I2S 驱动
基于 lisa_device 框架的 I2S 设备驱动，为 ARCS 平台提供统一的音频数据传输接口。
功能特性
设备支持: I2S0、I2S1 两个 I2S 音频接口
工作模式: 支持主模式和从模式
协议支持: 标准 I2S（Philips）、左对齐、右对齐、PCM 短帧（MODE 0/1）
数据位宽: 16/20/24/32 位数据宽度
采样率: 8kHz、16kHz、24kHz、32kHz、48kHz、96kHz
声道配置: 单声道（MONO）、立体声（STEREO）
传输方向: 支持单向（TX/RX）或双向（TX+RX）同时传输
DMA 传输: 基于 DMA 的高效数据传输，支持循环缓冲区
事件回调: 支持 TX 完成、RX 完成、下溢、溢出等事件通知
配置选项
在 prj.conf 中启用驱动：
CONFIG_LISA_I2S_DEVICE=y
CONFIG_LISA_I2S0=y # 启用 I2S0 设备
CONFIG_LISA_I2S1=y # 启用 I2S1 设备
# 可选配置
CONFIG_LISA_I2S_BLOCK_COUNT=4 # DMA 循环缓冲区数量（默认 4）
CONFIG_LISA_I2S_ECHO=n # 启用 I2S 回声功能（默认禁用）
CONFIG_LISA_I2S_PIPO=n # 启用 I2S PIPO 模式（默认禁用）
# DMA 通道配置
CONFIG_LISA_I2S0_RX_DMA_CHANNEL=0 # I2S0 RX DMA 通道（默认 0）
CONFIG_LISA_I2S0_TX_DMA_CHANNEL=1 # I2S0 TX DMA 通道（默认 1）
CONFIG_LISA_I2S1_RX_DMA_CHANNEL=2 # I2S1 RX DMA 通道（默认 2）
CONFIG_LISA_I2S1_TX_DMA_CHANNEL=3 # I2S1 TX DMA 通道（默认 3）
根据需要选择启用 I2S0 或 I2S1 设备。
API 接口
配置接口
/* 配置 I2S 参数 */
int lisa_i2s_configure(lisa_device_t *dev, const lisa_i2s_config_t *config);
/* 获取当前配置 */
int lisa_i2s_get_config(lisa_device_t *dev, lisa_i2s_config_t *config);
重要:
必须先调用
lisa_i2s_configure()配置设备后，才能使用下面的功能 API配置中的
block_size参数决定每次传输块的大小（字节），必须是 32 的倍数
数据传输接口
/* 发送数据（非阻塞，将数据写入临时缓存等待发送）
* data: 发送数据缓冲区（uint32_t 类型）
* cnt: 发送数据点数（每个点为 uint32_t，即 4 字节）
* timeout_ms: 超时时间（毫秒）
* 返回: LISA_DEVICE_OK 成功，其他为错误码
*/
int lisa_i2s_write(lisa_device_t *dev, uint32_t *data, uint32_t cnt, uint32_t timeout_ms);
/* 接收数据（阻塞，直到接收到数据）
* data: 输出参数，指向接收缓冲区的指针（驱动内部缓冲区，不需要释放）
* len: 输出参数，实际接收的字节数
* timeout_ms: 超时时间（毫秒，0 表示不等待）
* 返回: LISA_DEVICE_OK 成功，其他为错误码
*/
int lisa_i2s_read(lisa_device_t *dev, uint8_t **data, uint32_t *len, uint32_t timeout_ms);
注意:
lisa_i2s_write()的cnt参数是 uint32_t 的数量，发送的总字节数 = cnt × 4对于 16 位数据宽度，每个 uint32_t 包含 2 个声道的数据
对于其他数据宽度，每个 uint32_t 包含 1 个声道的数据
建议发送的总字节数等于配置的
block_size
控制接口
/* 启动/停止/暂停/恢复 I2S 传输
* direction: 传输方向（LISA_I2S_DIRECTION_TX/RX/BOTH）
* cmd: 命令类型（LISA_I2S_CMD_START/STOP/PAUSE/RESUME）
*/
int lisa_i2s_trigger(lisa_device_t *dev, lisa_i2s_direction_t direction, lisa_i2s_cmd_t cmd);
回调接口
/* 注册事件回调函数（在中断上下文中执行）
* callback: 回调函数指针
* user_data: 用户数据指针
*/
int lisa_i2s_set_callback(lisa_device_t *dev, lisa_i2s_event_callback_t callback, void *user_data);
硬件配置
引脚复用配置
I2S 驱动在初始化时会自动调用板型目录中定义的 lisa_i2sX_pinmux() 函数（X 为 0/1），用于配置 I2S 设备的引脚复用。
配置位置:
定义:
boards/<板型名>/pinmux.c中实现lisa_i2s0_pinmux()、lisa_i2s1_pinmux()函数声明:
boards/<板型名>/pinmux.h中声明void lisa_i2sX_pinmux()调用时机: 对应 I2S 设备初始化时自动调用
示例 (参考 boards/arcs_evb/pinmux.c):
// I2S0 引脚复用配置
void lisa_i2s0_pinmux()
{
// 配置 PA12 为 I2S0_BCK（位时钟，功能码 9）
IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 12, 9);
// 配置 PA13 为 I2S0_LRCK（帧时钟/字选择，功能码 9）
IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 13, 9);
// 配置 PA14 为 I2S0_DIN（数据输入，功能码 9）
IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 14, 9);
// 配置 PA15 为 I2S0_DOUT（数据输出，功能码 9）
IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 15, 9);
}
// I2S1 引脚复用配置
void lisa_i2s1_pinmux()
{
// 根据实际硬件连接配置 I2S1 引脚
}
注意:
该函数由板型相关代码实现，不同板型的引脚配置可能不同
只需配置实际使用的引脚（如仅 TX，则只需配置 BCK、LRCK、DOUT）
主模式下，BCK 和 LRCK 为输出；从模式下为输入
使用示例
主模式发送（Master TX）
#include "lisa_i2s.h"
// 获取 I2S0 设备
lisa_device_t *i2s0 = lisa_device_get("i2s0");
if (!i2s0) {
return -1;
}
// 配置为主模式发送
lisa_i2s_config_t config = LISA_I2S_DEFAULT_CONFIG_TX();
config.mode = LISA_I2S_MODE_MASTER;
// 设置每次传输块的大小（必须是 32 的倍数）
// 对于 16kHz 立体声 16 位：16ms 音频 = 16000 * 0.016 * 2 * 2 = 1024 字节
config.block_size = 1024;
int ret = lisa_i2s_configure(i2s0, &config);
if (ret != 0) {
return -1;
}
// 准备发送数据
uint8_t tx_buffer[1024];
for (int i = 0; i < 1024; i++) {
data[i] = i; // 填充测试数据
}
// 预先加载数据到 DMA 队列（建议 CONFIG_LISA_I2S_BLOCK_COUNT - 1 次）
for (int i = 0; i < CONFIG_LISA_I2S_BLOCK_COUNT - 1; i++) {
lisa_i2s_write(i2s0, (uint32_t *)tx_buffer, config.block_size / 4, 0);
}
// 启动 I2S 发送
lisa_i2s_trigger(i2s0, LISA_I2S_DIRECTION_TX, LISA_I2S_CMD_START);
// 持续发送数据
while (1) {
ret = lisa_i2s_write(i2s0, (uint32_t *)tx_buffer, config.block_size / 4, 100);
if (ret < 0) {
// 发送失败处理
}
}
从模式接收（Slave RX）
#include "lisa_i2s.h"
// 事件回调函数
void i2s_event_callback(lisa_i2s_event_t event, void *user_data)
{
if (event & LISA_I2S_EVENT_RX_DONE) {
// RX 完成
}
if (event & LISA_I2S_EVENT_RX_OVERRUN) {
// RX 溢出错误
}
}
// 获取 I2S0 设备
lisa_device_t *i2s0 = lisa_device_get("i2s0");
// 配置为从模式接收
lisa_i2s_config_t config = LISA_I2S_DEFAULT_CONFIG_RX();
config.mode = LISA_I2S_MODE_SLAVE;
config.block_size = 1024; // 设置每次传输块的大小（必须是 32 的倍数）
lisa_i2s_configure(i2s0, &config);
// 设置回调函数
lisa_i2s_set_callback(i2s0, i2s_event_callback, NULL);
// 启动 I2S 接收
lisa_i2s_trigger(i2s0, LISA_I2S_DIRECTION_RX, LISA_I2S_CMD_START);
// 接收数据
while (1) {
uint8_t *rx_buffer = NULL;
uint32_t len = 0;
int ret = lisa_i2s_read(i2s0, &rx_buffer, &len, 100);
if (ret == 0) {
// 处理接收到的数据
// rx_buffer 指向驱动内部缓冲区，不需要释放
}
}
双向传输（Master RX+TX）
// 配置为主模式双向传输
lisa_i2s_config_t config = LISA_I2S_DEFAULT_CONFIG_TX();
config.mode = LISA_I2S_MODE_MASTER;
config.direction = LISA_I2S_DIRECTION_BOTH;
config.block_size = 1024; // 设置每次传输块的大小
lisa_i2s_configure(i2s0, &config);
// 预加载 TX 数据
for (int i = 0; i < CONFIG_LISA_I2S_BLOCK_COUNT - 1; i++) {
lisa_i2s_write(i2s0, (uint32_t *)tx_buffer, config.block_size / 4, 0);
}
// 启动双向传输
lisa_i2s_trigger(i2s0, LISA_I2S_DIRECTION_BOTH, LISA_I2S_CMD_START);
// 创建 RX 和 TX 任务分别处理接收和发送
