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ROCK64のアナログオーディオ - 手ごわい44.1kHz系

目次: ROCK64/ROCKPro64

RK3328のI2S1で44.1kHz系を再生するとEINVALエラーになってしまう問題は、I2Sのマスタークロック周波数が11289600ではなく11289599などという変な値が渡されて、マスタークロックとビットクロックが整数比ではなくなることが原因でした。

エラーを無視して処理を流してみると、分周比がおかしくなります。本来11289600 / 2822400 = 4にならなければいけないのですが、11289599 / 2822400 = 3になって、周波数が高めに設定されてしまい、異常に音が高くなります。

Rockchip Linuxはどうやって解決しているのか見るとDIV_ROUND_CLOSESTというマクロで割り算の結果を4側に丸めていました。本当の原因は変な端数の値を返すクロックドライバだと思うので、この対応はちょっとイケてないですね……。

ACODECにも2つほど問題があって、完全には解決できていません。

44.1kHz系に切り替えるとACODECが動かなくなる問題

問題1つ目は、44.1kHz系を再生すると、全く音が出なくなる症状です。これはコアのリセットで直るようです。

リセットを掛けないと、切り替え以降、何をしても全く音が出ません。しかしRockchip Linuxのコードは全くリセットを掛けておらず、なぜこれで動くのか理解できません……。

気になる点としては、リセットすることでdai_set_fmtで設定されたI2Sのマスタースレーブ設定が吹き飛んでしまうことです。しかしACODECはなぜかマスタースレーブ設定が間違っていても動いてしまいます。ハードが設定値を無視しているか、Rockchip Linuxのドライバが間違っているかどちらかでしょう。真相はわかりません。

44.1kHz系に切り替えると音が異常に小さくなる問題

問題2つ目は、48kHz系 → 44.1kHz系への切り替え時、たまに音が異常に小さくなる症状です。これは直せそうにないです。

おそらく影響しているのはDAC_PRECHARGE_CTRLレジスタの値だろう
48kHzの再生終了から、44.1kHz系の再生まで、ある程度時間を空けると鳴る
鳴らなかったときもう一度同じ設定で叩くと鳴る

これくらいまではわかりましたが、鳴るときor鳴らないときの法則が全くわからないので、これ以上追うのは厳しいです。

体感では、クロック系の切り替えが早すぎると（1秒くらい？）症状が出やすいです。何でだろう？？

while :; do aplay -D hw:0,0 48k.wav ; aplay -D hw:0,0 44k.wav ; done

こんなスクリプトをグルグル回すと、44kHz系は全く音が出ません。待ち時間が足りないのかと思いPRECHARGEの後に500msのウェイトを入れましたが、結果は変わらず音が出ません。。。

編集者:すずき(2020/10/30 02:01)

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ARMワンボードPCのネットワーク

Raspberry Pi対抗ボードの多くはRaspberry Pi 3のEthernetが遅いこと（USB接続らしい）を引き合いに出し、ネットワークが速いことを宣伝文句にしています。

宣伝文句自体は疑っていませんが、どの程度の差があるかは知らないので、測定してみました。ちょうどTinker Boardも購入しましたし、Rockchip同士の比較もしてみたいと思います。

測定方法

測定は簡単です。受信側のPCで下記を実行します。

$ iperf3 -s -p 11111

送信側の各種ボードで下記を実行します。

$ iperf3 -c (PCのIPアドレス) -p 11111

受信側のPCのCPUはRyzen 7 2700で、マザーボードはASUS B450-F GAMINGです。OSはDebian GNU/Linux amd64のTesting版です。測定時点でのカーネルは4.18.0-2-amd64というバージョンになっていました。

測定結果

結果だけ先に言うとTinker Board（RK3288）の方が速いです。ROCK64（RK3328）の方が後発のSoCなのですが、Ethernetは遅いみたいですね。

ちなみにRaspberry Pi 3は94Mbpsでした。そもそもGigabit Etherじゃないので、比べ物になりません。

Tinker Board: 942Mbits/sec
ROCK64: 805Mbits/sec
Raspberry Pi 3 Model B: 94Mbits/sec

念のため各ボードのEthernetケーブルを入れ替えてみましたが、結果は変わりませんでした。

参考までにファイルサーバとして使っているPentium Jのマシンから、同様の計測を行ったところ942Mbits/sec でした。

測定のログ

結果はこんな感じでした。

Tinker Board (RK3288) でのiperf3実行結果

katsuhiro@linaro-alip:~$ iperf3 -c 192.168.1.2 -p 11111
Connecting to host 192.168.1.2, port 11111
[  4] local 192.168.1.16 port 58608 connected to 192.168.1.2 port 11111
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec   113 MBytes   950 Mbits/sec    0    358 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec   112 MBytes   942 Mbits/sec    0    358 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    358 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    358 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    358 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec   112 MBytes   943 Mbits/sec    0    406 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    406 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    406 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    406 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec   112 MBytes   941 Mbits/sec    0    406 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  1.10 GBytes   942 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  1.10 GBytes   942 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

