Rockchip 音频驱动代码走读：从内核启动到声卡就绪，到底发生了什么？

打开kernel/sound/soc/rockchip/ 目录，十几二十个 C 文件摆在你面前：rockchip_i2s_tdm.c、rockchip_pdm.c、rockchip_multi_dais.c...... 想搞清楚声卡是怎么注册出来的，应该从哪开始看？ 这篇文章带你沿着一条清晰的主线走读：从驱动加载→ DAI 初始化 → 时钟配置 → DMA 注册 → Machine Driver 组装 → 声卡诞生。看完你就知道每一步在做什么，以及出了问题该盯哪段代码。

一、先建立全局视角：文件地图

Rockchip 音频驱动主要分布在两个目录：

CPU DAI + Platform 驱动（kernel/sound/soc/rockchip/）：

文件	功能	主流芯片
rockchip_i2s_tdm.c	I2S-TDM DAI 驱动	RK3568/RK3588/RK3576
rockchip_sai.c	SAI DAI 驱动	RK3576/RK3562
rockchip_pdm.c	PDM 数字麦克风	RK3308/RK3568
rockchip_spdif.c	SPDIF 光纤输出	通用
rockchip_multi_dais.c	Combo DAI 组合	通用
rockchip_multicodecs.c	Multi Codecs Machine	通用
rockchip_hdmi.c	HDMI Audio Machine	通用

CODEC 驱动（kernel/sound/soc/codecs/）：

文件	功能
rk817_codec.c	RK817/RK809 PMIC 内置 CODEC
rk3308_codec.c	RK3308 内置 8ch ADC
hdmi-codec.c	通用 HDMI CODEC
dmic.c	数字麦克风占位 CODEC

你不需要全部看懂。抓住一条主线：I2S-TDM 驱动的 probe 流程，就能理解 80% 的套路。

+%26+CODEC (codecs 目录))

二、主线：I2S-TDM 驱动从加载到就绪

2.1 驱动是怎么被加载的？

每个平台驱动都有一个compatible 匹配表：

 

static const struct of_device_id rockchip_i2s_tdm_match[] = {    { .compatible = "rockchip,rk3308-i2s-tdm", .data = &i2s_tdm_rk3308 },    { .compatible = "rockchip,rk3568-i2s-tdm", .data = &i2s_tdm_rk3568 },    { .compatible = "rockchip,rk3588-i2s-tdm", .data = &i2s_tdm_rk3588 },    { .compatible = "rockchip,prv-i2s-tdm",   .data = &i2s_tdm_prv },    {},};

 

内核启动时，设备树中的compatible = "rockchip,rk3588-i2s-tdm" 会和这个表匹配上，然后调用probe() 函数。所以DTS 里的 compatible 字符串必须和驱动里的一致，这是最常见的 "驱动没加载" 原因之一。

2.2 Probe 函数里在做什么？

rockchip_i2s_tdm_probe() 是整个驱动初始化的核心，可以概括为 6 个步骤：

 

probe()  │  ├── ① 分配私有数据结构（存时钟、regmap、配置参数）  │  ├── ② 映射寄存器地址（通过设备树 reg 属性）  │  ├── ③ 获取所有时钟  │     ├── mclk_tx / mclk_rx（收发主时钟）  │     ├── mclk_tx_src / mclk_rx_src（时钟源选择）  │     └── mclk_root0 / mclk_root1（根 PLL：48k 系/44.1k 系）  │  ├── ④ 获取复位控制器 + 初始化 regmap  │  ├── ⑤ 注册 ASoC Component（包含 DAI 定义和操作函数）  │     ├── hw_params（设置采样率、通道数、位深）  │     ├── set_fmt（设置 I2S/PCM 格式、主从关系）  │     ├── set_sysclk（设置 MCLK 频率）  │     ├── trigger（启动/停止 DMA 传输）  │     └── startup/shutdown（资源申请/释放）  │  └── ⑥ 注册 DMAEngine PCM（配置 DMA 搬运参数）

 

这 6 步走完后，DAI 驱动就就绪了，等待 Machine Driver 来 "认领" 它。

三、五个关键操作函数，逐个拆解

3.1 hw_params：每一次播放 / 录音前的 "参数协商"

应用程序调用pcm_open() 后，ALSA 框架会自动调用 hw_params()，把采样率、通道数、位深等参数传下来。驱动在这里做三件事：

（1）计算并设置 MCLK 频率

 

freq = params_rate(params) * mclk_fs;   // 例如 48000 * 256 = 12.288MHzclk_set_rate(i2s_tdm->mclk_tx, freq);

