arcs/arcs-sdk/samples/drivers/hal/audio_dac

Audio DAC 示例

本示例演示 CP 核生成音频数据并通过核间通信传输给 AP 核的功能。CP 核负责生成 1kHz 正弦波音频数据并发送到 AP 核。

📖 示例说明

功能演示

本示例演示以下功能：

• 双核音频数据传输：CP 核生成音频数据并发送到 AP 核
• 核间通信：使用 ICStream、ICMessage、ICProxy 进行核间数据传输
• 共享内存机制：通过共享内存实现 CP 核和 AP 核的数据交互
• 音频生成：CP 核生成 1kHz 正弦波测试音频
• Producer-Consumer 模式：CP 核作为生产者，AP 核作为消费者

硬件要求

• 支持双核（AP/CP）的 CSK 系列开发板
• USB 转串口工具（用于查看日志输出和烧录）

🚀 快速开始

1. 构建项目

在示例目录下执行构建脚本：

cd samples/drivers/audio_dac
./build.sh

或者在 SDK 根目录执行：

./build.sh -S samples/drivers/audio_dac -C

构建成功后，会在 build 目录下生成 CP 核固件 arcs.bin。

cskburn -s /dev/ttyUSB0 -b 3000000 0x0 ap.bin -C arcs

烧录 CP 核固件

cskburn -s /dev/ttyUSB0 -b 3000000 0xa00000 build/arcs.bin -C arcs

参数说明：

• -s /dev/ttyUSB0：串口设备路径（根据实际情况修改）
• -b 3000000：烧录波特率
• 0x0：AP 核固件烧录地址
• 0xa00000：CP 核固件烧录地址

💡 详细烧录步骤请参考 {ref}快速开始 - 烧录运行 <flashing>。

3. 查看输出

烧录完成后，复位开发板，通过串口工具（如 minicom）查看 CP 核的日志输出。

🔧 配置说明

项目配置

本示例在 prj.conf 中配置：

CONFIG_LOG=n                          # 禁用日志
CONFIG_BACK_TRACE=y                   # 使能堆栈回溯
CONFIG_MODULE_HEAP=y                  # 使能模块堆内存
CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE=0x3b0000      # PSRAM堆大小
CONFIG_BOOT=n                         # 禁用启动配置

CONFIG_MEM_CONFIG=n                   # 禁用默认内存配置
CONFIG_MEM_CONFIG_USE_CUSTOM_FILE=y  # 使用自定义内存配置

CONFIG_BOOT_HART=n                    # 禁用HART启动

CONFIG_ARCS_HAL_LSF=y                # 使能LSF硬件抽象层
CONFIG_IPC_LSF=y                     # 使能LSF核间通信
CONFIG_LSF_CLIENT=y                  # 使能LSF客户端

音频参数配置

参数	值	说明
PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES	768	每帧采样点数
采样率	16000 Hz	音频采样率
频率	1000 Hz	生成的测试音频频率
幅度	512	16位PCM幅度值
采样精度	16位	采样精度

📋 代码解析

关键代码段

1. 核间通信初始化

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("Hello, world! Audio DAC\n\n");
    
    // 延时等待系统稳定
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));
    
    // 初始化核间通信消息系统
    ic_message_init();
    
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20));
    
    // 启动音频播放服务
    audio_play_service_start();
}

2. 远程流同步

static void PlayService_remote_sync(void)
{
    // 挂接到已经创建好的核间数据流通道上
    // 此时server端的ICStream对象已就绪
    s_play_stream = IC_Proxy_getRemoteICStream(&play_Stream_0, 
                                                ap2cp_play_stream_id);
    
    // 对象级的核间同步，以确认对端已经就绪
    ICStream_Producer_syncWithConsumer(s_play_stream);
}

static void audio_play_service_start()
{
    PlayService_remote_sync();
}

3. 音频数据生成

static void generate_1khz_audio(int16_t *buffer, size_t length) {
    const double sample_rate = 16000.0;  // 采样率
    const double frequency = 1000.0;      // 频率
    const double amplitude = 512.0;       // 16位PCM的最大值
    
    for (size_t i = 0; i < length; i++) {
        double t = i / sample_rate;
        // 生成正弦波
        double value = amplitude * sin(2 * M_PI * frequency * t);
        buffer[i] = (int16_t)value;
    }
}

