【RT摩拳擦掌】RT600 4路音频同步输入1路TDM输出方案

【RT摩拳擦掌】RT600 4路音频同步输入1路TDM输出方案

  • 一， 文章简介
  • 二，硬件平台构建
    • 2.1 音频源板
    • 2.2 音频收发板
    • 2.3 双板硬件连接
  • 三，软件方案与软件实现
    • 3.1 方案实现
    • 3.2 软件代码实现
      • 3.2.1 4路I2S接收
      • 3.2.2 I2S DMA pingpong配置
      • 3.2.3 音频数据收到发转存
      • 3.2.4 发送TDM音频代码
      • 3.2.6音频源代码
  • 四，测试结果
    • 4.2 接收拷贝到发送buffer耗时
      • 4.3 4路接收到的数据同步性验证
    • 4.4 发送buffer对应4路音频的TDM情况
    • 4.5 发送48Khz 32bit 8ch的音频数据波形

一， 文章简介

本篇文章旨在在RT685平台上实现4组48Khz 32bit 2ch的音频数据同时输入，然后把收到的数据组装成一路48Khz 32bit 8ch的音频再通过I2S输出。这种方案用法，也是应客户要求去做的，因为客户那边做出来总是有谐波问题，分析客户的情况，发现客户的主要问题有两个：
（1） 谐波问题：收到4路8字节之后直接拷贝到发送buffer去做，这个就会导致时序上的问题，没有考虑到音频数据存储池去缓冲数据，等到接收足够音频数据，至少要大于拷贝发送所需要的时间的问题，所以最后问题体现在客户测试输出音频波形发现有谐波的问题。
（2） 音频同步问题：客户收取4路音频数据之后，测试接收buffer，发现4路数据存在不同步问题。
所以，为了帮助客户，笔者帮客户直接做了这个应用demo，并且做了配套的测试音频源，用来循环发送一组48Khz采样率32bit双通道，固定递增的音频数据，比如0X00-0XFF循环发。
下面是本应用平台框图：
在这里插入图片描述

图1 系统框图

上图中，一块MIMXRT685-EVK实现输出48Khz，32bit2ch的功能，发送数据循环发送：0X00,0X01….0XFF。
另外一块MIMXRT685-EVK是本文的重点，实现4组I2S分别收取数据48khz采样率32bit2ch，然后把收到的数据，组装成48Khz采样率32bit*8ch的音频数据发送出去。
上图中，为了减少外部线的连接，对于BCLK,WS信号，直接只接一组到I2S3，其他的I2S2,I2S4,I2S5内部共享I2S3的信号。然后，对于DATA数据，在外部做了一根线一分4头的方式，分别接到各组音频接口的data引脚上。
下面就本方案，给出详细的描述。

二，硬件平台构建

下面分别给出两块板子的引脚规划情况，因为平台所用的引脚较多，所以需要具体分配。

2.1 音频源板

一块MIMXRT685-EVK作为音频源，发送48Khz 32bit*2ch的引脚使用情况如下：
在这里插入图片描述

图2 音频源板引脚分配

2.2 音频收发板

另外一块MIMXRT685-EVK作为音频收发板，实现音频源发送过来的4路音频同步数据收取，并且组装成48Khz 32bit*8ch的波形发送出去。
在这里插入图片描述

