音频数据写入到pipe的ringbuffer中。应用层代码则通过 rt_device_read 每次从pipe设备中读取音频数据，再将音频数据写入到wav文件。

6.1.5.3. 关键流程设计¶

6.1.5.3.1. 初始化流程¶

初始化audio模块时钟频率
释放reset和clock信号
注册音频设备，playback端注册为 sound0 设备，DMIC注册为 dmic0 设备，AMIC注册为 amic0 设备

6.1.5.3.2. playback流程¶

6.1.5.3.2.1. init流程¶

初始化DMA传输的起始地址，buf_len以及period_len
注册hal层的回调函数

audio模块使用DMA传输音频数据，DMA采用环形链表形式，依次将音频数据传送到硬件。所以需要配置DMA传输时的起始地址（即TX buffer地址）以及buf_len，period_len。在driver层驱动，将buf_len配置为period_len的4倍，DMA每传输period_len长度的数据，触发一次DMA中断，通知CPU向TX buffer中写入数据。

6.1.5.3.2.2. start流程¶

根据menuconfig配置音频通路
填充TX buffer
设置DMA传输的参数，调用 hal_audio_playback_start 开始音频数据传输
使能PA

为保证DMA传输音频数据的连续性，需要在DMA开始传输前，先向TX buffer中填充数据。在playback的driver层驱动，是将TX buffer填充满后，才开始DMA的传输。

6.1.5.3.2.3. DMA中断流程¶

DMA每传输完period_len长度的数据后，触发一次DMA中断，然后通过DMA回调函数的逐级调用，最终调用 rt_audio_tx_complete 对TX buffer进行填充，每次填充period_len长度的音频数据。

6.1.5.3.3. record流程¶

6.1.5.3.3.1. init流程¶

初始化DMA传输的起始地址，buf_len以及period_len
注册hal层的回调函数

audio模块使用DMA传输音频数据，DMA采用环形链表形式，依次将音频数据传送到硬件。所以需要配置DMA传输时的起始地址（即RX buffer地址）以及buf_len，period_len。在driver层驱动，将buf_len配置为period_len的2倍，DMA每传输period_len长度的数据，触发一次DMA中断，通知CPU向pipe设备写入数据。

6.1.5.3.3.2. start流程¶

按照RT-Thread audio的框架，在执行 rt_device_open 时，就会调用start流程，开始音频的录制，然后再通过 rt_device_control 设置音频的格式（采样率，通道数等）。按照这个流程，最开始可能会录制一段不符合设置的音频格式的数据，这显然是不合理的。所以，在driver层的驱动实现中，start流程并未做任何处理，而是在设置完音频格式后才开始音频的录制。

6.1.5.3.3.3. DMA中断流程¶

DMA每传输完period_len长度的数据后，触发一次DMA中断，然后通过DMA回调函数的逐级调用，最终调用 rt_audio_rx_done ，将RX buffer的数据写入到pipe设备，每次写入period_len长度的音频数据。

6.1.5.4. 数据结构设计¶

6.1.5.4.1. hal层数据结构¶

struct aic_audio_buf_info
{
    void *buf;
    uint32_t buf_len;
    uint32_t period_len;
};

struct aic_audio_transfer_info
{
    struct aic_dma_chan *dma_chan;
    struct aic_audio_buf_info buf_info;
    int transfer_type;
};

struct aic_audio_ctrl
{
    unsigned long reg_base;
    uint32_t irq_num;
    uint32_t clk_id;
    struct aic_audio_transfer_info tx_info;   //TX buffer的参数
    struct aic_audio_transfer_info dmic_info; //DMIC RX buffer的参数
    struct aic_audio_transfer_info amic_info; //AMIC RX buffer的参数
    audio_callback callback;
    void *arg;
    struct aic_audio_config config;
};

6.1.5.4.2. driver层数据结构¶

struct aic_audio
{
    struct rt_audio_device audio;
    aic_audio_ctrl codec;
    rt_uint8_t volume;      //playback音量
    char *pa_name;          //PA引脚的名字
    unsigned int gpio_pa;   //PA引脚的IO口号
};

struct aic_dmic
{
    struct rt_audio_device audio;
    aic_audio_ctrl codec;
    rt_uint8_t volume;
    uint8_t index;
};

