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開源項目 OpenHarmony

是每個人的 OpenHarmony

陳甲印

鴻湖萬聯資深技術專家

鴻湖萬聯產品推薦官

高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI ）是一種全數字化視頻和聲音發送接口，可以發送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI可用于機頂盒、DVD播放機、個人計算機、電視、游戲主機、綜合擴大機、數字音響與電視機等設備。HDMI可以同時發送音頻和視頻信號，由于音頻和視頻信號采用同一條線材，大大簡化系統線路的安裝難度。這塊是百度百科對HDMI的簡單介紹，我們再看看HDMI不同版本對音頻的支持情況：

當前我們使用最多的是2.0版本，本文介紹了OpenHarmony系統支持HDMI聲卡的適配過程，帶有HDMI聲卡的設備包括電視、投影儀和一些帶有音響的顯示器。

1 功能描述

OpenHarmony系統中音頻系統使用ADM框架，下面是ADM框架的組成：

ADM框架是基于HDF系統框架開發，Card Manager是用來管理多個聲卡鏈表，Controller是聲卡的控制模塊包含了音量、靜音、通路選擇等控制功能。

Audio Control Dispath是控制功能的中轉站負責接收HDI下發的控制命令和將控制命令轉發給各個聲卡組件。Audio Stream Dispatch是數據流的中轉站，播放過程中負責接收HDI的數據流，在錄音過程中負責上傳聲卡的錄音數據流。

Run Time Device中包括的這些模塊就是一個聲卡工作需要的驅動服務。其中codec編解碼模塊驅動服務、dai數字音頻接口驅動服務和platform片上系統也就是DMA模塊驅動服務是大多數聲卡所必須的。

HDMI聲卡和其他聲卡一樣由三個模塊組成codec編解碼模塊、dai數字音頻接口和platform片上系統也就是DMA模塊。HDMI的codec是集成在HDMI轉換芯片內部的我們只需要將PCM音頻流給到HDMI轉換芯片就可以。DAI這塊使用的是I2S總線連接HDMI芯片和platform。要實現對HDMI聲卡的支持，就需要將這幾個模塊的驅動注冊到ADM框架中。

本文基于3月1日的OpenHarmony master分支進行介紹?；趛angfan平臺介紹，如適配其他平臺相關配置根據具體平臺進行修改。

OpenHarmony系統支持HDMI聲卡的插拔識別，支持HDMI聲卡的播放功能，包括啟動、停止、暫停、恢復功能。

2 準備工作

2.1 查詢物理連接

這是一個HDMI設備模塊的邏輯試圖，圖中可以看到音頻數據可以通過兩種接口I2S或者SPIDIF將音頻數據傳給HDMI設備，此處我們使用的是I2S總線。

首先需要查看芯片手冊HDMI模塊和SOC是如何連接的，找到音頻數據傳輸相應的I2S總線，這塊是更具rk3568芯片查到的數據，I2S0連接的是HDMI。

2.2 查詢寄存器地址

因為我們使用I2S總線就要對其進行配置所以我們需要找到I2S總線的基地址和I2S總線的寄存器說明。查看芯片手冊找到I2S總線對應的寄存器基地址。

3 代碼介紹

HDMI的驅動codec的代碼ADM框架中已經實現了，我們只需要根據不同的單板平臺修改平臺下面的配置文件。Dai和platform的驅動代碼需要根據各自平臺自行開發。yangfan開發板Dai和platform驅動代碼路徑在deviceoardisoftstoneyangfankernelhdfdriversaudio下面的dai和soc目錄下面。

涉及到的配置文件如下：

vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/audio$ tree

├── audio_config.hcs   // 此配置文件配置聲卡信息
├── codec_config.hcs   // 此配置文件配置codec信息
├── dai_config.hcs     // 此配置文件配置dai信息
└── dma_config.hcs    // 此配置文件配置platform信息
vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/device_info/
device_info.hcs//此配置文件配置聲卡驅動服務信息

修改涉及的代碼倉：device_board_hihope、vendor_isoftstone和kernel_linux_config

4 構建開關

OpenHarmony系統要支持HDMI聲卡首先要打開構建開關：在文件kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm64/configs/rockchip_standard_defconfig