图3 音频收发板引脚分配

2.3 双板硬件连接

两块板子source和target连接的情况如下：
在这里插入图片描述

图4 双板引脚连接情况

在这里插入图片描述

图5 实物双板连接情况

硬件准备好之后，就是给出软件方案与代码了。

三，软件方案与软件实现

实际在编写代码的过程中，尝试了很多种的方案，比如：
（1） 接收的时候，直接组装成要发送的TDM格式buffer，供给发送去发，但是由于组装成TDM，需要一组I2S接8个，然后做偏移再去收取下一个，如果接收按照8字节DMA搬运，4组I2S的callback进入很频繁，导致CPU load比较大，所以放弃该方案。
（2） 4组I2S各接各的，接10ms的buffer，然后使用DMA的方式去做memory到memory的拷贝，但是由于RT685的DMA比较弱，最多实现32bit 4word=16byte的偏移，也就是16字节的偏移，但是实际上，一组音频数据就是32bit2，4组就是32bit8=32byte的偏移，所以DMA无法满足，所以放弃DMA的memory到memory拷贝方案，改用memcpy。
（3） 使用I2S_RxTransferReceiveDMA函数去做DMA的接收，但是实际上，调用一组就直接开始接收，等到下一组的I2S接口去调用I2S_RxTransferReceiveDMA，已经出现的异步的情况，纵然在I2S_RxTransferReceiveDMA中关闭I2S的使能，等I2S_RxTransferReceiveDMA的几组I2S都调用完再去做4组I2S的使能，这种方式只能实现第一组数据的收取同步，因为在后面，需要到callback里面去重新触发第二帧数据的接收，所以4组I2S的callback调用I2S_RxTransferReceiveDMA，必然还会出现新的同步问题，所以放弃该方法，考虑使用两组DMA descriptor的方式做乒乓，这样会一直循环去接收，无需CPU代码的介入。

3.1 方案实现

上面已经说明了几种方案的情况，最终选择使用4路音频分别收取音频数据并且缓存10ms的音频数据buffer，接收buffer到发送buffer的转换采用memcpy方式，并且测试这个拷贝时间是否能够满足实际的需求，保证在接收buffer的缓存池大于这个拷贝的时间，足以给发送buffer准备的时间。
接收数据搬运转移的方案如下：
在这里插入图片描述

图6 数据buffer转移情况

上面是4组I2S分别接收自己的10ms数据，buffer实际上上准备了20ms，单次DMA接收一帧是10ms，然后另外10ms是做pingpong buffer。发送buffer是用来把收到的4组I2S buffer拷贝成TDM格式的32bit8ch的数组，然后也做两组乒乓buffer。
实际上就是缓存10ms的数据，buffer准备两组10ms，当第一个10ms帧接收完之后，用第二个buffer去接收，同时把第一个buffer的数据拷贝给发送buffer的第一个buffer，并且使用这个第一个buffer去做发送，发送完成之后，转到第二个buffer去接并且发送。
这样只要时间控制好，就不会出现数据错误的问题。
10ms的数据量是3840Byte，因为对于接收是48Khz，也就是1s有48000帧，每帧是32bit2=8Byte，则10ms=>4800*8Byte=38400Byte。

3.2 软件代码实现

软件代码实现部分，主要分为4路I2S接收信号分享，I2S DMA pingpong配置，数据转运，发送I2S等几部分，下面给出详细情况

3.2.1 4路I2S接收

从上面可以知道，4路I2S的接收信号并不是完全拉线去接的，而是采用了BCLK,WS信号共享，DATA分别接收的方法。
I2S2,I2S4,I2S5共享I2S3的BCLK，WS代码如下：

 /* Set shared signal set 0: SCK, WS from Flexcomm1 */I2S_BRIDGE_SetShareSignalSrc(kI2S_BRIDGE_ShareSet0, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_Flexcomm3);I2S_BRIDGE_SetShareSignalSrc(kI2S_BRIDGE_ShareSet0, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_Flexcomm3);/* Set flexcomm3 SCK, WS from shared signal set 0 */I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm2, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm2, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm4, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm4, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm5, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm5, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);

3.2.2 I2S DMA pingpong配置

为了实现4路音频同步，去接收10ms的音频buffer，采用了两个I2S DMA descriptors实现乒乓功能去轮流采集数据到两个乒乓buffer。
代码如下：