 

（2）根据采样率选择 PLL 根时钟

这是 I2S-TDM 驱动的一个关键设计：48kHz 系列和 44.1kHz 系列使用不同的 PLL，保证时钟精度。

 

if (params_rate(params) % 11025 == 0) {    // 44.1k、88.2k、176.4k、11.025k、22.05k → 走这条    clk_set_parent(i2s_tdm->mclk_tx_src, i2s_tdm->mclk_root1);} else {    // 48k、96k、192k、16k、32k、8k → 走这条    clk_set_parent(i2s_tdm->mclk_tx_src, i2s_tdm->mclk_root0);}

 

（3）配置通道数和位深，写入寄存器

 

// 通道数val = params_channels(params);   // 2 / 4 / 6 / 8// 位深switch (params_width(params)) {case 16: txcr_val = I2S_TXCR_VDW(16); break;case 24: txcr_val = I2S_TXCR_VDW(24); break;case 32: txcr_val = I2S_TXCR_VDW(32); break;}// 写入 TXCR（发送控制）、RXCR（接收控制）、CKR（时钟控制）寄存器regmap_write(i2s_tdm->regemap, I2S_TXCR, txcr_val);

 

什么时候会出问题？

•MCLK 计算错误 → 时钟频率不对 → 播放速度异常

•PLL 选错 → 44.1k 的内容用 48k 的时钟播 → 音调变高

•通道数配置和 CODEC 不一致 → 数据错位 → 声道反转或只有单声道

3.2 set_fmt：初始化时的 "通信协议约定"

这个函数在声卡初始化时调用一次，约定好 CPU 和 CODEC 之间的通信规则：

（1）主从关系

 

switch (fmt & SND_SOC_DAIFMT_CLOCK_PROVIDER_MASK) {case SND_SOC_DAIFMT_CBC_CFC:    // CPU 为 Master，CODEC 为 Slave（最常见）    ckr |= I2S_CKR_MSS_SLAVE;    break;case SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFM:    // CPU 为 Slave，CODEC 为 Master    ckr &= ~I2S_CKR_MSS_SLAVE;    break;}

 

（2）数据格式

 

switch (fmt & SND_SOC_DAIFMT_FORMAT_MASK) {case SND_SOC_DAIFMT_I2S:    txcr = I2S_TXCR_MODE(I2S_MODE_I2S);        break;case SND_SOC_DAIFMT_LEFT_J:    txcr = I2S_TXCR_MODE(I2S_MODE_LEFT_J);     break;case SND_SOC_DAIFMT_DSP_A:    txcr = I2S_TXCR_MODE(I2S_MODE_PCM);        break;}

 

（3）时钟极性

 

switch (fmt & SND_SOC_DAIFMT_INV_MASK) {case SND_SOC_DAIFMT_NB_NF:   /* 正常 */        break;case SND_SOC_DAIFMT_IB_NF:   /* BCLK 反相 */   ckr |= I2S_CKR_IBP; break;}

 

3.3 trigger：播放 / 暂停的那一瞬间

这是用户感知最直接的操作—— 点击播放或暂停时，触发的就是这个函数：

 

switch (cmd) {case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:case SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME:case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE:    // 启动 TX/RX DMA 传输    regmap_update_bits(i2s_tdm->regemap, I2S_XFER,                      I2S_XFER_TXS_START, I2S_XFER_TXS_START);    break;case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:case SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND:case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH:    // 停止 DMA 传输    regmap_update_bits(i2s_tdm->regemap, I2S_XFER,                      I2S_XFER_TXS_START, I2S_XFER_TXS_STOP);    break;}

 

没有什么复杂逻辑，就是往I2S_XFER 寄存器写开始 / 停止位。但如果这个函数没被调到，检查上层 ALSA 的状态机是否正确转换到了 RUNNING。

→trigger ()→写 I2S_XFER 寄存器→启停 DMA 传输)

四、时钟树：为什么 44.1k 和 48k 要分两路？

I2S-TDM 驱动管理着一棵精密的时钟树：

 

VPLL0 (48k 系列) ──┐                   ├──► mclk_root0 ──► mclk_tx_src ──► mclk_tx ──► 输出到 CODECVPLL1 (44.1k 系列)─┘
mclk_tx ──► 分频器 ──► BCLK（位时钟）             │             └──► 分频器 ──► LRCK（帧时钟 = 采样率）

 