添加：CONFIG_DRIVERS_HDF_AUDIO_HDMI=y

5 功能配置

HCS(HDF Configuration Source)是HDF驅動框架的配置描述源碼，內容以Key-Value為主要形式。它實現了配置代碼與驅動代碼解耦，便于開發者進行配置管理。

5.1 配置文件：device_info.hcs 添加hdmi聲卡節點信息。

文件路徑：

vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/device_info/

HDMI聲卡插入后系統會根據此處配置的聲卡節點加載HDMI聲卡驅動。

        audio :: host {
            hostName = "audio_host";
            priority = 110;
            device_dai :: device {...
                device_hdmi :: deviceNode {
                    policy = 1;
                    priority = 50;
                    preload = 0;
                    permission = 0666;
                    moduleName = "DAI_RK3568";
                    serviceName = "hdmi_dai_service";
                    deviceMatchAttr = "hdf_hdmi_dai_driver";
                }
            }
            device_codec :: device {...
                device_hdmi :: deviceNode {
                    policy = 1;
                    priority = 50;
                    preload = 0;
                    permission = 0666;
                    moduleName = "AUDIO_HDMI_CODEC";
                    serviceName = "codec_service_1";
                    deviceMatchAttr = "hdf_codec_driver_1";
                }
...
            }
...
            device_dma :: device {...
                device_hdmi :: deviceNode {
                    policy = 1;
                    priority = 50;
                    preload = 0;
                    permission = 0666;
                    moduleName = "DMA_RK3568";
                    serviceName = "hdmi_dma_service_0";
                    deviceMatchAttr = "hdf_hdmi_dma_driver";
                }
...
            }


            device_audio :: device {...
                device_hdmi :: deviceNode {
                    policy = 2;
                    priority = 60;
                    preload = 2;
                    permission = 0666;
                    moduleName = "HDF_AUDIO";
                    deviceMatchAttr = "hdf_audio_driver_1";
                    serviceName = "hdf_audio_codec_hdmi_dev0";
                }
...
            }
...
}

moduleName 配置組件名稱，和驅動代碼中的moduleName相對應，系統會根據此名稱加載驅動。

deviceMatchAttr私有配置的屬性名稱，根據此名稱可以找到相應的私有配置。

serviceName驅動服務名稱，根據此名稱可以使用對應的驅動。

preload 配置加載方式，2為動態加載，當HDMI聲卡插入時加載HDMI聲卡驅動。

此文件中首先配置了文件首先先配置了HDMI的dai、codec和dma驅動服務，最后配置了HDMI聲卡設備。

5.2 配置文件：audio_config.hcs 添加hdmi聲卡服務信息。

文件路徑：vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/audio/

此處配置一個HDMI聲卡驅動包括哪些驅動服務。

root {
    platform {
...
        controller_0x120c1001 :: card_controller {
            match_attr = "hdf_audio_driver_1";
            serviceName = "hdf_audio_codec_hdmi_dev0";
            codecName = "codec_service_1";
            platformName = "hdmi_dma_service_0";
            cpuDaiName = "hdmi_dai_service";
            codecDaiName = "hdmi_codec_dai";
        }
...
    }
}

card_controller配置項根據聲卡包含的驅動服務進行配置，不同聲卡包含的驅動服務可能不同，HDMI聲卡包含platform、dai和codec所以需要配置codecName codec驅動服務名稱，platformName platform驅動服務名稱、cpuDaiName platform側dai服務名稱、codecDaiName codec側驅動服務名稱。

match_attr配置項名稱和HDMI聲卡設備的私有配置名稱相匹配，聲卡設備可以根據這個私有配置找到聲卡對應的codec、dai、platform驅動服務。

serviceName HDMI聲卡服務名稱，聲卡加載成功后會生成/dev/hdf_audio_codec_hdmi_dev0結點。

5.3 配置文件：dma_config.hcs 添加HDMI聲卡硬件信息。

文件路徑：vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/audio/

此文件配置和HDMI聲卡連接的SOC側的DMA信息。具體信息可以通過查看cpu芯片手冊得到。

root {
    platform {
        template dma_controller {
            match_attr = "";
            serviceName = "";
        }
...
        controller_0x120c1011 :: dma_controller {
            match_attr = "hdf_hdmi_dma_driver";
            serviceName = "hdmi_dma_service_0";


