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【芯片手册开发】Sil9136音频开发详细分析+源码实战

前言
参考
手册使用+实战

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，因为自己对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，难的是找资料
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）
原创链接

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：

确保有有效的 I2S 信号进入 sil9136
设置 0x26[4] 为静音模式
- 直接调用例程接口：SetAudioMute(AUDIO_MUTE_MUTED);
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));

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);

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);

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);

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()
"));
    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;
}

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，并把以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);
}

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