音频编解码器接口

编解码器接口用于在编解码器对控制器驱动程序次要时使用。此接口是编解码器驱动程序公开的 FIDL 协议。在这种布局中，编解码器驱动程序不会直接公开流式传输接口，而是由控制器通过编解码器接口进行配置。这是面向驱动程序作者的参考，其中定义了编解码器驱动程序必须实现以及控制器可以使用的接口协定。

表示法和术语

本文内容：

• 所有索引都从 0 开始。
• n 个元素的向量表示为 <x0,x1,...,xn-1>，例如，包含两个元素 5 和 6 的向量表示为 <5,6>。
• 向量可以嵌套，即 <<5,6>,<7,8>> 表示包含两个向量的向量。

术语	定义
渠道	音频样本的单个来源或目标，通常由单个扬声器呈现或由单个麦克风捕获。在 DAI 中，每一帧都将包含固定数量的槽中相同固定数量的通道的样本。
编解码器	一种实体或虚拟设备，用于对数字/模拟信号与模拟/数字（包括所有组合，例如数字到数字）之间的信号进行编码/解码。示例编解码器包括 DAC 放大器组合和 ADC 转换器。
控制器	系统中用于管理音频信号的部分，例如 SoC 的音频子系统或独立的声卡。
DAI	数字音频接口。音频硬件之间的接口，例如控制器与编解码器之间的 TDM 或 PDM 链路。
框架	代表数据中某个时刻的表示形式：DAI 中的帧同步和 sclk。
帧同步	一种用于标记帧边界的 DAI 信号，也称为 LRCLK、SYNC。
帧格式	帧的数据、帧同步和 sclk 排列，例如帧的位置与数据行中的样本同步。
麦克克	主时钟，有时需要向编解码器提供时钟的 DAI 信号。Sclk 有时用作 Mclk（或者 Mclk 派生自编解码器中的 Sclk）。
PDM	脉冲密度调制。用于表示模拟信号的调制形式，例如用于数字麦克风接口。
示例	以数字方式呈现在特定时间所拍的声音。
Sclk	用于标记数据线位传输的 DAI 信号：时钟，也称为 SCK、BCLK。
槽	在帧内，为样本预留的位。槽位可能大于容纳样本所需的大小，例如，32 位槽位容纳 24 位或 16 位样本。
TDM	时分复用。将不同的数据流多路复用到一个音频接口中，包括 Sclk、帧同步以及输入和输出数据信号。

基本操作

编解码器提供的功能分为以下几类：

• 主控件
• 桥接模式
• DAI 格式
• 获取控制权
• 插头检测
• 信号处理控制

控制器负责配置和控制编解码器。编解码器通告功能，控制器确定这些功能的使用方式，如下所述。控制器可以控制编解码器的状态，例如通过重置函数进行控制。必须重置才能将编解码器恢复到初始化状态。请注意，编解码器驱动程序应该自行关闭，就像其他任何驱动程序一样。

编解码器是为控制器提供编解码器协议的复合设备。预计只有一个控制器使用编解码器的协议，一个控制器可以同时使用多个编解码器。

simple-codec 库有助于编写和使用实现编解码器协议的简单编解码器驱动程序。

协议定义

编解码器协议在 FIDL 中的 codec.fidl 中定义。

请注意，由于 FDF 目前未提供直接获取 FIDL 信道用于通信的方法，因此我们在 fuchsia.hardware.audio 上定义了通过 Banjo 获取信道的方法。

许多编解码器协议操作都是“即发即弃”，即不需要回复。在收到函数的回复之前，包含回复的编解码器协议操作不会被视为已完成，除非回复包含状态 ZX_OK，否则不会被视为已成功完成。

主控件

控制器可以随时通过发出 Reset 函数来重置编解码器。

GetInfo 函数从编解码器中检索信息，包括：

1. 编解码器单元的唯一且永久的标识符，例如序列号或连接路径。
2. 制造商名称。
3. 产品名称。

您可以通过 Start 和 Stop 函数随时开始和停止编解码器操作。默认情况下，编解码器状态是停止的，因此必须至少发出一次“Start”，才能使编解码器完全正常运行。例如，停止编解码器操作可用于安全地更改 DAI 配置，以避免编解码器操作中出现故障或错误。

桥接模式

在启动时，驱动程序不一定要配置为将设备设置为桥接模式。驱动程序将仅在当前配置的模式下通告驱动程序支持的 DAI 格式。因此，支持的 DAI 格式列表可能会因驱动程序启动配置而异。

DAI 格式

DAI 格式相关的协议函数允许编解码器列出其支持 DAI 的格式。支持的格式可能包括多种样本格式、速率等。每个编解码器都会公布其可以支持的内容，而控制器会规定每个编解码器要使用的 DAI 格式。