#define I2S_BUFFER_SIZE 3840 //10msSDK_ALIGN(static dma_descriptor_t I2S2_s_rxDmaDescriptors[2U], FSL_FEATURE_DMA_LINK_DESCRIPTOR_ALIGN_SIZE);
SDK_ALIGN(static dma_descriptor_t I2S3_s_rxDmaDescriptors[2U], FSL_FEATURE_DMA_LINK_DESCRIPTOR_ALIGN_SIZE);
SDK_ALIGN(static dma_descriptor_t I2S4_s_rxDmaDescriptors[2U], FSL_FEATURE_DMA_LINK_DESCRIPTOR_ALIGN_SIZE);
SDK_ALIGN(static dma_descriptor_t I2S5_s_rxDmaDescriptors[2U], FSL_FEATURE_DMA_LINK_DESCRIPTOR_ALIGN_SIZE);SDK_ALIGN(static uint8_t I2S2_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S3_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S4_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S5_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));static i2s_transfer_t I2S2_s_RxTransfer[2] = {{.data     = I2S2_s_Buffer[0],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,},{.data     = I2S2_s_Buffer[1],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,}};
static i2s_transfer_t I2S3_s_RxTransfer[2] = {{.data     = I2S3_s_Buffer[0],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,},{.data     = I2S3_s_Buffer[1],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,}};
static i2s_transfer_t I2S4_s_RxTransfer[2] = {{.data     = I2S4_s_Buffer[0],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,},{.data     = I2S4_s_Buffer[1],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,}};
static i2s_transfer_t I2S5_s_RxTransfer[2] = {{.data     = I2S5_s_Buffer[0],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,},{.data     = I2S5_s_Buffer[1],.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE,}};I2S_RxGetDefaultConfig(&I2S2_s_RxConfig);I2S2_s_RxConfig.divider     = DEMO_I2S_CLOCK_DIVIDER;I2S2_s_RxConfig.masterSlave = DEMO_I2S_TX_MODE;//DEMO_I2S_RX_MODEI2S_RxInit(DEMO_I2S2_RX, &I2S2_s_RxConfig);I2S_RxGetDefaultConfig(&I2S3_s_RxConfig);I2S3_s_RxConfig.divider     = DEMO_I2S_CLOCK_DIVIDER;I2S3_s_RxConfig.masterSlave = DEMO_I2S_TX_MODE;//DEMO_I2S_RX_MODEI2S_RxInit(DEMO_I2S3_RX, &I2S3_s_RxConfig);I2S_RxGetDefaultConfig(&I2S4_s_RxConfig);I2S4_s_RxConfig.divider     = DEMO_I2S_CLOCK_DIVIDER;I2S4_s_RxConfig.masterSlave = DEMO_I2S_TX_MODE;//DEMO_I2S_RX_MODEI2S_RxInit(DEMO_I2S4_RX, &I2S4_s_RxConfig);I2S_RxGetDefaultConfig(&I2S5_s_RxConfig);I2S5_s_RxConfig.divider     = DEMO_I2S_CLOCK_DIVIDER;I2S5_s_RxConfig.masterSlave = DEMO_I2S_TX_MODE;//DEMO_I2S_RX_MODEI2S_RxInit(DEMO_I2S5_RX, &I2S5_s_RxConfig);DMA_Init(DEMO_DMA);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S2_RX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S2_RX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority1);DMA_CreateHandle(&I2S2_s_DmaRxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S2_RX_CHANNEL);I2S_RxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S2_RX, &I2S2_s_RxHandle, &I2S2_s_DmaRxHandle, I2S2_RxCallback, (void *)&I2S2_s_RxTransfer);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S3_RX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S3_RX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority1);DMA_CreateHandle(&I2S3_s_DmaRxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S3_RX_CHANNEL);I2S_RxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S3_RX, &I2S3_s_RxHandle, &I2S3_s_DmaRxHandle, I2S3_RxCallback, (void *)&I2S3_s_RxTransfer);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S4_RX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S4_RX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority1);DMA_CreateHandle(&I2S4_s_DmaRxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S4_RX_CHANNEL);I2S_RxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S4_RX, &I2S4_s_RxHandle, &I2S4_s_DmaRxHandle, I2S4_RxCallback, (void *)&I2S4_s_RxTransfer);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S5_RX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S5_RX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority2);DMA_CreateHandle(&I2S5_s_DmaRxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S5_RX_CHANNEL);I2S_RxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S5_RX, &I2S5_s_RxHandle, &I2S5_s_DmaRxHandle, I2S5_RxCallback, (void *)&I2S5_s_RxTransfer);I2S_TransferInstallLoopDMADescriptorMemory(&I2S2_s_RxHandle, I2S2_s_rxDmaDescriptors, 2U);I2S_TransferInstallLoopDMADescriptorMemory(&I2S3_s_RxHandle, I2S3_s_rxDmaDescriptors, 2U);I2S_TransferInstallLoopDMADescriptorMemory(&I2S4_s_RxHandle, I2S4_s_rxDmaDescriptors, 2U);
I2S_TransferInstallLoopDMADescriptorMemory(&I2S5_s_RxHandle, I2S5_s_rxDmaDescriptors, 2U);if (I2S_TransferReceiveLoopDMA(DEMO_I2S2_RX, &I2S2_s_RxHandle, &I2S2_s_RxTransfer[0], 2U) != kStatus_Success){assert(false);}if (I2S_TransferReceiveLoopDMA(DEMO_I2S3_RX, &I2S3_s_RxHandle, &I2S3_s_RxTransfer[0], 2U) != kStatus_Success){assert(false);}if (I2S_TransferReceiveLoopDMA(DEMO_I2S4_RX, &I2S4_s_RxHandle, &I2S4_s_RxTransfer[0], 2U) != kStatus_Success){assert(false);}if (I2S_TransferReceiveLoopDMA(DEMO_I2S5_RX, &I2S5_s_RxHandle, &I2S5_s_RxTransfer[0], 2U) != kStatus_Success){assert(false);}I2S_Enable(DEMO_I2S2_RX);I2S_Enable(DEMO_I2S3_RX);I2S_Enable(DEMO_I2S4_RX);I2S_Enable(DEMO_I2S5_RX);