4. 音频帧获取

static void PlayStream_Producer_acquireInterCoreFrame(void)
{
    int ret;
    
    // 获取最新的共享状态
    ICStream_Producer_fetchRemote(s_play_stream);
    
    // 先检查是否有空帧
    if (ICStream_Producer_isFull(s_play_stream)) {
        // 等待空帧出现，如果已经有，则立即返回，否则阻塞等待让出调度
        ICStream_Producer_waitFrame(s_play_stream);
        
        // 再获取最新的共享状态
        ICStream_Producer_fetchRemote(s_play_stream);
    }
    else {
        // 就算内存先看见指针更新，还是要等对端通知，以保持流程同步
        ICStream_Producer_waitFrame(s_play_stream);
    }
    
    // 失败则返回出错码，无关远程
    ret = ICStream_Producer_acquireFrame(s_play_stream, &p_stream_frame_0);
    assert(IC_OK == ret);
}

5. 音频帧释放

static void PlayStream_Producer_releaseInterCoreFrame(void)
{
    int ret;
    
    // 失败则返回出错码，无关远程
    ret = ICStream_Producer_releaseFrame(s_play_stream, p_stream_frame_0);
    assert(IC_OK == ret); 
    
    // 发布最新状态至共享，通信机制出错码
    ret = ICStream_Producer_commitRemote(s_play_stream);
    assert(IC_OK == ret);
}

6. 音频数据发送

static void audio_play_send_pcm(char *data, int size)
{
    // 获取空闲帧
    PlayStream_Producer_acquireInterCoreFrame();
    
    // 复制音频数据到共享内存
    memcpy(p_stream_frame_0, data, size);
    
    // 释放帧，通知AP核
    PlayStream_Producer_releaseInterCoreFrame();
}

7. 主循环

int main(int argc, char **argv)
{
    // ... 初始化代码 ...
    
    short buffer[PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES*2];
    
    while (1) {
        // 清空缓冲区
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        
        // 生成1kHz音频数据
        generate_1khz_audio(buffer, PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES);
        
        // 发送音频数据到AP核
        audio_play_send_pcm((char *)buffer, PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES);
    }
}

🔍 预期输出

程序运行后，串口将输出以下日志：

********Arcs SDK@V0.0.10-8-g52552ce3-dirty-@v0.0.10********
Running on hart-id: 1
Hello, world! Audio DAC

输出说明：

• Arcs SDK@...：SDK 版本信息
• Running on hart-id: 1：程序运行在 HART 1（CP 核）
• Hello, world! Audio DAC：程序启动信息

⚠️ 注意事项

1. 双核固件烧录：

   • 必须先烧录 AP 核固件（地址 0x0）
   • 再烧录 CP 核固件（地址 0xa00000）
   • 两个固件缺一不可

2. 核间通信机制：

   • CP 核作为生产者（Producer）生成音频数据
   • AP 核作为消费者（Consumer）接收音频数据
   • 使用 ICStream 进行核间数据传输

3. 内存配置：

   • 使用自定义内存配置文件 memap.h（CONFIG_MEM_CONFIG_USE_CUSTOM_FILE=y）
   • PSRAM 堆大小配置为 3.7MB（CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE=0x3b0000）

4. 音频数据格式：

   • 每帧包含 768 个采样点（PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES）
   • 16 位有符号整数（int16_t）格式
   • 每次传输 768 字节数据

5. 同步机制：

   • 启动时延时等待系统稳定（vTaskDelay）
   • 使用 ICStream_Producer_waitFrame() 等待空闲帧
   • 当缓冲区满时会阻塞等待（ICStream_Producer_isFull 检查）

6. 音频生成：

   • 使用标准 C 数学库生成正弦波（sin()）
   • 采样率（16000 Hz）和频率（1000 Hz）在 generate_1khz_audio() 函数中定义

7. 缓冲区管理：

   • 定义了 PLAYSTREAM_FRAME_SAMPLES*2 大小的缓冲区
   • 每次循环清空（memset）并重新生成数据（generate_1khz_audio）
   • 通过 memcpy 复制到共享内存帧