NanoPi NEO2 I2S AUDIO 24bit再生でNG メモ

現象

  • 16/32bitは再生OK
  • 24bit再生はホワイトノイズ(かすかに音楽が聞こえる)となる

発生環境

  • 20170909版のオフィシャルイメージ
  • npi-configでPCM5102Aを選択
  • play(sox)で24/96,24/192フォーマットのFlacデータを再生

原因

  • 24/32bit再生時の下記2レジスタの設定ミス/16bit時は問題なし
    • I2S/PCM FIFO Control RegisterのTXIM
    • I2S/PCM Format Register0のSR
  • レジスタ内容のメモ
    • TXIMとは、FIFO(32bit幅)に書かれたデータをMSB(0)から取るかLSB(1)から取るか決定
    • SRとは、SamplingRateを決定
    • SRの設定値は3bitで(sampling_rate >> 2) - 1で算出可能(3.10カーネルでの算出方法)
    • SWとは、SlotWidthの指定

原因詳細

  • 24/32bit再生時にはTXIM=0(MSB)かつSR=24bit/SW=32bitを固定で指定していた
  • 32bit再生時には
    • FIFOには32bitデータを書く
    • SRが24bitのためMSBから24bitがデータとして採用される
    • 下位8bitが捨てられ、上位24bitを再生する
    • ★結果としては32bitデータを食わせても、24bitに丸められている
  • 24bit再生時には
    • FIFOには24bitデータを書く
      • ★予想だがDMAを使う関係でMSB側8bitは0埋め or nocareで、下位24bitにデータを書く
    • SRが24bitのためMSBから24bitがデータとして採用される
    • ★下位8bitが捨てられ上位24bitを再生する
      • 実際にデータが書かれているのは下位24bitなので8bit padding + 16bitのデータとなる。
      • I2Sのデータは2の補数のため、最上位bitが0固定となると負数が表現できなくなり、ホワイトノイズに若干の音楽が紛れたような音として聞こえる。
      • 負数が表現できないため、DC直結だとDCが出ちゃってたかも。こわい。
  • 16bit再生時には
    • FIFOには16bitデータを書く
    • SR/SW共に16bitなので問題なく再生できる

対策

  • 下記二点の修正
    • I2S/PCM FIFO Control RegisterのTXIMはLSB(1)に設定
    • I2S/PCM Format Register0のSRは指定されたSamplingRate(24/32bit)を設定

修正の効果確認

  • 16bit再生が問題なく行えること(デグレチェック)
  • 24bit再生時にホワイトノイズとなる現象の解消
  • 32bit再生が問題なく行えること(24bitに丸められないこと)

パッチ

メモ

  • 32bit全部出てるかは、オシロでデータの波形を見て確認
  • プルリクってどの程度レポート付けると良いのかね