这里，代码有修改，主要是fsl_i2s_dma.c的I2S_TransferLoopDMA函数，屏蔽掉：
I2S_Enable(base);
为了实现4路同步收取的功能。

3.2.3 音频数据收到发转存

因为收取的时候是每个音频接口分别轮流接自己的2ch数据，但是发送是需要发送4路收到的音频双通道数据，也就是32bit*8ch的数据，所以在接收了ping之后，需要把ping的数据转存到发送ping buffer里面去，转存的代码如下：

#define I2S_BUFFER_SIZE 3840 //10ms
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S2_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S3_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S4_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S5_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE],   sizeof(uint32_t));
SDK_ALIGN(static uint8_t I2S1_s_Buffer[2][I2S_BUFFER_SIZE*4], sizeof(uint32_t));   
if( s_pingpong ==  1){for(ch = 0;ch < 480; ch++) //480=I2S_BUFFER_SIZE(3840)/8{memcpy(&I2S1_s_Buffer[0][0  + (32*ch)], &I2S2_s_Buffer[0][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[0][8  + (32*ch)], &I2S3_s_Buffer[0][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[0][16 + (32*ch)], &I2S4_s_Buffer[0][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[0][24 + (32*ch)], &I2S5_s_Buffer[0][8*ch], 8);}}else{for(ch = 0;ch < 480; ch++){memcpy(&I2S1_s_Buffer[1][0  + (32*ch)], &I2S2_s_Buffer[1][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[1][8  + (32*ch)], &I2S3_s_Buffer[1][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[1][16 + (32*ch)], &I2S4_s_Buffer[1][8*ch], 8);memcpy(&I2S1_s_Buffer[1][24 + (32*ch)], &I2S5_s_Buffer[1][8*ch], 8);}}

3.2.4 发送TDM音频代码

发送代码采用的也是I2S DMA的方式，只不过因为不需要多个通道同时发送，只是单路，所以不用考虑同步问题，没有采用DMA descriptor，直接在发送buffer准备好之后，采用I2S_TxTransferSendDMA方式去做，代码如下：