为了确定给定编解码器支持哪些格式，控制器会使用 GetDaiFormats 函数。编解码器使用 DaiSupportedFormats 的矢量进行回复，其中每个 DaiSupportedFormats 都包含：

1. 通道数的向量。这里会列出编解码器支持的声道数量，例如 <2,4,6,8>。立体声编解码器报告包含一个元素 <2> 的矢量。请注意，如果编解码器采用一个声道并在所有输出中输出其内容（例如，立体声放大器为 2），则会报告包含一个元素 <1> 的向量；如果它支持一个或两个输入声道，则会报告一个包含两个元素 <1,2> 的向量。
2. 样本格式的向量。DAI 示例格式，例如 PCM_SIGNED。
3. 帧格式的矢量，例如 STEREO_LEFT 和 STEREO_RIGHT。
4. 费率矢量。帧速率，例如 44100、48000 和 96000。
5. 每个插槽的位数。DAI 中每个槽的位数，例如每个槽位 32 位。
6. 每个样本的位矢量。样本宽度，例如每个样本 24 位。

如果编解码器支持的所有组合不能用一个 DaiSupportedFormats 来描述，则编解码器会在返回的矢量中返回多个 DaiSupportedFormats。

例如，如果一个 DaiSupportedFormats 允许在 48KHz 下进行 32 位样本，在 96KHz 下允许 16 位样本，但不允许在 96KHz 下进行 32 位样本，则编解码器将回复 2 个 DaiSupportedFormats：<<32bits>,<48KHz>> 和 <<16bits>,<96KHz>>。为简单起见，此示例会忽略除了速率和每个样本的位数外的其他参数。如果编解码器支持 48KHz 或 96KHz 的 16 位或 32 位样本，则编解码器会回复 1 个 DaiSupportedFormats：<<16bits,32bits>,<48KHz,96KHz>>。

此外，假设每个样本的位数始终小于或等于每个插槽的位数。因此，编解码器可以报告 <<16bits_per_slot,32bits_per_slot>,<16bits_per_sample,32bits_per_sample>>，这并不意味着它报告 16 位样本上每个样本 32 位是有效的，它仅指定了 3 个有效组合：

1. 16 位插槽，具有 16 位样本
2. 具有 32 位样本的 32 位插槽
3. 32 位插槽，具有 16 位样本

控制器会根据 IsBridgeable 和 GetDaiFormat 中的编解码器提供的信息、控制器支持的内容和任何其他要求，通过 SetDaiFormat 函数指定要在 DAI 中使用的格式。此函数接受一个参数，用于指定：

1. 多个频道。这是要在 DAI 中使用的通道数（例如 TDM 总线上的通道数，即“在线路上”）。对于 I2S，此值必须为 2。
2. 要使用的通道的矢量。这些是 DAI 中可供编解码器使用的声道。对于 I2S，该矢量必须是具有 2 个索引 <0,1> 的矢量，即同时使用左声道和右声道。在桥接模式下，这将仅列出编解码器要使用的一个声道，例如，编解码器的立体声放大器输出桥接为从 I2S DAI 的右声道的一个电子单声道输出桥接，将仅列出声道 <1>。如果未桥接，具有多个电子输出且在 SetDaiFormat 中配置为一个声道的编解码器预计会在其所有输出上复制此单声道输入中的样本。
3. 示例格式。
4. 帧格式。
5. 帧速率。
6. 每个插槽的位数。
7. 每个样本的位数。

SetDaiFormat 成功后，DAI 格式配置会被视为已完成，并且可以在整个 DAI 中发送样本。

增益控制

编解码器会在响应 GainFormat 结构中的 GetGainFormat 函数时返回任何给定编解码器的相关支持。控制器可以使用 SetGainState 函数控制编解码器中的增益、静音和 AGC 状态。

客户端可以使用 WatchGainState 命令请求编解码器向其发送有关增益状态更改的异步通知。驱动程序将回复客户端发送的第一个 |WatchGainState|，而不会响应后续的客户端 |WatchGainState| 调用，直到增益状态从最近报告的状态发生变化为止。

插头检测

如果驱动程序在 GetPlugDetectCapabilites 中发送了 CAN_ASYNC_NOTIFY 标志，客户端可以使用 WatchPlugState 命令请求编解码器向其发送插头状态变化的异步通知。未设置 CAN_ASYNC_NOTIFY 标志的编解码器的驱动程序可随意忽略客户端发送的 WatchPlugState。设置了 CAN_ASYNC_NOTIFY 的驱动程序将回复客户端发送的第一个 |WatchPlugState|，但不会响应后续的客户端 |WatchPlugState| 调用，直到插头状态从最近报告的状态发生变化。

信号处理

定义请参见音频信号处理。