STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

本文章為《STM32MP157 Linux系統移植開發篇》系列中的一篇，筆者使用的開發平台為華清遠見FS-MP1A開發闆（STM32MP157開發闆）。stm32mp157是ARM雙核，2個A7核，1個M4核，A7核上可以跑Linux作業系統，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等實時作業系統，STM32MP157開發闆是以既可以學嵌入式linux，也可以學stm32單片機。

針對FS-MP1A開發闆，除了Linux系統移植篇外，還包括其他多系列教程，包括Cortex-A7開發篇、Cortex-M4開發篇、擴充闆驅動移植篇、Linux應用開發篇、FreeRTOS系統移植篇、Linux驅動開發篇、硬體設計篇、人工智能機器視覺篇、Qt應用程式設計篇、Qt綜合項目實戰篇等。歡迎關注，更多stm32mp157開發教程及視訊，可加技術交流Q群459754978，感謝關注。

關于FS-MP1A開發闆：

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1.實驗原理

FS-MP1A使用的是CS42L51音頻晶片，SoC通過I2C和SAI與其進行資料互動，原理圖如下：

STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

SAI2管腳對應關系：

STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

I2C5管腳對應關系：

STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

晶片複位管腳對應關系：

STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

原理圖網絡編号	對應管腳	管腳功能	管腳功能碼
SAI2_MCLKA	PE0	SAI2_MCLK_A	AF10
SAI2_SDB	PF11	SDA2_SD_B	AF10
SAI2_SCKA	PI5	SAI2_SCK_A	AF10
SAI_SDA	PI6	SAI2_SD_A	AF10
SAI2_FSA	PI7	SAI2_FS_A	AF10
AUDIO_RST	PC0	IO	ANALOG
I2C5_SDA	PA11	I2C5_SDA	AF4
I2C5_SCL	PA12	I2C5_SDA	AF4

SAI2裝置樹節點

參考文檔：

Documentation/devicetree/bindings/sound/st,stm32-sai.txt

核心中ST對STM32MP15x系列晶片的裝置樹資源了做了定義，可參見：

sai2: [email protected] {

compatible = "st,stm32h7-sai";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

ranges = <0 0x4400b000 0x400>;

reg = <0x4400b000 0x4>, <0x4400b3f0 0x10>;

interrupts = <GIC_SPI 91 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

resets = <&rcc SAI2_R>;

status = "disabled";

sai2a: [email protected] {

#sound-dai-cells = <0>;

compatible = "st,stm32-sai-sub-a";

reg = <0x4 0x1c>;

clocks = <&rcc SAI2_K>;

clock-names = "sai_ck";

dmas = <&dmamux1 89 0x400 0x01>;

status = "disabled";

};

sai2b: [email protected] {

#sound-dai-cells = <0>;

compatible = "st,stm32-sai-sub-b";

reg = <0x24 0x1c>;

clocks = <&rcc SAI2_K>;

clock-names = "sai_ck";

dmas = <&dmamux1 90 0x400 0x01>;

status = "disabled";

};

上述代碼隻對SAI2做了基本的初始化，并沒有針對不同的硬體設計做适配，是以需結合硬體補全裝置樹節點資訊。

參考stm32mp15xx-dkx.dtsi對于SAI2裝置節點的描述，增加SAI2内容如下：

&sai2 {

clocks = <&rcc SAI2>, <&rcc PLL3_Q>, <&rcc PLL3_R>;

clock-names = "pclk", "x8k", "x11k";

pinctrl-names = "default", "sleep";

pinctrl-0 = <&sai2a_pins_a>, <&sai2b_pins_b>;

pinctrl-1 = <&sai2a_sleep_pins_a>, <&sai2b_sleep_pins_b>;

status = "okay";

sai2a: [email protected] {

#clock-cells = <0>;

dma-names = "tx";

clocks = <&rcc SAI2_K>;

clock-names = "sai_ck";

status = "okay";

sai2a_port: port {

sai2a_endpoint: endpoint {

remote-endpoint = <&cs42l51_tx_endpoint>;

format = "i2s";

mclk-fs = <256>;

dai-tdm-slot-num = <2>;

dai-tdm-slot-width = <32>;