            idInfo {
                chipName = "/i2s@fe400000";  // 根據hdmi驅動芯片連接的I2S總線地址進行配置
                chipIdRegister = 0xfe400000;   // 根據hdmi驅動芯片連接的I2S總線地址進行配置
                chipIdSize = 0x1000;
            }
            regConfig {
                daiStartupSeqConfig = [
                    0x00,    0x00,     0,    0,    0,    0xFFFFFFFF,   0xFFFFFFFF,    0,   0x0,   //Transmit Operation Init
                ];
            }
        }
    }
}

此文件配置了HDMI聲卡使用的dma信息。

match_attr配置項名稱和HDMI聲卡設備的dma服務私有配置名稱相匹配。serviceName HDMI聲卡dma驅動服務名稱需要和device_info配置文件中HDMI聲卡的dma驅動服務名稱相同。

HDMI模塊只需要配置idInfo配置項信息，其他配置項HDMI模塊未使用。

5.4 配置文件：dai_config.hcs 添加HDMI聲卡硬件信息。

文件路徑：vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/audio/

此文件配置和HDMI聲卡連接的SOC側的i2s信息。具體信息可以通過查看cpu芯片手冊得到。

root {
    platform {
        template dai_controller {
            match_attr = "";
            serviceName = "";
        }
...
        controller_0x120c1021 :: dai_controller {
            match_attr = "hdf_hdmi_dai_driver";
            serviceName = "hdmi_dai_service";


            idInfo {
                    chipName = "/i2s@fe400000";  // 根據hdmi驅動芯片連接的I2S總線地址進行配置
                    chipIdRegister = 0xfe400000;   // 根據hdmi驅動芯片連接的I2S總線地址進行配置
                    chipIdSize = 0x1000;
            }
            regConfig {
                daiStartupSeqConfig = [
                    0x00,    0x00,     0,    0,    0,    0xFFFFFFFF,   0xFFFFFFFF,    0,   0x0,   //Transmit Operation Init
                ];
            }
        }
    }
}

此文件配置了HDMI聲卡使用的dai信息。match_attr配置項名稱和HDMI聲卡設備的dai服務私有配置名稱相匹配。serviceName HDMI聲卡dai驅動服務名稱需要和device_info配置文件中HDMI聲卡的dai驅動服務名稱相同。

chipIdRegister HDMI驅動芯片連接的I2S總線地址，此信息可以通過cpu的芯片手冊獲取。

chipIdSize物理地址映射的虛擬地址大小。

5.5 配置文件：codec_config.hcs 添加HDMI聲卡硬件信息。

文件路徑：vendor/isoftstone/yangfan/hdf_config/khdf/audio/

此文件配置HDMI聲卡信息。由于HDMI聲卡只支持播放，此處只配置了播放的參數信息。

root {
    platform {
        template codec_controller {
            match_attr = "";
            serviceName = "";
            codecDaiName = "";
        }
...
        controller_0x120c1031 :: codec_controller {
            match_attr = "hdf_codec_driver_1";
            serviceName = "codec_service_1";
            codecDaiName = "hdmi_codec_dai";


            hwInfo = [
                /*
                    Playback/Captrue, formats, rates, rate_min, rate_max, channels_min, channels_max,
                    buffer_bytes_max, period_bytes_min, period_bytes_max, periods_min, periods_max
                */
                1, 0xF, 0xFF, 8000, 96000, 1, 2, 1, 2, 3, 4, 5
            ];
    }
...
}

此文件配置了HDMI聲卡使用的codec信息。

match_attr配置項名稱和HDMI聲卡設備的codec服務私有配置名稱相匹配。serviceName HDMI聲卡codec驅動服務名稱需要和device_info配置文件中HDMI聲卡的codec驅動服務名稱相同。

codecDaiName HDMI聲卡使用的codec dai的設備名稱，此處名稱需要和audio_config配置文件中的codecDaiName名稱相同。

hwInfo配置聲卡的信息，包括聲卡播放和錄音支持的格式、采樣率范圍、通道范圍、緩存buffer最大值、每個周期的字節范圍、周期的范圍。第一個配置項Playback對應的值為1，Captrue對應的值為2。其他配置項沒有使用。

