10. 100ASK_V853-PRO開發板支持錄音和播放音頻

0.前言

? 本章主要講述如何使用板載的MIC拾音咪頭錄音并使用喇叭播放音頻。

? 音頻_開發指南：https://tina.100ask.net/SdkModule/Linux_AudioFrequency_DevelopmentGuide-02/#220-v853

? 全志官方音頻介紹：https://v853.docs.aw-ol.com/soft/tina_audio/#audio_1
100ASK_V853-PRO開發板資料匯總：

鏈接：100ASK_100ASK-PRO 資料匯總 - Allwinner / V853-Pro - 嵌入式開發問答社區

100ASK_V853-PRO開發板購買鏈接：100ASK_V853-PRO開發板

1.硬件介紹

? V853 芯片提供了 AudioCodec（芯片內置音頻接口） x1、I2S/PCM（數字音頻接口） x2、DMIC（外置數字 MIC 接口） x1，可以滿足各類音頻需求。100ASK_V853-PRO開發板板載兩個MIC拾音咪頭和喇叭接口。如下圖所示：

如果您想要使用喇叭接口播放聲音，需要外接一個喇叭

2.音頻驅動框架使用

在 Tina Linux 中使用的是標準的 ALSA API，所以使用音頻的功能可以使用標準的 alsa-utils。它提供了 amixer、aplay、arecord 等工具。在Tina根目錄下輸入make menuconfig

book@100ask:~/workspaces/tina-v853-open$ make menuconfig

進入Tina配置界面后，進入如下目錄

 > Sound
 	<*> alsa-utils............ ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) utilities

如下圖所示：

選中完成后會啟用amixer、aplay、arecord功能，重新編譯打包更新系統即可體驗。

2.1 驅動調控：amixer

amixer是命令行的 ALSA 聲卡驅動調節工具，用于啟用、關閉各聲卡，設置各聲卡的音量。使用 amixer 命令列出當前注冊的音頻設備。

amixer

• 常用選項

選項             功能
-D,--device    指定聲卡設備,默認使用default

• 常用命令

命令            功能
controls       列出指定聲卡的所有控件
contents       列出指定聲卡的所有控件的具體信息
cget           獲取指定控件的信息
cset           設定指定控件的值

選擇 MIC1 輸入

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Input Select' 0

選擇 MIC2 輸入

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Input Select' 0

開啟 MIC1

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Switch' 1

開啟 MIC2

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Switch' 1

設置 MIC1 音量

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 gain volume' 30

設置 MIC2 音量

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 gain volume' 30

開啟 LINEOUT 輸出功能

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Output Select' 1

開啟 LINEOUT 通路

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1

設置輸出音量

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 25

2.2 錄音工具：arecord

arecord 是命令行的 ALSA 聲卡驅動的錄音工具，用于錄音功能。

選項                功能
-D,--device       指定聲卡設備,默認使用default
-l,--list-device` 列出當前所有聲卡
-t,--file-type    指定播放文件的格式,如voc,wav,raw,不指定的情況下會去讀取文件頭部作識別
-c,--channels     指定通道數
-f,--format       指定采樣格式
-r,--rate         采樣率
-d,--duration     指定播放的時間
--period-size     指定period size
--buffer-siz`     指定buffer size

查看錄音設備

可以使用 arecord -l 命令查看開發板提供的錄音設備。

arecord -l

麥克風錄音

在錄音之前，首先需要使用 amixer 打開音頻通路，配置內部 MIC1，MIC2 錄制雙通道音頻。

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Input Select' 0 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Input Select' 0 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 gain volume' 30 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 gain volume' 30

使用 arecord 命令，使用板載的兩個麥克風進行錄音。

arecord -D hw:audiocodec -f S16_LE -t wav -c2 -r 16000 -d 3 t.wav

2.3 播放工具：aplay

aplay 是命令行的 ALSA 聲卡驅動的播放工具，用于播放功能。

選項                功能
-D,--device       指定聲卡設備,默認使用default
-l,--list-devices 列出當前所有聲卡
-t,--file-type    指定播放文件的格式,如voc,wav,raw,不指定的情況下會去讀取文件頭部作識別
-c,--channels     指定通道數
-f,--format       指定采樣格式
-r,--rate         采樣率
-d,--duration     指定播放的時間
--period-size     指定period size
--buffer-size     指定buffer size

查看播放設備

使用 aplay -l 查看播放設備

aplay -l

揚聲器播放音頻

在播放之前，首先需要打開音頻通路，配置揚聲器播放音頻，具體可以參照 amixer 配置。

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 25

使用 aplay 通過外接揚聲器播放剛才錄制的音頻。

aplay -D hw:audiocodec t.wav

3.測試錄音功能

? 啟動開發板后，在串口終端輸入如下命令：

amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Input Select' 0 && 
   	amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Input Select' 0 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 gain volume' 30 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 gain volume' 30 && 
    arecord -D hw:audiocodec -f S16_LE -t wav -c2 -r 16000 -d 3 test.wav