};

sai2b: [email protected] {

dma-names = "rx";

st,sync = <&sai2a 2>;

clocks = <&rcc SAI2_K>, <&sai2a>;

clock-names = "sai_ck", "MCLK";

status = "okay";

sai2b_port: port {

sai2b_endpoint: endpoint {

remote-endpoint = <&cs42l51_rx_endpoint>;

format = "i2s";

mclk-fs = <256>;

dai-tdm-slot-num = <2>;

dai-tdm-slot-width = <32>;

};

由于stm32mp15-pinctrl.dtsi中對于SAI2管腳的定義與FS-MP1A實際使用管腳一緻，是以無需修改。

CS42L51裝置樹節點

由于前文中已經增加過I2C5的節點資訊，本節就不再重複，在原有I2C5節點添加CS42L51内容即可。

參考文檔：

Documentation/devicetree/bindings/sound/cs42l51.txt

參考stm32mp15xx-dkx.dtsi對于codec晶片裝置節點的描述，增加内容如下：

cs42l51: [email protected] {

compatible = "cirrus,cs42l51";

reg = <0x4a>;

#sound-dai-cells = <0>;

VL-supply = <&v3v3>;

VD-supply = <&v1v8_audio>;

VA-supply = <&v1v8_audio>;

VAHP-supply = <&v1v8_audio>;

reset-gpios = <&gpioc 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;

clocks = <&sai2a>;

clock-names = "MCLK";

status = "okay";

cs42l51_port: port {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

cs42l51_tx_endpoint: [email protected] {

reg = <0>;

remote-endpoint = <&sai2a_endpoint>;

frame-master;

bitclock-master;

};

cs42l51_rx_endpoint: [email protected] {

reg = <1>;

remote-endpoint = <&sai2b_endpoint>;

frame-master;

bitclock-master;

};

1.8V電源裝置節點

前文已經說過如何添加電源節點，本節不再重複，在根節點添加&v1v8_audio節點，内容如下：

v1v8_audio: regulator-v1v8_audio {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v1v8_audio";

regulator-min-microvolt = <1800000>;

regulator-max-microvolt = <1800000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

SOC聲霸卡驅動節點

核心中包含audio-graph-card驅動，驅動将聲霸卡各個部分關聯起來，驅動正常工作需添加對應裝置樹節點。

參考文檔：

Documentation/devicetree/bindings/sound/audio-graph-card.txt

在根節點寫下添加sound節點：

sound {

compatible = "audio-graph-card";

label = "STM32MP1-FSMP1A";

routing =

"Playback" , "MCLK",

"Capture" , "MCLK",

"MICL" , "Mic Bias";

dais = <&sai2a_port &sai2b_port>;

status = "okay";

};

2.實驗平台

華清遠見開發環境，FS-MP1A平台；

3.實驗目的

熟悉基于Linux作業系統下的音頻裝置驅動移植配置過程。

4.實驗步驟

導入交叉編譯工具鍊

[email protected]:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

添加SAI2節點

修改arch/arm/boot/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi檔案，在檔案末尾添加如下内容：

&sai2 {

clocks = <&rcc SAI2>, <&rcc PLL3_Q>, <&rcc PLL3_R>;

clock-names = "pclk", "x8k", "x11k";

pinctrl-names = "default", "sleep";

pinctrl-0 = <&sai2a_pins_a>, <&sai2b_pins_b>;

pinctrl-1 = <&sai2a_sleep_pins_a>, <&sai2b_sleep_pins_b>;

status = "okay";

sai2a: [email protected] {

#clock-cells = <0>;

dma-names = "tx";

clocks = <&rcc SAI2_K>;

clock-names = "sai_ck";

status = "okay";

sai2a_port: port {

sai2a_endpoint: endpoint {

remote-endpoint = <&cs42l51_tx_endpoint>;

format = "i2s";

mclk-fs = <256>;

dai-tdm-slot-num = <2>;

dai-tdm-slot-width = <32>;