I2S_TxGetDefaultConfig(&I2S1_s_TxConfig);I2S1_s_TxConfig.divider     = DEMO_I2S1_CLOCK_DIVIDER;I2S1_s_TxConfig.masterSlave = kI2S_MasterSlaveNormalMaster;I2S1_s_TxConfig.wsPol       = true;I2S1_s_TxConfig.mode        = kI2S_ModeDspWsLong;//kI2S_ModeDspWsShort;I2S1_s_TxConfig.dataLength  = 32U;I2S1_s_TxConfig.frameLength = 32 * 8U;I2S1_s_TxConfig.position    = DEMO_TDM_DATA_START_POSITION;I2S1_s_TxConfig.pack48      = true;I2S_TxInit(DEMO_I2S1_TX, &I2S1_s_TxConfig);I2S_EnableSecondaryChannel(DEMO_I2S1_TX, kI2S_SecondaryChannel1, false, 64 + DEMO_TDM_DATA_START_POSITION);I2S_EnableSecondaryChannel(DEMO_I2S1_TX, kI2S_SecondaryChannel2, false, 128 + DEMO_TDM_DATA_START_POSITION);I2S_EnableSecondaryChannel(DEMO_I2S1_TX, kI2S_SecondaryChannel3, false, 192 + DEMO_TDM_DATA_START_POSITION);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S1_TX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S1_TX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority3);DMA_CreateHandle(&I2S1_s_DmaTxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S1_TX_CHANNEL);
I2S_TxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S1_TX, &I2S1_s_TxHandle, &I2S1_s_DmaTxHandle, I2S1_TxCallback, (void *)&I2S1_s_TxTransfer);if( s_pingpong ==  1){I2S1_s_TxTransfer.data     = I2S1_s_Buffer[0];I2S1_s_TxTransfer.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE*4;I2S_TxTransferSendDMA(DEMO_I2S1_TX, &I2S1_s_TxHandle, I2S1_s_TxTransfer);}else{I2S1_s_TxTransfer.data     = I2S1_s_Buffer[1];I2S1_s_TxTransfer.dataSize = I2S_BUFFER_SIZE*4;I2S_TxTransferSendDMA(DEMO_I2S1_TX, &I2S1_s_TxHandle, I2S1_s_TxTransfer);}

3.2.5 发送接收I2S callback处理
对于接收的I2S2,3,4,5一共4路，每次接收完10ms的数据，会进入一次callback，在callback里面只需要记录下标志，当4路标志都记录完整之后，说明4路同一10ms的数据都接完，就可以进行数据拷贝给发送buffer了。当然，为了测试callback的进入频率是不是10ms一次，本文做了一个GPIO反正在callback用来测试。
下面给出记录I2S callback的代码

static void I2S2_RxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{s_allRXTriggerred |= 0x01;
}static void I2S3_RxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{s_allRXTriggerred |= 0x02;
}static void I2S4_RxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{s_allRXTriggerred |= 0x04;
}static void I2S5_RxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{/* Enqueue the same original buffer all over again */s_allRXTriggerred |= 0x08;GPIO_PortToggle(GPIO, 1, 1<<0);if( s_pingpong == 0){s_pingpong = 1;}else{s_pingpong = 0;}
}static void I2S1_TxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{GPIO_PortToggle(GPIO, 1, 1<<8);//__NOP();
}

