[RaspberryPi] I2S audio

之前在树莓派3上顺利用Android Things调通了I2S Audio输出，享受于高信噪比的音乐之余，不禁想起来了我那能听瞎耳朵的树莓派2还被我流放在遍布破烂零件的荒蛮之地。其实树莓派2应该还能再抢救一下吧？这次我们就在捣鼓安装Raspbian的树莓派2B+

非战斗人员立即撤离

经过了3天不懈努力地踩坑，我终于成功了！

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0. 硬软件环境

• 硬件平台：
  树莓派2B+

• 操作系统：
  Raspbian stretch with desktop
  version: September 2017
  release date: 2017.09.07
  kernel version: 4.9
  debian version: stretch

• I2S方案：
  PCM5102A

  我自己是基于上面的环境来尝试的，所以本文里提及的方法也基于此，如果你使用其他的硬软件或其他的版本，本文介绍的方法不保证能成功。

1. 确认I2S解码芯片

Raspbian内置了很多硬件支持，但对于I2S DAC/ADC的支持貌似也不会太多，所以大家购买I2S解码器时尽量购买主流一点的方案。Raspbian的支持的硬件可以在/boot/overlays/README里查阅，在[RaspberryPI] Raspbian内建硬件驱动中也会详细介绍Raspbian现在支持的硬件。

现在我大概确认了一下，至少能够支持的I2S DAC有PCM5102, PCM512x, WM8731, WM8741这几个系列。

2. 连接硬件

树莓派2/3的GPIO口的排布是一样的，可以相互兼容，见下图：

树莓派2/3的GPIO

I2S音频总线的详细说明可以参阅[Android Things] I2S

I2S音频总线要连接的线有下面几条：

• BCLK - Pin12，位时钟(Bit Clock)，由I2S Master Device(I2S主设备)产生，也称为SCLK，对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲，BCLK的频率 = 2 × 采样频率 × 采样位数
• LRCLK - Pin35，左右声道选择时钟，LRCK的频率等于采样频率，它输出低电平时，SDOUT和SDIN的数据都为左声道数据，它输出高电平时，SDIN和SDIN的数据都为右声道数据，也称为FS(Frame Select)或WS(Word Select)
• SDIN - Pin38，为PCM数据输入，外部从设备的PCM信号输入到主设备上录制或处理等
• SDOUT - Pin40，为PCM数据输出，把主设备的音频信号输出到外部从设备去播放或录制等
• GND - Pin6/9/14/20/25/30/34/39，公共接地，为主从设备提供低电平参考，随便接哪一个都行

3. 配置Raspbian

1. 禁用板载音频输出（3.5mm耳机输出）

• 打开/boot/config.txt

  sudo nano /boot/config.txt
  

• 找到dtparam=audio=on，并修改为

  dtparam=audio=off
  

• 保存修改后退出：Ctrl + o -> <enter> -> Ctrl + x

2. 加载PCM5102A设备驱动

• 打开/boot/config.txt

  sudo nano /boot/config.txt
  

• 在末尾添加一行

  dtoverlay=hifiberry-dac
  

  （其他音频设备请查阅添加对应的驱动, PCM512x系列的DAC可以加载dtoverlay=hifiberry-dacplus）

• 保存修改后退出：Ctrl + o -> <enter> -> Ctrl + x

3. 挂载I2S DAC设备到ALSA

• 打开/boot/config.txt

  sudo nano /boot/config.txt
  

• 在末尾添加一行

  dtoverlay=i2s-mmap
  

• 保存修改后退出：Ctrl + o -> <enter> -> Ctrl + x

• 打开/etc/asound.conf

  sudo nano /etc/asound.conf
  

• 添加下面配置

  pcm.i2s_dac {
      type hw
      card 0
  }
  pcm.!default {
      type plug
      slave.pcm "dmixer"
  }
  pcm.dmixer {
      type dmix
      ipc_key 1024
      slave {
          pcm "i2s_dac"
          channels 2
      }
  }
  ctl.dmixer {
     type hw
     card 0
  }
  

• 保存修改后退出：Ctrl + o -> <enter> -> Ctrl + x

4. 重启Raspbian

直接在菜单中选择重启也可以，在命令行中重启也可以

sodo reboot

重启后你就可以通过I2S DAC来播放音频了

4. 问题点

目前这样配置后，还不能通过系统的音量调节来调整I2S DAC输出的音量。系统会提示No ALSA audio devices were detected.，后续我找到解决方法后再继续更新到本文了。