};

sai2b: [email protected] {

dma-names = "rx";

st,sync = <&sai2a 2>;

clocks = <&rcc SAI2_K>, <&sai2a>;

clock-names = "sai_ck", "MCLK";

status = "okay";

sai2b_port: port {

sai2b_endpoint: endpoint {

remote-endpoint = <&cs42l51_rx_endpoint>;

format = "i2s";

mclk-fs = <256>;

dai-tdm-slot-num = <2>;

dai-tdm-slot-width = <32>;

};

添加CS42L51節點

修改arch/arm/boot/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi檔案，在I2C5節點中添加如下内容：

cs42l51: [email protected] {

compatible = "cirrus,cs42l51";

reg = <0x4a>;

#sound-dai-cells = <0>;

VL-supply = <&v3v3>;

VD-supply = <&v1v8_audio>;

VA-supply = <&v1v8_audio>;

VAHP-supply = <&v1v8_audio>;

reset-gpios = <&gpioc 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;

clocks = <&sai2a>;

clock-names = "MCLK";

status = "okay";

cs42l51_port: port {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

cs42l51_tx_endpoint: [email protected] {

reg = <0>;

remote-endpoint = <&sai2a_endpoint>;

frame-master;

bitclock-master;

};

cs42l51_rx_endpoint: [email protected] {

reg = <1>;

remote-endpoint = <&sai2b_endpoint>;

frame-master;

bitclock-master;

};

添加v1v8_audio電源節點

修改arch/arm/boot/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi檔案，在根節點中添加如下内容：

v1v8_audio: regulator-v1v8_audio {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v1v8_audio";

regulator-min-microvolt = <1800000>;

regulator-max-microvolt = <1800000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

添加Sound節點

修改arch/arm/boot/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi檔案，在根節點中添加如下内容：

sound {

compatible = "audio-graph-card";

label = "STM32MP1-FSMP1A";

routing =

"Playback" , "MCLK",

"Capture" , "MCLK",

"MICL" , "Mic Bias";

dais = <&sai2a_port &sai2b_port>;

status = "okay";

};

配置核心

由于核心源碼預設配置以及支援CS42L51，本節列出主要選項，如下：

[email protected]:$ make menuconfig

Device Drivers --->

<*> Sound card support --->

<*> Advanced Linux Sound Architecture --->

<*> ALSA for SoC audio support --->

STMicroelectronics STM32 SOC audio support --->

<*> STM32 SAI interface (Serial Audio Interface) support

CODEC drivers --->

<*> Cirrus Logic CS42L51 CODEC (I2C)

<*> ASoC Audio Graph sound card support

編譯核心及裝置樹

[email protected]:$ make -j4 uImage dtbs LOADADDR=0xC2000040

重新開機測試

将編譯好的裝置樹和核心鏡像拷貝到/tftpboot目錄下，通過tftp引導核心，啟動後啟動資訊中出現如下内容：

STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

插上耳機，終端輸入錄音指令：

[email protected]:# arecord -D record_codec -f S16_LE -d 10 test.wav

終端輸入播放指令：

[email protected]:# aplay test.wav

注意：由于3.5mm的4段式耳機接口還分為兩種，一種是美标版（CTIA），也稱為“蘋果标準”，同時小米、魅族也是使用這種标準；另外一種是國标版（OMTP），也稱為“諾基亞标準”，現在絕大多數諾基亞和大多數國産手機都是使用這種标準。FS-MP1A使用的是國标版，是以部分耳機并不能正常實作錄播功能。

硬體平台：華清遠見FS-MP1A開發闆（STM32MP157）

部分開發教程下載下傳：加QQ群459754978，群檔案裡有。

部分視訊課程收看：華清遠見研發中心的個人空間_哔哩哔哩_Bilibili

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STM32MP157 Linux系統移植開發篇16：Linux核心音頻驅動移植

1.實驗原理

2.實驗平台

3.實驗目的

4.實驗步驟

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