【芯片手册开发】Sil9136音频开发详细分析+源码实战

目录

• 前言
• 参考
• 手册使用+实战
  • 配置
  • Configuring Audio Using I2S
  • 总结实现

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前言

• 默认在开发了视频方面后
• 这方面的工作本来可以找技术支持拿个例程参考下，很快就可以的写出来的，以为自己对HDMI协议不太了解，但是技术支持说没有，所以没办法，只能自己搞了
• 看手册不难，难得找是资料
• 记录一下，也分享一下

参考

• sil9136寄存器手册：《Sil-PR-1060-C》
• HDMI协议手册：《HDMI_1.4》
• CEA标准手册：《CEA-861-D[安全]》
• 使用参考例程（无音频功能）

手册使用+实战

• 以 I2S 接口为例开发
• 直接看手册配置相关寄存器
• 记得输入与输出配对
  • 如编码类型
  • 采样长度
  • 采样频率
  • 等等

配置

• 《Sil-PR-1060-C》手册，28页起

  • 

• 图中说明 sil9136 支持 S/PDIF, I2S or DSD模式，主机可以通过配置TPI选择不同的模式

  • 

• 这个寄存器表比较重要，说明了sil9136的寄存器配置

• 0x26 寄存器

  • [7:6]
    • 选择模式，支持
      • none
      • S/PDIF
      • I2S
      • DSD
  • [5]
    • 通道数，支持
      • 双通道
      • 8 通道
  • [4]
    • 静音配置
  • [3:0]
    • 编码类型，有
      • Refer to Stream Header
      • PCM (本次使用 PCM)
      • AC-3
      • MPEG1
      • MP3
      • MPEG2
      • AAC
      • DTS
      • ATRAC

• 0x27 寄存器

  • [7:6]
    • 音频采样比特位长度 SS
      • Refer to Stream Header
      • 16 bit
      • 20 bit
      • 24 bit
  • [5:3]
    • 音频采样频率 SF
      • Refer to Stream Header
      • 32 kHz
      • 44.1 kHz
      • 48 kHz
      • 88.2 kHz
      • 96 kHz
      • 176.4 kHz
      • 192 kHz
  • [2]
    • 是否支持高比特率

• 注意：图中说明的 0x24 和 0x25 寄存器只有在 S/PDIF 模式下有效，即是 0x26[7:6]=01 时。

Configuring Audio Using I2S

• 直接跳到配置 I2S 流程，实现配置逻辑

• 

  • 上图已经很明显地显示出了配置出 I2S 的流程了
  • 步骤：
    1. 确保有有效的 I2S 信号进入 sil9136
    2. 设置 0x26[4] 为静音模式
       • 直接调用例程接口：SetAudioMute(AUDIO_MUTE_MUTED);
    3. 通过 0x20 来配置进来的 SD 格式

       • 

         • 配置要和输入的音频配置搭配
         • 以下为个人选择
           • SCK Sample Edge ：Rising
           • MCLK Multiplier：256
           • WS Polarity – Left when：WS is Low
           • SD Justify Data is justified：Left
           • SD Direction Byte shifted first：MSB
           • WS to SD First Bit Shift：Yes
         • 程序为：WriteByteTPI(TPI_I2S_IN_CFG, (0x80x10));
    4. 通过多次设置 0x1F 来配置每一个 SD 输入映射

       • 

         • SDx与FIFOn的映射
         • 支持一对多
         • 注意：必须顺序映射，如如果要映射FIFO2，就必须先完成FIFO0和FIFO1的映射
         • 我的代码段：SD0-FIFO0; SD1-FIFO1; SD2-FIFO2; SD3-FIFO3;

           do{
                   WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0x80);
                   Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
               }while(Tmp != 0x80);
               do{
                   WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0x91);
                   Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
               }while(Tmp != 0x91);
               do{
                   WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0xA2);
                   Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
               }while(Tmp != 0xA2);
               do{
                   WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0xB3);
                   Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
               }while(Tmp != 0xB3);
           

    5. 通过设置 0x27[5:3] 来配置音频采样频率
       • 配置为48kHz：ReadModifyWriteTPI(TPI_AUDIO_SAMPLE_CTRL, 0x38, 0x18);
    6. 设置 0x21-0x25 来配置发送到HDMI的头信息

