这个也是一个拖了很久的事情，大概两三年前看到一个很便宜的DAC
TM8211，当时还不太清楚音频DAC和通用DAC的区别，就想着测试一下这个。不过当时没有找到合适的单片机测试，用adruino
UNO模拟了个时序之后结果似乎不对就一直搁置了，这个焊接到直插转接板上的DAC就辗转了很多个地方一直没有测试。
由于之前屯了一批GD32F350，正好这个MCU带有一路I2S，因此就选用这个来做。
GD32F350上这一路I2S是和SPI0复用的。
TM8211 I2S传输格式
国产这个版本的描述很生草 “输入采用LSBJ (Least Significant Bit
Justified ) 格式,
数字编码格式采用MSB在前的补码格式”，也没有给出时序图。实际上可以看PT8211的手册上的时序图，可以看到其实就是右对齐格式，也叫日本格式，在GD32的库中对应
I2S_STD_LSB 。
其数据为16bit，对于I2S传输中更长的数据则直接丢弃，所以可以兼容一般的16bit数据32bit长度的格式。
编程
在主函数中添加
#include "gd32f3x0_spi.h"
···
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然后配置I2S的IO功能。 在GD32F350中每个I2S
pin都有两个IO可以选择，这里选择全部位于GPIOA上的PIN.
MCK不是必须的，这里驱动这个DAC则用不上。可以省掉。
#define I2S0_AF GPIO_AF_0
#define I2S0_WS_PORT GPIOA
#define I2S0_SCK_PORT GPIOA
#define I2S0_SD_PORT GPIOA
#define I2S0_PORT GPIOA
#define I2S0_WS_PIN GPIO_PIN_4
#define I2S0_SCK_PIN GPIO_PIN_5
#define I2S0_SD_PIN GPIO_PIN_7
#define I2S0_MCK_PIN GPIO_PIN_6
void io_init()
{
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
gpio_af_set(I2S0_PORT, I2S0_AF, I2S0_WS_PIN | I2S0_SCK_PIN | I2S0_SD_PIN| I2S0_MCK_PIN);
gpio_mode_set(I2S0_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, I2S0_WS_PIN | I2S0_SCK_PIN | I2S0_SD_PIN | I2S0_MCK_PIN);
gpio_output_options_set(I2S0_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2S0_WS_PIN | I2S0_SCK_PIN | I2S0_SD_PIN | I2S0_MCK_PIN);
}
void I2S_config()
{
rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI0);
spi_i2s_deinit(SPI0);
i2s_init(SPI0,I2S_MODE_MASTERTX,I2S_STD_LSB,I2S_CKPL_HIGH);
#ifdef MCK_ENABLE
i2s_psc_config(SPI0,I2S_AUDIOSAMPLE_48K,I2S_FRAMEFORMAT_DT16B_CH32B,I2S_MCKOUT_ENABLE);
#else
i2s_psc_config(SPI0,I2S_AUDIOSAMPLE_48K,I2S_FRAMEFORMAT_DT16B_CH32B,I2S_MCKOUT_DISABLE);
#endif
i2s_enable(SPI0);
}
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分别在主函数中调用
rcu_config();
io_init();
I2S_config();
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然后生成双通道的16bit补码用于测试
这里直接生成一条正弦波后减去偏移量
typedef struct audio_data_stereo
{
int16_t R;
int16_t L;
}audio_data_stereo_Typedef;
···
audio_data_stereo_Typedef audioDatas[512];
for(int c = 0;c<waveLength;c++)
{
audioDatas[c].R = dataarr[c]-0x8000;
audioDatas[c].L = dataarr[c]-0x8000;
}
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I2S
DAC会交替发送接收到的数据分别转化到左通道和右通道，因此可以把填充后的双通道数据直接发送到I2S外设
while(1)
{
for(int c = 0;c<waveLength*2;c++)
{
while(RESET == spi_i2s_flag_get(SPI0, I2S_FLAG_TBE));
spi_i2s_data_transmit(SPI0,*(((int16_t*)audioDatas)+c));
}
}
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也可以开启发送中断，在发送完成后发送下一次数据。
DMA
除了上面用的在主函数里面循环写入I2S寄存器的方法，还可以使用DMA来发送。
对于GD32F350，开启DMA_CH2,SPI0的DMA通道是CH2 见用户手册.
配置DMA结构
void dma_config(void)
{
dma_parameter_struct dma_init_struct;
dma_struct_para_init(&dma_init_struct);
dma_deinit(DMA_CH2);
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)&SPI_DATA(SPI0);
dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)audioDatas;
dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL;
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT;
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT;
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_LOW;
dma_init_struct.number = ARRAYSIZE;
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
dma_init(DMA_CH2, &dma_init_struct);
}
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然后在I2S配置完成后配置DMA,并最后使能
dma_config();
dma_transfer_number_config(DMA_CH2, waveLength*2);
dma_circulation_enable(DMA_CH2);
dma_channel_enable(DMA_CH2);
spi_dma_enable(SPI0, SPI_DMA_TRANSMIT);
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开启循环传输后会自动循环，这里测试输出信号可以启用。
主函数循环中可以添加判断来在DMA传输完成的时候做别的事情
while(!dma_flag_get(DMA_CH2, DMA_FLAG_FTF)) {
__NOP();
}
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同样这个也可以在中断中来做。
注意点，DMA传输长度和位宽不要错。
可以提前在DMA配置结构体中设置好初值，也可以调用函数来更新长度等信息，例如
dma_transfer_number_config(DMA_CH2, waveLength*2);
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I2S在MCU上使用的时候时钟问题
如果想要连续发送时钟，例如利用I2S的DMA来传送的时候，那么I2S的数据BIT时钟就需要满足
Freq = 采样率×通道数x单个数据长度，这时候假设需要48khz 2通道
32bit，则需要3.072Mhz的I2S时钟，而GD32的I2S时钟只有整数分频也没有倍频，这里主时钟如果不是需要的I2S时钟的整数倍就会出现分频不准确的情况，信号的频率就会偏移。
而开发板上的时钟如果不是专门选的音频用的时钟，那么就会需要分频得到准确的时钟。例如我的这个板子上的晶振是8Mhz，不过好在GD32的主时钟PLL配置比较自由，采用8Mhz的晶振的情况下，只需要设置倍频64，分频5，就可以得到76.8Mhz的主时钟，分频系数为25就可以得到3.072Mhz的I2S_CLK.
测试
首先是看数据传输格式：
其中双色是WS(声道选择)，蓝色是数据线，可以看到是右边对齐的。
然后可以看一下输出：
可以看到两个通道相位是一致的，黄色通道遮挡了蓝色通道。
直流DC量则是1.267V.
当然对于音频来说这个直流量的准确度不重要。输出滤波依然需要交流耦合。
是否支持直流输出？
TM8211也可以单次发送设定一个值，不过依然是交替左右通道来设置，设置之后能保留直流。
而WS线的上升沿和下降沿是必须的，不能通过单独设定高电平或者低电平来保持一个通道输出,否则没有输出。
当然，可以通过每次发送两个一样的值来保证两个通道更新为一样的输出。
而且音频DAC的直流一致性是没有保证的，因此如果是设定直流的应用还是不要使用这种。
测试环境
IDE: Segger Embedded IDE 7.12 Debugger: WCH-LinK(DAPlink v2)
实物：
示波器：DHO804