【Linux】【ES8388】播放音频文件存在底噪问题

hackersheng

开发环境：

• Windows 开发环境：Windows 11 64bit、Windows 10 64bit
• 开发软件：vivado 2018.03
• Linux 开发环境：Ubuntu 16.04 LTS
• 虚拟机：VMware16.1.2
• Kernel：Linux-4.14.0
• PetaLinux：2018.3
• 开发板：AC820-ZYNQ

问题现象

嵌入式Linux系统中，移植完es8388驱动后：

• 播放音频文件时，出现全程有底噪，同时播放速度变慢
• 录制音频，然后播放播放录音文件，发现只是出现底噪问题，播放速度无影响

重点

ZYNQ开发板，音频录制和播放，其中有三个驱动文件尤其重要：（基本上Linux中录音和播放故障，与这三个文件的配置有关系）

• xlnx_pl_snd_card.c
• xlnx_i2s.c
• es8388.c

其中 xlnx_pl_snd_card.c 是 ZYNQ PL端音频卡的驱动文件；xlnx_i2s.c 是用于是 I2S 控制器的驱动文件；es8388.c 是用于ES8388音频编解码器的驱动。

分析

1、播放音频文件（非录音），出现速度变慢；但是播放录音文件速度无影响

（1）非录音文件速度变慢很明显与时钟相关，用示波器查看LRCLK与SCLK时钟频率；发现LRCLK 低于 44.1KHZ（因为笔者的音频文件是44.1khz的，用 LRCLK = 44.1 KHZ 是最完美的播放频率），这就是导致变慢的主要原因；

（2）那么为什么播放录音文件，速度无问题？这就是负负得正了，用错误的LRCLK去录音，然后用错误的LRCLK去播放，就造成了 录音文件播放速度无变化。

2、全程底噪问题，很明显也是 I2S 的问题，归根到底还是 MCLK、LRCLK、SCLK 这些问题

解决

1、查阅 I2S 手册，可以得到 LRCLK = 44.1KHZ，SCLK = LRCLK 2 24，MCLK = 4 * SCLK；那么MCLK/LRCLK = 192

2、MCLK/LRCLK为192倍，这个比例 其实 I2S 驱动文件是不支持这个分频的；所以要修改 xlnx_pl_snd_card.c 文件，首先找到 xlnx_i2s_card_hw_params 函数，添加如下图所示代码，强制使用192 分频

3、es8388驱动也需要修改，在es8388.c文件中，找到 static const struct _coeff_div coeff_div[] 结构体；在其中添加如下图所示代码，让其可以配置44.1KHZ采样率时，为192分频，其中8.4672M是逆推得到的。

4、其实，xlnx_pl_snd_card.c 和 es8388.c 还有很多地方需要修改；不过都是为了让驱动支持 LRCLK = 44.1KHZ，SCLK = LRCLK 2 24，MCLK = 4 * SCLK；压缩包中提供源码，有兴趣的可以去分析。

提示

1、一开始为了解决播放速度问题和底噪，是查阅es8388数据手册 和 网上一些相关资料，其中MCLK/LRCK 为 256 或者384，而SCLK \= LRCLK * 位深度 * 声道数；如果是24位音频、2个声道，那么 SCLK/MCLK = 48 ；从理论上是正确的，但是如果这样设置，只能解决播放速度变慢问题，而全程还是有噪音。

2、es8388 在录音和播放时，都需要 lrclk 和 sclk；所以在vivado中设计时要注意 i2s_transmitter_0 和 i2s_receiver_0 核，录音时就要用 i2s_receiver_0 产生的 时钟，播放时就要用 i2s_transmitter_0 产生的时钟。

3、 注意MCLK/SCLK/LRCK 时钟都送出来来之后，再给ADC 复位，否则有可能产生底噪。

4、该es8388驱动修改仅仅适用于 Linux-4.14.0 内核，其他类似4.4或者4.19版本不一定适配，其中很多提供的API都有变化。