为什么要分两个 PLL？

因为 48kHz × 256 = 12.288MHz，44.1kHz × 256 = 11.2896MHz。如果用同一个 PLL 分频，很难同时精确得到这两个频率。Rockchip 干脆用两个独立的 PLL，各管各的家族。

MCLK 校准（可选功能）

某些场景对时钟精度要求极高（比如专业音频），DTS 可以开启 rockchip,mclk-calibrate。驱动会根据实际 LRCK 频率反推 MCLK，在 ±1000 ppm 范围内微调。

五、DMAEngine：数据搬运工

CPU 不直接参与音频数据的搬运，而是交给 DMA（直接内存访问）引擎：

 

static const struct snd_pcm_hardware rockchip_i2s_tdm_pcm_hardware = {    .formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE |               SNDRV_PCM_FMTBIT_S24_LE |               SNDRV_PCM_FMTBIT_S32_LE,    .channels_min = 2,    .channels_max = 8,    .rates = SNDRV_PCM_RATE_8000_192000,    .period_bytes_min = 128,    .period_bytes_max = 8192,    .periods_min = 2,    .periods_max = 128,};

 

这段代码声明了该 DAI 的能力范围：支持 16/24/32bit、28 通道、8k192k 采样率。应用程序请求超出这个范围的参数时，ALSA 会直接拒绝。

六、PDM 驱动：和 I2S 有什么不同？

PDM（数字麦克风）驱动在 rockchip_pdm.c 里，套路和 I2S 类似，但有三个关键差异：

方面	I2S-TDM	PDM
数据方向	TX + RX	仅 RX（只有麦克风输入）
时钟	BCLK + LRCK	只有 PDM_CLK
数据格式	多 bit PCM	1-bit PDM，芯片内部抽取成 PCM

PDM 的时钟计算很简单：

 

PDM_CLK = 采样率 × 抽取比（通常是 64 或 128）// 例：16kHz 采样率，抽取比 64 → PDM_CLK = 1.024 MHz

 

七、Machine Driver 的注册：最后一块拼图

DAI 驱动和 CODEC 驱动都就绪后，Machine Driver（Simple Card / Multi Codecs / HDMI）把它们组装成声卡。

Simple Card 的注册流程：

 

DTS sound 节点      │      ▼simple-card.c probe()      │      ├── 解析 CPU DAI phandle → 获取 DAI 名称      ├── 解析 CODEC DAI phandle      ├── 解析 format（I2S/PCM/Left-J 等）      ├── 解析 mclk-fs（MCLK 倍频）      ├── 解析主从关系      ├── 初始化 dai_link      └── devm_snd_soc_register_card() → 注册声卡

 

注册成功后，你会在/proc/asound/cards 里看到新声卡，/dev/snd/ 下出现pcmC0D0p、controlC0 等设备节点。

八、关键函数速查表

函数	作用	触发时机
probe()	驱动初始化：映射寄存器、获取时钟、注册 Component	内核启动，设备树匹配成功
hw_params()	配置 BCLK/LRCK 频率、通道数、位深	应用打开 PCM 设备时
set_fmt()	配置 DAI 格式（I2S/PCM）、主从关系	声卡初始化时
set_sysclk()	配置 MCLK 频率	声卡初始化或 hw_params 时
trigger()	启动 / 停止 DAI 数据传输	播放 / 录音开始 / 暂停 / 停止
startup/shutdown()	分配 / 释放 DAI 资源	PCM 打开 / 关闭时

、hw_params (参数配置)、set_fmt (格式约定)、trigger (启停) 等)

九、给代码阅读者的建议

1.先看 probe ()：理解驱动初始化时做了什么，时钟从哪来

2.再看 hw_params ()：理解播放前参数怎么传递、怎么配置寄存器

3.然后看 trigger ()：理解数据流怎么启停

4.最后扫一眼 set_fmt ()：理解主从和格式的配置逻辑

其他文件（regmap、DMA、DAPM）可以先放一放，等主线通了再回来看细节。

十、总结

Rockchip 音频驱动的完整启动链路：

1.DAI 驱动 probe → 映射寄存器、获取时钟、注册 ASoC Component

2.DMAEngine PCM 注册 → 配置 DMA 参数、声明能力范围

3.Machine Driver probe → 解析 DTS、组装 dai_link

4.声卡注册 → 创建 /dev/snd/ 设备节点，用户空间可见

每一步都有明确的输入（设备树属性）和输出（注册的数据结构），出了问题按这个链路倒着查，通常能快速定位。

你在走读驱动代码时，哪个环节最让你困惑？probe、时钟、还是 DMA？评论区聊聊。

审核编辑 黄宇