       • 

         • 上图 0x21-0x25 的描述在 I2S 模式有效，即是 0x26[7:6] = 0x10
         • 主要配置两个参数
           1. 采样频率：48 kHz
           2. 采样长度：24 bits
         • 代码段

               WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_0, 0x00);
               WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_1, 0x00);
               WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_2, 0x00);
               WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_3, 0x02);
               WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_4, 0x0B);
           

    7. 设置 0xBF-0xCD 来配置 audio infoframe

       • 这步骤先给出最终代码再分析：SetAudioInfoFrames(TWO_CHANNELS, 0x00, 0x00, 0x18, 0x00);

       • 

         • 说明了配置 audio infoframe 的必要性和需要参考的文件 HDMI Specification，根据本文件说明，了解到sil9136 支持 HDMI1.4 协议，所以准备好文件《HDMI_1.4》，并找到关于 audio infoframe 的说明。

         • 图A

           • 

         • 图B

           • 

         • 图C

           • 

           • 图Cc1，《CEA-861-D安全》

             • 

           • 图Cc2，《CEA-861-D安全》

             • 

         • 图D

           • 

         • 结合例程源码 bool SetAudioInfoFrames 函数，得出只需要了解几个参数配置即可。

           • byte ChannelCount
             • 参照图C和图Cc1，C0...C2，选择双通道，得出值为 0x01
           • byte CodingType
             • CT0...CT3： The CT bits shall always be set to a value of 0 (“Refer to Stream Header”).即是置为0即可
           • SS
             • The SS bits shall always be set to a value of 0 (“Refer to Stream Header”). 即是置为0即可
           • Fs
             • 参考源码、0x27寄存器、图C和图Cc2
             • 推测 Fs 就是采样频率 SF0...SF2
             • B_Data[6] = (Fs >> 1) | (SS >> 6);
               • Fs在图C中的PB2[4:2]，而上述代码中右移一位，所以 Fs 的值占用[5:3],参考0x27。
               • 采样频率为 48kHz，得出 Fs=x018
           • SpeakerConfig
             • 参考源码 B_Data[8] = SpeakerConfig; 得出 SpeakerConfig 为 图C中的PB4
             • 这里为 LPCM ，所以 SpeakerConfig = 0;

           //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
           //
           // FUNCTION      :  SetAudioInfoFrames()
           //
           // PURPOSE       :  Load Audio InfoFrame data into registers and send to sink
           //
           // INPUT PARAMS  :  (1) Channel count (2) speaker configuration per CEA-861D
           //                  Tables 19, 20 (3) Coding type: 0x09 for DSD Audio. 0 (refer
           //                                      to stream header) for all the rest (4) Sample Frequency. Non
           //                                      zero for HBR only (5) Audio Sample Length. Non zero for HBR
           //                                      only.
           //
           // OUTPUT PARAMS :  None
           //
           // GLOBALS USED  :  None
           //
           // RETURNS       :  TRUE
           //
           //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
           bool SetAudioInfoFrames(byte ChannelCount, byte CodingType, byte SS, byte Fs, byte SpeakerConfig)
           {
               byte B_Data[SIZE_AUDIO_INFOFRAME];  // 14
               byte i;
               TPI_TRACE_PRINT((">>SetAudioInfoFrames()\n"));
               for (i = 0; i < SIZE_AUDIO_INFOFRAME +1; i++)
                   B_Data[i] = 0;
               B_Data[0] = EN_AUDIO_INFOFRAMES;        // 0xC2
               B_Data[1] = TYPE_AUDIO_INFOFRAMES;      // 0x84
               B_Data[2] = AUDIO_INFOFRAMES_VERSION;   // 0x01
               B_Data[3] = AUDIO_INFOFRAMES_LENGTH;    // 0x0A
               B_Data[5] = ChannelCount;               // 0 for "Refer to Stream Header" or for 2 Channels. 0x07 for 8 Channels
               B_Data[5] |= (CodingType << 4);                 // 0xC7[7:4] == 0b1001 for DSD Audio
               B_Data[4] = 0x84 + 0x01 + 0x0A;         // Calculate checksum
           //    B_Data[6] = (Fs << 2) | SS;
               B_Data[6] = (Fs >> 1) | (SS >> 6);
               //write Fs to 0x27[5:3] and SS to 0x27[7:6] to update the IForm with the current value.
           //	ReadModifyWriteTPI(TPI_AUDIO_SAMPLE_CTRL, BITS_7_6 | BITS_5_4_3, (B_Data[6] & BITS_1_0) << 6 | (B_Data[6] & 0x1C) << 1);
               B_Data[8] = SpeakerConfig;
               for (i = 5; i < SIZE_AUDIO_INFOFRAME; i++)
                   B_Data[4] += B_Data[i];
               B_Data[4] = 0x100 - B_Data[4];
               g_audio_Checksum = B_Data[4];	// Audio checksum for global use
               WriteBlockTPI(TPI_AUDIO_BYTE_0, SIZE_AUDIO_INFOFRAME, B_Data);
               #ifdef DEV_EMBEDDED
               EnableEmbeddedSync();
               #endif
               return TRUE;
           }
           