至此，对于一块MIMXRT685-EVK用来做4路接收1路TDM发送的所有功能已经完成了。

3.2.6音频源代码

音频源是在另外一块的MIMXRT685-EVK上面做的发送48Khz，32bit*2ch的音频数据，数据是0X00-0XFF循环发送的。
代码如下：

int main(void)
{BOARD_InitBootPins();BOARD_InitBootClocks();BOARD_InitDebugConsole();BOARD_I3C_ReleaseBus();BOARD_InitI3CPins();CLOCK_EnableClock(kCLOCK_InputMux);/* attach main clock to I3C (500MHz / 20 = 25MHz). */CLOCK_AttachClk(kMAIN_CLK_to_I3C_CLK);CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivI3cClk, 20);/* attach AUDIO PLL clock to FLEXCOMM1 (I2S1) */CLOCK_AttachClk(kAUDIO_PLL_to_FLEXCOMM1);/* attach AUDIO PLL clock to FLEXCOMM3 (I2S3) */CLOCK_AttachClk(kAUDIO_PLL_to_FLEXCOMM3);/* attach AUDIO PLL clock to MCLK */CLOCK_AttachClk(kAUDIO_PLL_to_MCLK_CLK);CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivMclkClk, 1);SYSCTL1->MCLKPINDIR = SYSCTL1_MCLKPINDIR_MCLKPINDIR_MASK;wm8904Config.i2cConfig.codecI2CSourceClock = CLOCK_GetI3cClkFreq();wm8904Config.mclk_HZ                       = CLOCK_GetMclkClkFreq();/* Set shared signal set 0: SCK, WS from Flexcomm1 */I2S_BRIDGE_SetShareSignalSrc(kI2S_BRIDGE_ShareSet0, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_Flexcomm1);I2S_BRIDGE_SetShareSignalSrc(kI2S_BRIDGE_ShareSet0, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_Flexcomm1);/* Set flexcomm3 SCK, WS from shared signal set 0 */I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm3, kI2S_BRIDGE_SignalSCK, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);I2S_BRIDGE_SetFlexcommSignalShareSet(kI2S_BRIDGE_Flexcomm3, kI2S_BRIDGE_SignalWS, kI2S_BRIDGE_ShareSet0);
#if 1PRINTF("Configure codec\r\n");/* protocol: i2s* sampleRate: 48K* bitwidth:16*/if (CODEC_Init(&codecHandle, &boardCodecConfig) != kStatus_Success){PRINTF("codec_Init failed!\r\n");assert(false);}/* Initial volume kept low for hearing safety.* Adjust it to your needs, 0-100, 0 for mute, 100 for maximum volume.*/if (CODEC_SetVolume(&codecHandle, kCODEC_PlayChannelHeadphoneLeft | kCODEC_PlayChannelHeadphoneRight,DEMO_CODEC_VOLUME) != kStatus_Success){assert(false);}PRINTF("Configure I2S\r\n");
#endif/** masterSlave = kI2S_MasterSlaveNormalMaster;* mode = kI2S_ModeI2sClassic;* rightLow = false;* leftJust = false;* pdmData = false;* sckPol = false;* wsPol = false;* divider = 1;* oneChannel = false;* dataLength = 16;* frameLength = 32;* position = 0;* watermark = 4;* txEmptyZero = true;* pack48 = false;*/I2S_TxGetDefaultConfig(&s_TxConfig);s_TxConfig.divider     = DEMO_I2S_CLOCK_DIVIDER;s_TxConfig.masterSlave = DEMO_I2S_TX_MODE;I2S_TxInit(DEMO_I2S_TX, &s_TxConfig);DMA_Init(DEMO_DMA);DMA_EnableChannel(DEMO_DMA, DEMO_I2S_TX_CHANNEL);DMA_SetChannelPriority(DEMO_DMA, DEMO_I2S_TX_CHANNEL, kDMA_ChannelPriority3);DMA_CreateHandle(&s_DmaTxHandle, DEMO_DMA, DEMO_I2S_TX_CHANNEL);StartSoundPlayback();while (1){}
}static void StartSoundPlayback(void)
{PRINTF("Setup looping playback of sine wave\r\n");s_TxTransfer.data     = &g_Music[0];s_TxTransfer.dataSize = sizeof(g_Music);I2S_TxTransferCreateHandleDMA(DEMO_I2S_TX, &s_TxHandle, &s_DmaTxHandle, TxCallback, (void *)&s_TxTransfer);/* need to queue two transmit buffers so when the first one* finishes transfer, the other immediatelly starts */I2S_TxTransferSendDMA(DEMO_I2S_TX, &s_TxHandle, s_TxTransfer);I2S_TxTransferSendDMA(DEMO_I2S_TX, &s_TxHandle, s_TxTransfer);
}static void TxCallback(I2S_Type *base, i2s_dma_handle_t *handle, status_t completionStatus, void *userData)
{/* Enqueue the same original buffer all over again */i2s_transfer_t *transfer = (i2s_transfer_t *)userData;I2S_TxTransferSendDMA(base, handle, *transfer);
}