6.1.5.5. 接口设计¶

6.1.5.5.1. driver层接口设计¶

driver层将audio定义为 sound0 ， dmic0 , amic0 三个设备，三个设备在driver层的接口基本相同，下面以playback端的接口进行说明。

6.1.5.5.1.1. drv_audio_init¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_init(struct rt_audio_device *audio)
功能说明	playback端的初始化函数
参数定义	audio：指向playback设备的指针
返回值	RT_EOK：执行成功
注意事项

6.1.5.5.1.2. drv_audio_buffer_info¶

函数原型	void drv_audio_buffer_info(struct rt_audio_device audio, struct rt_audio_buf_info info)
功能说明	获取playback端的TX buffer参数
参数定义	audio：指向playback设备的指针 info：用于获取TX buffer参数的指针
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.3. drv_audio_start¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_start(struct rt_audio_device *audio, int stream)
功能说明	开始playback端播放
参数定义	audio：指向playback设备的指针 stream：音频数据流方向
返回值	RT_EOK：执行成功 -RT_EINVAL：参数非法
注意事项

6.1.5.5.1.4. drv_audio_stop¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_stop(struct rt_audio_device *audio, int stream)
功能说明	结束playback端播放
参数定义	audio：指向playback设备的指针 stream：音频数据流方向
返回值	RT_EOK：执行成功 -RT_EINVAL：参数非法
注意事项

6.1.5.5.1.5. drv_audio_pause¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_pause(struct rt_audio_device *audio, int enable)
功能说明	暂停/恢复playback端播放
参数定义	audio：指向playback设备的指针 enable：playback端暂停和恢复播放使能位(0为恢复，非0为暂停)
返回值	RT_EOK：执行成功
注意事项

6.1.5.5.1.6. drv_audio_configure¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_configure(struct rt_audio_device audio, struct rt_audio_caps caps)
功能原型	音频设备配置接口，用于配置采样格式，采样率，通道数等接口
参数定义	audio：指向playback设备的指针 caps：指向配置参数的指针
返回值	RT_EOK：执行成功 -RT_ERROR：参数不支持
注意事项

6.1.5.5.1.7. drv_audio_getcaps¶

函数原型	rt_err_t drv_audio_getcaps(struct rt_audio_device audio, struct rt_audio_caps caps)
功能说明	获取音频设备的参数
参数定义	audio：指向playback设备的指针 caps：指向配置参数的指针
返回值	RT_EOK：执行成功 -RT_ERROR：参数不支持
注意事项

6.1.5.5.1.8. drv_audio_get_playback_avail¶

函数原型	rt_size_t drv_audio_get_playback_avail(struct rt_audio_device *audio)
功能说明	获取playback端缓存的数据大小
参数定义	audio：指向playback设备的指针
返回值	缓存数据的大小
注意事项

6.1.5.5.1.9. hal层接口设计¶

hal层接口也是分playback、DMIC、AMIC三部分进行设计，下面以playback端的接口进行说明。

6.1.5.5.1.10. hal_audio_set_samplerate¶

函数原型	void hal_audio_set_samplerate(aic_audio_ctrl *codec, uint32_t samplerate)
功能说明	设置采样率
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针 samplerate：采样率
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.11. hal_audio_set_playback_channel¶

函数原型	void hal_audio_set_playback_channel(aic_audio_ctrl *codec, uint32_t ch)
功能说明	设置playback端的通道数
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针 ch：通道数
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.12. hal_audio_set_playback_by_spk0¶

函数原型	void hal_audio_set_playback_by_spk0(aic_audio_ctrl *codec)
功能说明	配置SPK0音频通路
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.13. hal_audio_set_playback_by_spk1¶

函数原型	void hal_audio_set_playback_by_spk1(aic_audio_ctrl *codec)
功能说明	配置SPK1音频通路
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.14. hal_audio_playback_start¶

函数原型	void hal_audio_playback_start(aic_audio_ctrl *codec)
功能说明	开始播放
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针
返回值	无
注意事项

6.1.5.5.1.15. hal_audio_playback_stop¶

函数原型	void hal_audio_playback_stop(aic_audio_ctrl *codec)
功能说明	结束播放
参数定义	codec：指向aic_audio_ctrl的指针
返回值	无
注意事项