xTaskCreate(i2s_rx_task, "i2s rx", 4096, i2s0, 9, NULL);
xTaskCreate(i2s_tx_task, "i2s tx", 4096, i2s0, 8, NULL);
自定义配置
// 手动配置各项参数
lisa_i2s_config_t config = {
.mode = LISA_I2S_MODE_MASTER, // 主模式
.protocol = LISA_I2S_PROTOCOL_PHILIPS, // 标准 I2S 协议
.data_width = LISA_I2S_DATA_WIDTH_16BIT, // 16 位数据宽度
.bit_order = LISA_I2S_BIT_ORDER_MSB, // MSB 先行
.sample_rate = LISA_I2S_SAMPLE_RATE_48K, // 48kHz 采样率
.slot_mask = LISA_I2S_SLOT_STEREO, // 立体声
.direction = LISA_I2S_DIRECTION_TX, // 仅发送
.echo = {
.enable = false, // 不启用回声
},
.use_tdm = false, // 不使用 TDM
.block_size = 3072, // 16ms音频数据
};
lisa_i2s_configure(i2s0, &config);
配置宏
驱动提供便捷配置宏用于快速初始化：
LISA_I2S_DEFAULT_CONFIG_TX()- 主模式，标准 I2S，16位，16kHz，立体声，TX 方向，block_size=1024LISA_I2S_DEFAULT_CONFIG_RX()- 主模式，标准 I2S，16位，16kHz，立体声，RX 方向，block_size=1024
默认配置参数:
模式:
LISA_I2S_MODE_MASTER（主模式）协议:
LISA_I2S_PROTOCOL_PHILIPS（标准 I2S）数据位宽:
LISA_I2S_DATA_WIDTH_16BIT（16位）位序:
LISA_I2S_BIT_ORDER_MSB（MSB 先行）采样率:
LISA_I2S_SAMPLE_RATE_16K（16kHz）声道:
LISA_I2S_SLOT_STEREO（立体声）传输块大小:
block_size = 1024（对应 16ms 音频数据）回声: 禁用
TDM: 禁用
注意: 使用配置宏后，需要根据实际需求修改 mode（主/从模式）和 block_size（传输块大小）
事件类型
LISA_I2S_EVENT_TX_DONE- 发送完成（一个 DMA 块发送完成）LISA_I2S_EVENT_RX_DONE- 接收完成（一个 DMA 块接收完成）LISA_I2S_EVENT_TX_UNDERRUN- 发送下溢（TX 队列为空，无数据可发送）LISA_I2S_EVENT_RX_OVERRUN- 接收溢出（RX 队列满，接收数据丢失）LISA_I2S_EVENT_ERROR- 其他错误
数据格式说明
16 位立体声数据格式
对于 16 位立体声配置，数据以 uint32_t 数组形式传输：
每个
uint32_t包含左右两个声道的数据低 16 位：左声道数据
高 16 位：右声道数据
uint32_t sample = (right_channel << 16) | (left_channel & 0xFFFF);
传输大小计算
block_size 计算公式:
block_size = 采样率 × 时间(秒) × 声道数 × 每样本字节数
示例:
16kHz 立体声 16位，传输 16ms 音频：
block_size = 16000 × 0.016 × 2 × 2 = 1024 字节
48kHz 立体声 16位，传输 10ms 音频：
block_size = 48000 × 0.010 × 2 × 2 = 1920 字节
lisa_i2s_write() 参数计算:
对于 16 位数据宽度：
cnt = block_size / 4（每个 uint32_t 包含 2 个声道）对于其他数据宽度：
cnt = block_size / 4（每个 uint32_t 包含 1 个声道）
注意: block_size 必须是 32 的倍数
注意事项
必须先配置: 设备初始化后必须先调用
lisa_i2s_configure()配置设备，才能使用其他 APIblock_size 限制: 配置中的
block_size必须是 32 的倍数，建议根据采样率和时间计算合适的值预加载数据: 启动 TX 前建议预先调用
lisa_i2s_write()加载最少1次，最大CONFIG_LISA_I2S_BLOCK_COUNT - 1次数据，避免下溢接收缓冲区:
lisa_i2s_read()返回的缓冲区指针指向驱动内部循环缓冲区，不需要释放，应及时拷贝数据以防被覆盖主从同步: 从模式下必须连接到主设备，由主设备提供时钟信号（BCK 和 LRCK）
事件回调: 在中断上下文执行，应保持简短快速，不要执行阻塞操作
线程安全: 驱动支持全双工通信，可在不同线程中同时进行收发操作
DMA 循环: 驱动使用循环 DMA 缓冲区，应用层需持续调用
write/read以避免下溢/溢出数据格式: 对于 16 位数据宽度，每个 uint32_t 包含左右两个声道；其他数据宽度每个 uint32_t 包含一个声道
数据协议: 目前暂时不支持PCM长帧模式
示例代码
参考 samples/drivers/devices/lisa_i2s/ 目录下的完整示例：
master_tx/- 主模式发送示例master_rx/- 主模式接收示例master_rx_tx/- 主模式双向传输示例slave_tx/- 从模式发送示例slave_rx/- 从模式接收示例slave_rx_tx/- 从模式双向传输示例
文件说明
lisa_i2s.h- 驱动头文件，包含所有 API 和类型定义lisa_i2s_arcs.c- ARCS 平台适配实现CMakeLists.txt- 构建配置Kconfig- 配置选项