音频数据buffer：
在这里插入图片描述

图7 音频源发送buffer

给出对应的测结果情况：
在这里插入图片描述

图8 音频源发送数据测试

可以看到，音频源发送出来的数据是循环的，并且能够一直递增循环发送。

四，测试结果

关于测试结果需要验证几个点：
（1）4路音频收取pingpong buffer，单个buffer是否是10ms，也就是10ms的音频数据池。
（2）数据memory拷贝时间有多少，是否会超出接收音频数据池长度。
（3）接收的4路数据是否同步，组装好的发送buffer数据是否是对应的4路2ch数据组装的32bit8ch数据。
（4）发送出来的音频波形是否是正确的32bit8ch的TDM数据。
下面就这几点给出验证测试结果
4.1 4路音频10ms数据池
这个验证很简单，定义一个引脚GPIO，初始化输出0，然后在接收的callback中断中反转，本文选择在I2S5的callback反转，结果测试如下：
在这里插入图片描述

图9 黄色10ms

通道1就是因为接收的callback反转情况，可以看到是准确的10ms。
这里给一个测试的总图：
在这里插入图片描述

图 10 时间测试总图
Ch1: I2S5 callback进入频率 Ch2: memory 拷贝时间 Ch3: 发送callback进入频率 可以看到其实收发的频率都是10ms，因为对于发送，也是发送的48Khz，只不过因为是8ch，数据量相对接收翻了4倍，需要把接收的4个通道数据全部塞进去。

4.2 接收拷贝到发送buffer耗时

对于数据拷贝，也就是把4路I2S分别接收到4个buffer里面的数据组装到发送的buffer中，这个时间测试是在示波器的第二通道，结果如下：
在这里插入图片描述

图 11 拷贝时间

可以看到拷贝时间不到500us，远远小于音频接收数据池的10ms，所以随性使用memcpy，完全不需要担心拷贝时间太长，也正好弥补了之前想用DMA做memory到memory拷贝，因为DMA性能问题不能实现的遗憾。

4.3 4路接收到的数据同步性验证

为了验证同步性，本文做了接收100个10ms之后关闭4路I2S接收通道，把对应的4路音频接收buffer全部打印出来。4路结果分别如下：
在这里插入图片描述

图12 I2S2接收buffer
![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/b876b0c3ec0146d8bae1e1b08783098f.jpeg#pic_center)
图13 I2S3接收buffer
![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/26b8607f6d8a42c6b7cf6b71f47fc83c.jpeg#pic_center)
图14 I2S4接收buffer
![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/6037e702702e404f895e27052831afb4.jpeg#pic_center)
图15 I2S5接收buffer

可以看到，4路的I2S的接收buffer数据完全同步了，而且都是从0XB8开始的。

4.4 发送buffer对应4路音频的TDM情况

发送buffer是在100次接收打印接收buffer之后，然后做了memcpy到发送buffer，打印出的发送buffer数据情况：
在这里插入图片描述

图16 I2S1发送buffer
可以看到，buffer也是从0XB8开始的，并且4组接收数据到拷贝到发送的buffer中，组装成了32bit*8ch的数据。可以看到TDM发送buffer也是正确的。

4.5 发送48Khz 32bit 8ch的音频数据波形

在这里插入图片描述

图17 收发音频波形

上面一组是音频源的波形，下面一组是TDM发送的波形。
由于逻辑分析仪解析软件的能力限制，最多只能解析2ch 64bit的数据，所以这里只能看到部分的数据，但是从波形上看，可以看到发送TDM的波形是能够做到32bit*8ch的，而且在一帧之内的每8byte数据是一样的，这也见解说明了4路音频收取的同步性。
上面图中，实际上ch2的数据是00，01，02，03，04，05，06，07,一帧内4组一样的数据，看波形也可以看到是4组一样的，4组2ch够成了32bit 8ch的TDM。
最后，再给一张从示波器上测试的发送TDM波形：
在这里插入图片描述

图18 发送TDM波形

可以看到，BCLK=12.28Mhz，和期望的48khz32bit8=12.288Mhz是吻合的。
WS信号测出来也是48Khz满足设定的48Khz采样率。
DATA也是有数据改变在传送，而且可以看到一帧内的波形规律是由大概4组重复的，也可以说明4组收取数据是同步的。
至此，RT600 4通道48KHZ 32bit2ch输入，组装成48Khz 32bit8ch输出的功能已经实现！
代码源码链接：
https://community.nxp.com/t5/i-MX-RT-Knowledge-Base/RT600-4-I2S-input-to-1-TDM-output-solution/tac-p/1914092#M218

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