HDMI聲卡只支持播放，這里只配置了播放，有些參數沒有生效可以隨便配置。

6 應用樣例

audio_sample_render是用來測試錄音功能的工具，audio_sample_capture是用來測試播放功能的工具，audio_sample_event是用來檢測USB插拔事件上報的工具。這兩個工具可以通過編譯得到，編譯命令如下：

./build.sh --product-name yangfan -T audio_sample_render -T audio_sample_capture -T audio_sample_event
hdc shell
cd /data/
./audio_sample_renderYoungForYou.wav

7 功能驗證

使用hdc工具推送audio_sample_render和audio_sample_event和wav音頻文件到開發板data目錄下：

hdc file send E:audio_sample_render /data
hdc file send E:audio_sample_event /data
hdcfilesendE:xxx.wav/data

HDMI音頻類設備插拔檢測

進入shell端口進行一次HDMI設備插入、拔出流程。

hdc shell
#cd/data/#chmod+xaudio_sample_event#./audio_sample_event

插入打?。?/section>

===============================================================================
@@@@@ serviceName: audio_hdi_pnp_service
@@@@@ deviceClass: 32
@@@@@ status     : 1
@@@@@ info       : EVENT_TYPE=0x1;DEVICE_TYPE=0x400
===============================================================================

拔出打?。?/section>

===============================================================================
@@@@@ serviceName: audio_hdi_pnp_service
@@@@@ deviceClass: 32
@@@@@ status     : 1
@@@@@ info       : EVENT_TYPE=0x2;DEVICE_TYPE=0x400
===============================================================================

HDMI音頻類設備放音

進入shell端口進行一次完整的播放、停止、退出流程。

hdc shell
# cd /data/# chmod +x audio_sample_render## ./audio_sample_render YoungForYou.wav
 ==================== Loading Mode ===================
| 1. Passthrough Loading                               |
| 2. IPC Loading                                       |
 ======================================================
Please enter your choice:
2
 ================= Select Audio Card ==================
 1. primary
 2. primary1
 3. hdmi
 4. usb
 5. a2dp
 ======================================================
Please enter your choice:
3
 ================== Play Render Menu ==================
| 1. Render Start                                      |
| 2. Render Stop                                       |
| 3. Render Resume                                     |
| 4. Render Pause                                      |
| 5. Render SetVolume                                  |
| 6. Render GetGain                                    |
| 7. Render SetMute                                    |
| 8. Render SetAttributes                              |
| 9. Render SelectScene                                |
| 10. Render getEXtParams                              |
| 11. Render getMmapPosition                           |
| 12.Exit                                              |
 ======================================================
your choice is:
1
Music channels = 2
Music Rate     = 44100 Hz
Music Bit      = 16 bit
 ============= Play Render Mode ==========
| 1. Render non-mmap                     |
| 2. Render mmap                         |
 ========================================
Please enter your choice:
1
Start Successful,Music is playing
 ================== Play Render Menu ==================
| 1. Render Start                                      |
| 2. Render Stop                                       |
| 3. Render Resume                                     |
| 4. Render Pause                                      |
| 5. Render SetVolume                                  |
| 6. Render GetGain                                    |
| 7. Render SetMute                                    |
| 8. Render SetAttributes                              |
| 9. Render SelectScene                                |
| 10. Render getEXtParams                              |
| 11. Render getMmapPosition                           |
| 12.Exit                                              |
 ======================================================
your choice is:
2
Stop Successful
 ================== Play Render Menu ==================
| 1. Render Start                                      |
| 2. Render Stop                                       |
| 3. Render Resume                                     |
| 4. Render Pause                                      |
| 5. Render SetVolume                                  |
| 6. Render GetGain                                    |
| 7. Render SetMute                                    |
| 8. Render SetAttributes                              |
| 9. Render SelectScene                                |
| 10. Render getEXtParams                              |
| 11. Render getMmapPosition                           |
| 12.Exit                                              |
 ======================================================
your choice is:
12