    8. I2S 模式， 设置音频通道数，并关闭静音
       1. 代码：WriteByteTPI(TPI_AUDIO_INTERFACE_REG, AUD_IF_I2S | TWO_CHANNEL_LAYOUT | 0x01);
       2. 注意：audio inframe中的通道数配置必须和 0x26 配置的一样

总结实现

• 得出一下代码，并把一下函数放到热插拔的插入后运行即可

/**
  * @brief  setPrivateAudio(void)
  * @param
  * @retval
  * @author lzm
  */
void setPrivateAudio(void)
{
	byte Tmp = 0;

	/* Select I2S input mode using TPI 0x26[7:6], with Mute enabled (bit [4] = 1).  */
	SetAudioMute(AUDIO_MUTE_MUTED);

	/* Write register TPI 0x20 to select the general incoming SD format.  */
	WriteByteTPI(TPI_I2S_IN_CFG, (SCK_SAMPLE_EDGE | 0x10));

	/* Write register TPI 0x1F up to four times, to program each of the SD inputs. */
	do{
		WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0x80);
		Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
	}while(Tmp != 0x80);
	do{
		WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0x91);
		Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
	}while(Tmp != 0x91);
	do{
		WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0xA2);
		Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
	}while(Tmp != 0xA2);
	do{
		WriteByteTPI(TPI_I2S_EN, 0xB3);
		Tmp = ReadByteTPI(TPI_I2S_EN);
	}while(Tmp != 0xB3);

//	/* Program register TPI 0x27 with the correct audio about. */
//	WriteByteTPI(TPI_AUDIO_SAMPLE_CTRL, AUDIO_SAMPLE_SIZE_24BIT | AUDIO_SAMPLE_FREQ_48KHZ | AUDIO_SAMPLE_HBR_DISABLE);
	/* Program register TPI 0x27[5:3] with the correct audio rate */
	ReadModifyWriteTPI(TPI_AUDIO_SAMPLE_CTRL, 0x38, AUDIO_SAMPLE_FREQ_48KHZ);

	/* Program registers TPI 0x21-x25 with the correct header information for the stream that will be sent over HDMI. */
	WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_0, 0x00);
	WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_1, 0x00);
	WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_2, 0x00);
	WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_3, 0x02);
	WriteByteTPI(TPI_I2S_CHST_4, 0x0B);

	/* Write registers TPI 0xBF-xCD with the appropriate Audio InfoFrame information. */
	SetAudioInfoFrames(TWO_CHANNELS, 0x00, 0x00, 0x18, 0x00);
	/* Set the audio packet header layout indicator to 2-channel or multi-channel mode as needed using the sequence described below.
		Note that Audio InfoFrame byte 1 must also have this same setting. */

	/* Again write register TPI 0x26 with I2S selected, this time with Mute disabled (bit [4] = 0). */
	WriteByteTPI(TPI_AUDIO_INTERFACE_REG,  AUD_IF_I2S | TWO_CHANNEL_LAYOUT | 0x01);
	SetAudioMute(AUDIO_MUTE_NORMAL);
}