ROCK64 (RK3328) でのiperf3実行結果

katsuhiro@rock64:~$ iperf3 -c 192.168.1.2 -p 11111
Connecting to host 192.168.1.2, port 11111
[  4] local 192.168.1.102 port 54768 connected to 192.168.1.2 port 11111
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  97.6 MBytes   819 Mbits/sec    0    356 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec  96.4 MBytes   808 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec  95.8 MBytes   804 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec  95.7 MBytes   803 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec  95.8 MBytes   803 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec  95.8 MBytes   804 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec  95.8 MBytes   804 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec  95.7 MBytes   803 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec  95.8 MBytes   804 Mbits/sec    0    395 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec  95.8 MBytes   803 Mbits/sec    0    395 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   960 MBytes   805 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   958 MBytes   804 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

Raspberry Pi 3 Model Bでのiperf3実行結果

katsuhiro@raspberrypi:~ $ iperf3 -c 192.168.1.2 -p 11111
Connecting to host 192.168.1.2, port 11111
[  4] local 192.168.1.105 port 46476 connected to 192.168.1.2 port 11111
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  11.3 MBytes  94.6 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec  11.2 MBytes  94.1 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec  11.2 MBytes  94.1 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec  11.2 MBytes  94.2 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec  11.2 MBytes  94.1 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec  11.2 MBytes  94.2 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec  11.2 MBytes  94.2 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec  11.2 MBytes  94.1 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec  11.2 MBytes  94.2 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec  11.2 MBytes  94.1 Mbits/sec    0   29.7 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   112 MBytes  94.2 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   112 MBytes  94.2 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

編集者:すずき(2018/12/16 01:11)

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Tinker Boardでは不具合再現せず

目次: ROCK64/ROCKPro64

Tinker Boardでサウンド周りを有効にしてlinux-nextを動かしてみたものの、指摘された不具合（2018年12月5日の日記参照）が出ません。

メールではDMAドライバのどこかでクラッシュした、と言われました。サウンド周りのハードウェアはI2Sとコーデックが居ますが、DMAを使うのはI2Sだけです。コーデックmax98090はSoC外部に居ますから、SoC内部のDMAを使う術がありません。

I2Sが原因ならば、SoC内部のハードウェア起因ですから、Tinker BoardだろうがChromebook C201だろうが、ボードに関わらず現象が再現しても良さそうなのに。

Chromebookで使われているグルードライバrockchip-snd-max98090の影響も疑って、Chromebook C201のデバイスツリー（rk3288-veyron-speedy.dts）からデバイスノードの設定をパクってきて、max98090をspdif-transimtterに差し替えて（Tinker Boardにmax98090は搭載されていない）、無理やり動かしてみましたが、特に何事も無く動いてしまいました。

どうやってもChromebook C201じゃないと再現しないのかな？良くわからないバグだ……。

Tinker Boardのアナログオーディオ出力

ROCK64のときはアナログオーディオ出力でもHDMI出力でも、SoC内蔵のI2Sハードが動作しましたが、Tinker Boardはちょっと事情が違います。

Tinker Boardにもアナログオーディオ端子は付いていますが、接続先はRK3288ではなくオンボードのUSB Audio（Realtek ALC4040）です。アナログオーディオのためにわざわざ専用USBデバイスを載せるとは、豪華なボードだなあ〜。

というわけで、Tinker BoardでSoC内蔵のI2Sが動くかどうか試すには、アナログオーディオ端子ではダメで、HDMI出力じゃないと本当に動作しているかどうかわからないです。我が家にはデジタルテレビならありますが、ボードからケーブルが届かないですね。

できればHDMIが映せて、音も出せて、ボードの隣に置いても邪魔にならないくらい小さいモニタがあるとベストですが、我が家にそんなもんは無い……。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。少し加筆した。

編集者:すずき(2023/05/15 04:02)

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2018年12月11日

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Tinker Boardとlinux-next

先日購入（2018年12月5日の日記参照）したTinker Boardでlinux-nextを動かしてみたら、特に何も引っかかることなく起動しました。素敵。しかし調子に乗ってコンフィグをガチャガチャ弄ってたら起動しなくなってしまいました。

ちょっと焦りましたが、同時にROCK64も起動しなくなっていたので、原因はコンフィグじゃなくて、linux-nextの12月11日版を引っ張ってきたことのようです。先週もなってたなあ。またか〜。

やたらデカいvmlinux

AArch32とAArch64のビルドを往復でやっていて、vmlinuxのリンク速度が全然違うことに気づきました。AArch64の方が桁違いに遅いです。

AArch32だとvmlinuxのサイズは20MBくらいですが、AArch64向けにビルドするとなぜかvmlinuxが300MBとかになります。なぜこんなにデカいんでしょう。リンクが遅くて辛いです。

