解决Android5.1系统下音频Xrun（underrun或overrun）问题
基于RK3288解决Android5.1系统下音频Xrun（underrun或overrun）问题
2018年11月23日 16:35:06 21cnhui 阅读数：38 标签： Android audiopcm_configxruntinyalsaperiod_size 更多
个人分类： Linux内核与驱动Android系统架构
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音频文件在播放时出现声音断断续续，一卡一卡的或类似“爆破”（Pop-Click）杂音的现象，称之为 Xrun（可以是 underrun，也可以是 overrun）。
分析：
alsa driver使用了环形缓冲区对dma buffer进行管理，如下图。
播放时，应用程序把音频数据源源不断地写入dma buffer中，然后相应platform的dma操作则不停地从该buffer中取出数据，经dai送往codec中，当写入的数据慢，播放的数据快时声音会出现断断续续，一卡一卡的现象。
录音时，codec源源不断地把A/D转换好的音频数据经过dai送入dma buffer中，而应用程序则不断地从该buffer中读走音频数据，当写入的数据快，播放的数据慢时，当数据量较多buffer有可能被冲掉，声音会出现类似“爆破”（Pop-Click）杂音的现象。
[RK3288][Android5.1] 调试如下：
1、播放的数据快，写入的数据慢时，触发DMA中断，将音频数据写入dma buffer中，出现一卡一卡的现象！检查codec和machine的采样频率，设置ASoc框架的Codec驱动和Machine驱动的输出freq = 12288000。
//设置codec dai的主时钟,采样率
static int xvf3500_set_dai_sysclk(struct snd_soc_dai *codec_dai,int clk_id, unsigned int freq, int dir)
{
...
freq = 12288000;
switch (freq) {
...case 12288000:case 16934400:case 24576000:case 33868800:xvf3500->sysclk_constraints = &constraints_12288;xvf3500->sysclk = freq;return 0;...}return -EINVAL;}
//在machine设置codec dai采样率,保持codec驱动采样率一致
static int rk29_xvf3500_init(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd)
{
...
ret = snd_soc_dai_set_sysclk(codec_dai, 0,12288000, SND_SOC_CLOCK_IN);
if (ret < 0) {
printk(KERN_ERR "Failed to set xvf3500 SYSCLK: %d\n", ret);
return ret;
}
...
return 0;
}
2、当写入的数据快，播放的数据慢时，当数据量较多buffer有可能被冲掉，声音会出现类似“爆破”或“呲呲”杂音的现象。通过调整硬件抽象层的period_size和period_count，来改变dma的传输数据量。
struct pcm_config {unsigned int channels;unsigned int rate;unsigned int period_size;unsigned int period_count;enum pcm_format format;unsigned int start_threshold;unsigned int stop_threshold;unsigned int silence_threshold;int avail_min;};
合理的pcm_config可以做到更好的低时延和功耗。解释一下结构中的各个参数，每个参数的单位都是frame(1帧 = 通道*采样位深)：
- period_size. 每次传输的数据长度。值越小，时延越小，cpu占用就越高。
- period_count. 缓之冲区period的个数。缓冲区越大，发生XRUN的机会就越少。
- format. 定义数据格式，如采样位深，大小端。
- start_threshold. 缓冲区的数据超过该值时，硬件开始启动数据传输。如果太大， 从开始播放到声音出来时延太长，甚至可导致太短促的声音根本播不出来;如果太小， 又可能容易导致XRUN.
- stop_threshold. 缓冲区空闲区大于该值时，硬件停止传输。默认情况下，这个数 为整个缓冲区的大小，即整个缓冲区空了，就停止传输。但偶尔的原因导致缓冲区空， 如CPU忙，增大该值，继续播放缓冲区的历史数据，而不关闭再启动硬件传输(一般此 时有明显的声音卡顿)，可以达到更好的体验。
- silence_threshold. 这个值本来是配合stop_threshold使用，往缓冲区填充静音 数据，这样就不会重播历史数据了。但如果没有设定silence_size,
- avail_min. 缓冲区空闲区大于该值时，pcm_mmap_write()才往缓冲写数据。这个 值越大，往缓冲区写入数据的次数就越少，面临XRUN的机会就越大。Android samsung tuna 设备在screen_off时增大该值以减小功耗，在screen_on时减小该 值以减小XRUN的机会。
在不同的场景下，合理的参数就是在性能、时延、功耗等之间达到较好的平衡。
//修改HAL层的period_size 和 period_count路径...hardware/rockchip/audio/tinyalsa_hal/audio_hw.h
//播放
struct pcm_config pcm_config = {
.channels = 2,
.rate = 48000,
.period_size = 2048,
.period_count = 2,
.format = PCM_FORMAT_S16_LE,
};
//录音
struct pcm_config pcm_config_in = {
.channels = 2,
.rate = 48000,
.period_size = 512,
.period_count = 2,
.format = PCM_FORMAT_S16_LE,
};
总结：
这种方法通过增加或减少音频数据的 period_count或period_size来进行补偿。但这样也会使音频播放/录音的数据准备时间变长，增加音频操作的延迟。
pcm播放的时候，接口snd_pcm_writei 返回 -EPIPE，为underrun
录制音频的时候， 接口snd_pcm_readi 返回 -EPIPE， 为overrun
使用ALSA架构的驱动程序,在实际开发使用过程中,比较常见的错误有-EPIPE,也就是-32?为什么会出现呢?肯定是系统内部不和谐了!EPIPE的错误在播放时出现就是因为驱动buffer没有数据可以丢给codec所致,通俗一点就是上层给下面喂数据的速度慢了,下面饿晕了,所以抱怨你上层慢啊,给你一个-EPIPE错误出来,自己去找原因。
在录音的时候,出现EPIPE也是有原因的,ALSA的驱动也有一块专门用来存储录音数据的buffer,上层从该buffer搬运数据再存储起来就能得到我们需要的录音文件。一旦驱动的buffer满了,就会出现EPIPE的错误,因为你上层读录音buffer数据的速度慢了,这就不能抱怨下层不给面子了。
通过分析出现原因后,我们得找找对策,说起来容易,做的可能因为系统的原因并不是想的那么容易。
在播放的时候,如果会出现这种-EPIPE的错误,请调整下发数据的数据,加快一点点!
录音的时候出现这种错误的时候,请读得更快一点!可以提高任务的优先级来处理,也可以把驱动buffer扩大一下,给系统更多一点的缓冲时间!
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作者：SevenFighting
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/bingyu880101/article/details/83106497
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