例如：

root@TinaLinux:/# [   67.295067] random: crng init done
[   67.298885] random: 4 urandom warning(s) missed due to ratelimiting

root@TinaLinux:/# 
root@TinaLinux:/# 
root@TinaLinux:/# amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Input Select' 0 && 
>    amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Input Select' 0 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC1 gain volume' 30 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='MIC2 gain volume' 30 && 
>     arecord -D hw:audiocodec -f S16_LE -t wav -c2 -r 16000 -d 3 test.wav
numid=23,iface=MIXER,name='MIC1 Input Select'
  ; type=ENUMERATED,access=rw------,values=1,items=2
  ; Item #0 'differ'
  ; Item #1 'single'
  : values=0
numid=24,iface=MIXER,name='MIC2 Input Select'
  ; type=ENUMERATED,access=rw------,values=1,items=2
  ; Item #0 'differ'
  ; Item #1 'single'
  : values=0
numid=17,iface=MIXER,name='MIC1 Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=18,iface=MIXER,name='MIC2 Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=12,iface=MIXER,name='MIC1 gain volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=1,min=0,max=31,step=0
  : values=30
  | dBscale-min=0.00dB,step=1.00dB,mute=0
numid=13,iface=MIXER,name='MIC2 gain volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=1,min=0,max=31,step=0
  : values=30
  | dBscale-min=0.00dB,step=1.00dB,mute=0
Recording WAVE 'test.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 16000 Hz, Stereo

程序會自動錄音并保存文件到當前目錄下，查看當前目錄可以看到保存的文件test.wav

root@TinaLinux:/# ls
bin       etc       lib       rdinit    run       sys       usr
data      home      mnt       rom       sbin      test.wav  var
dev       init      proc      root      squashfs  tmp       www

4.播放音頻

在串口終端下，輸入以下命令，可以播放剛剛我們錄制的音頻

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 31 && 
    aplay -D hw:audiocodec test.wav

例如：

root@TinaLinux:/# amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 31 && 
>     aplay -D hw:audiocodec test.wav
numid=20,iface=MIXER,name='LINEOUT Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=20,iface=MIXER,name='LINEOUT Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=16,iface=MIXER,name='LINEOUT volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=1,min=0,max=31,step=0
  : values=31
  | dBrange-
    rangemin=0,,rangemax=1
      | dBscale-min=0.00dB,step=0.00dB,mute=1
    rangemin=2,,rangemax=31
      | dBscale-min=-43.50dB,step=1.50dB,mute=1

Playing WAVE 'test.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 16000 Hz, Stereo

? 此時如果我們接上了喇叭，喇叭就會播放剛剛錄制的音頻。

? 同樣我們也可以將音頻文件拷貝到開發板中，使用以下命令

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 31 && 
    aplay -D hw:audiocodec test.wav

其中test.wav更換為您想要播放的音頻文件的路徑名稱。

?

假設提前要播放的音頻文件拷貝到TF卡中，插入TF卡后，掛載TF卡

root@TinaLinux:/# mount /dev/mmcblk1p1 /mnt/extsd/

查看TF卡中testSound文件夾下的測試音頻文件

root@TinaLinux:/# ls /mnt/extsd/testSound/
test100.wav

使用如下命令播放測試音頻

amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
    amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 31 && 
    aplay -D hw:audiocodec /mnt/extsd/testSound/test100.wav

例如：

root@TinaLinux:/# amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT Switch' 1 && 
>     amixer -D hw:audiocodec cset name='LINEOUT volume' 31 && 
>     aplay -D hw:audiocodec /mnt/extsd/testSound/test100.wav
numid=20,iface=MIXER,name='LINEOUT Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=20,iface=MIXER,name='LINEOUT Switch'
  ; type=BOOLEAN,access=rw------,values=1
  : values=on
numid=16,iface=MIXER,name='LINEOUT volume'
  ; type=INTEGER,access=rw---R--,values=1,min=0,max=31,step=0
  : values=31
  | dBrange-
    rangemin=0,,rangemax=1
      | dBscale-min=0.00dB,step=0.00dB,mute=1
    rangemin=2,,rangemax=31
      | dBscale-min=-43.50dB,step=1.50dB,mute=1

Playing WAVE '/mnt/extsd/testSound/test100.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 22050 Hz, Stereo

此時喇叭就會播放測試音頻。

5.更換開機音樂

由于100ASK_V853-PRO開發板已經默認啟用了開機音樂，自啟腳本位于：

openwrt/target/v853/v853-vision/busybox-init-base-files/etc/init.d/S03audio

我們可以在開發板的串口終端的/etc/init.d/目錄下找到S03audio文件

root@TinaLinux:/# cd /etc/init.d/
root@TinaLinux:/etc/init.d# ls
S00mpp               S50telnet            rc.final
S01logging           S50usb               rc.modules
S03audio             S50wifidaemon        rc.preboot
S10udev              S99swupdate_autorun  rcK
S11dev               adbd                 rcS
S20urandom           cron                 sysntpd
S40network           dbus                 wpa_supplicant
S41netparam          dnsmasq
S50dbus              network

可以查看相關的腳本源碼。

進入/home/res/audio/目錄下，可以查看兩個文件，分別為開機音樂startup.wav和關機音樂shutdown.wav

root@TinaLinux:/etc/init.d# cd /home/res/audio/
root@TinaLinux:/home/res/audio# ls
shutdown.wav  startup.wav

我們可以通過更換startup.wav文件，來達到更換開機音樂的效果。假設我將TF卡中的test100.wav拷貝到/home/res/audio/目錄下，并更換名稱為startup.wav

root@TinaLinux:/home/res/audio# cp /mnt/extsd/testSound/test100.wav /home/res/au
dio/startup.wav
root@TinaLinux:/home/res/audio# sync

輸入reboot，重啟后即可通過喇叭聽到更換后的開機音樂。