U-Bootもおかしい

Tinker BoardはU-bootでsaveenvすると二度と起動しなくなります。linux-nextを起動するコマンドをsaveしたかったのですが、できません。ちょっと不便です。

この症状ROCK64も同じでした。RockchipのU-bootは何かおかしいんだろうか……？

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。少し加筆。

編集者:すずき(2018/12/16 00:12)

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T4さん(2018/12/18 13:31)
> Rockchip の U-boot は何かおかしいんだろうか……？

おかしかったんですよ
"saveenv を実行すると自身のコード領域に書き込んでしまう"
ってのが有りました。

但し、これもう一年以上前の話で、既に直ってたハズなんですけど…
具体的にどのツリーを使ったか明示してもらえれば、ココだと提示できますけど
使ったツリーが不明なんで、提供できるのはこの程度の情報だけです。

> vmlinux が 300MB とかになります。
おそらくですが、それデバッグ・シンボルが引っ付いてますね。
だた、next はもう用が済んでるんで最新のもので実際に確認したわけではありません
少なくても、ちょい前にaarch64で弄ってた時は(ver 4.19.0)、20MB程度でした。
すずきさん(2018/12/19 11:54)
> 但し、これもう一年以上前の話で、既に直ってたハズなんですけど…
> 具体的にどのツリーを使ったか明示してもらえれば、ココだと提示できますけど
> 使ったツリーが不明なんで、提供できるのはこの程度の情報だけです。

ASUS のサイトからダウンロードできる下記のイメージをそのまま使っています。日付を見るとほぼ 1年前ですね。

http://dlcdnet.asus.com/pub/ASUS/mb/Linux/Tinker_Board_2GB/20170417-tinker-board-linaro-stretch-alip-v1.8.zip

> おそらくですが、それデバッグ・シンボルが引っ付いてますね。
> だた、next はもう用が済んでるんで最新のもので実際に確認したわけではありません
> 少なくても、ちょい前にaarch64で弄ってた時は(ver 4.19.0)、20MB程度でした。

ご指摘の通りで、arm64 の場合、make defconfig で CONFIG_DEBUG_INFO=y
になってしまうらしく（なんでこんな設定になってるんだろ…）、
デバッグシンボルが全力で付いていました。

CONFIG_DEBUG_INFO を外せば 30MB 程度になります。
T4さん(2018/12/21 10:14)
私は、Tinker Board を持ってないんで、これに付いては何も語れません

気になったのは↓方です。
> この症状 ROCK64 も同じでした。
すずきさん(2018/12/22 02:10)
失礼しました。Rock64 の方は、

U-Boot 2017.09-rockchip-ayufan-1025-g482cd6ec8b

でした。これも 1年位前のままですね…。

saveenv で U-Boot が潰れるかどうかは再確認していません。もし起動しなくなると、戻すのが大変面倒なので…。
T4さん(2018/12/25 12:45)
再現しませんね

確かに、過去にそう言うバージョンはありました。
しかし、提示のバージョンに関しては、コードを見ても既に直してありますし
また、実際に "MicroSD / SPI-FLASH" の双方で試してみても問題は発生しませんでした。

申し訳ないが、指摘の事項は正しいと思えない。
（＊再確認していません。と書いてあるしね）

でも、敢て確認する必要は有りません
万が一環境を壊して戻せなくなったら、目も当てられない

過去に有った問題の該当箇所は、↓に関連した部分です
https://github.com/ayufan-rock64/linux-u-boot/commit/60cc9f538b03e5c1dc1163192d338a8f78e44141#diff-efde2e212b5355a080e3baf561e01218

----
<最初のブート>
DDR version 1.13 20180428
....
U-Boot 2017.09-rockchip-ayufan-1025-g482cd6ec8b (Jul 26 2018 - 08:18:38 +0000)

Model: Pine64 Rock64
DRAM: 4 GiB
MMC: rksdmmc@ff520000: 0, rksdmmc@ff500000: 1
SF: Detected gd25q128 with page size 256 Bytes, erase size 4 KiB, total 16 MiB
*** Warning - bad CRC, using default environment
...

Hit any key to stop autoboot: 0
=> setenv devnum 3
=> saveenv
Saving Environment to SPI Flash...
SF: Detected gd25q128 with page size 256 Bytes, erase size 4 KiB, total 16 MiB
Erasing SPI flash...Writing to SPI flash...done

----
=> reset
<２回目のブート>
DDR version 1.13 20180428
....

Hit any key to stop autoboot: 0
=> printenv devnum
devnum=3
すずきさん(2018/12/27 00:22)
確認いただいてありがとうございます。直っているなら良かったです。

今は、あえて試そうとは思わないですが、U-Boot に興味が沸いたら見てみます。