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XMOS USB audio 驱动说明

概要

木瓜电子对外提供的 XMOS USB Audio 方案可以应用在多种产品中,其中包括但不限于HiFi随身听,HiFi桌面解码器,USB专业录音声卡,USB 多通道调音台,USB麦克风阵列采集。XMOS USB Audio 方案中主要使用 XMOS 的XU208-128-QF48-C10 和XU216-512-TQ128-C20 这两款芯片来作主控芯片,所有产品的一个共同点就是使用 USB UAC 2.0协议来进行音频的传输。用户需要做USB声卡相关产品的时候需要了解XMOS USB Audio相关的驱动,本文主要讲解 USB Audio 驱动相关说明。

XMOS USB Audio 方案介绍

XMOS USB Audio 方案的协议中兼容了 USB Audio Class 1.0(UAC 1.0)跟 USB Audio Class 2.0(UAC 2.0)协议,XMOS 的USB UAC音频传输协议都是完全遵循USB IF (USB 国际联盟) 的UAC 2.0和UAC 1.0的协议标准。

其中XMOS 的 USB Audio 方案,能够实现的功能如下表:

接口功能参数
USBUSB USB 2.0 (Full-speed and High-speed)
USB Audio Class 1.0
USB Audio Class 2.0
USB Firmware Upgrade (DFU) 1.1
USB Midi Device Class 1.0
audioS/PDIF
ADAT
Direct Stream Digital (DSD)
PDM Microphones
DSD Over PCM
MIDI
sample rate44.1, 48, 88.2, 96, 176.4, 192, 352.8, 384, 705.6, 768 KHz
bit deepth16 bit, 24 bit , 32 bit

其中用户通常都使用XMOS 的USB Audio方案的 UAC2.0 high-speed(高速)协议以实现高采样率和多通道的音频规格需求,也才能体现出XMOS芯片方案的USB Audio的高性价比。其中UAC 1.0和UAC 2.0在传输速率和带宽的情况如下表,

  • UAC 1.0 传输速率为 12Mbit/s
  • UAC 2.0 最高传输速率达到480Mbit/s

而XMOS的USB Audio的方案中,UAC 1.0和UAC 2.0的大体的区别如下表

功能UAC 1.0UAC 2.0
应用场合立体声、普通声卡方案HiFi、多通道、专业声卡
Mac OS、Android、Linux、IOS免驱动安装免驱动安装
Windows(Win7/8/10)免驱动安装需安装UAC 2.0驱动
通道数量立体声(stereo)多通道(multichannel)
功能接口Stereo 立体声输入输出多通道、SPDIF、MIDI、ADAT输入输出
最高采样率PCM 96KHz@16 bitPCM 768KHz@32 bit & DSD Native512

由上表所述,其中需要重点说明的是:

  • UAC 2.0仅在在Windows系统是需要安装USB驱动的, 在MAC OS, Linux 和安卓都是免安装驱动的
  • 用户产品如果有在Windows系统上使用,则需要购买UAC 2.0驱动windows的安装程序
  • 使用XMOS的UAC 2.0 方案才能支持多通道,高采样率, SPDIF、MIDI等功能接口

Windows系统UAC 2.0 驱动说明

使用XMOS的UAC 2.0 方案时,XMOS 官方推荐了几家windows系统驱动程序提供商,这里根据我司的客户使用情况,较多使用UAC 2.0驱动提供商为Thesycon 的驱动程序。根据XMOS官方文档 USB Audio 2.0 Driver for Windows - Overview 的说明,用户在XMOS USB Audio项目进行中,会有可能使用到Thesycon的几个驱动:Thesycon评估版驱动(Evaluation driver),XMOS 立体声驱动(XMOS Stereo Driver),Thesycon商业版驱动。其三种的区别情况如下图描述:

其中整理部分内容加以强调说明如下表

-Evaluation DriverXMOS stereo DriverThesycon Driver
获取方式免费获取可以申请付费购买
最大 PCM 支持768 KHz768 KHz768 KHz
DSD 支持DOP & Native DSDDOPDOP & Native DSD
MIDI支持不支持支持
通道数支持MultichannelStereoMultichannel

Thesycon评估版驱动(Evaluation driver)

用户在XMOS USB Audio项目进行中,我们会优先提供评估版驱动,为用户前期评估测试项目所使用的免费版驱动,跟商业版的驱动支持功能,支持 SPDIF、MIDI、multichannel,以及Stereo 立体声输出 PCM 768KHz 与 DSD Native512。

但是评估版驱动驱动存在一个限制商业化的 bug,即在设备上电持续播放一小时以后,每隔五分钟会有一个嘟嘟声。该评估版驱动还没授权来进行商用化使用,仅提供给用户测试使用。

并且需要注意的是,木瓜电子在评估用户的项目以及调试项目过程中将提供的是评估版驱动驱动。用户确定项目之后再考虑跟Thesycon进行商业化购买驱动。

XMOS 立体声驱动(XMOS Stereo Driver)

XMOS 立体声驱动为免费授权使用,但是该驱动仅支持立体声输入输出(Stereo in/out),支持 DOP , 但是不支持 Native DSD 播放 , 以及不支持MIDI接口。另外 XMOS 立体声驱动授权使用是有商务前提如下前提,摘取XMOS官方文档USB Audio 2.0 Driver for Windows - Overview的几点需要重点说明的地方,如下图:

  • XMOS 官方驱动进行商业化时,允许客户最大出货量不能超过 10k
  • 使用的是XMOS的USB VID,XMOS将分配一个PID,并且仅能显示设备名称为 “USB Audio 2.0”
  • 用户跟XMOS一次性购买XMOS芯片对应数量才能申请XMOS 立体声驱动
Important

由于XMOS芯片最小包装MOQ为490 pcs,所以木瓜电子要求用户XMOS芯片订单量满足490 pcs之后,我们才能向XMOS原厂为用户申请XMOS 立体声驱动

Thesycon 驱动(Thesycon Driver)

Thesycon 驱动为商业化授权驱动,用户可以先使用Thesycon评估版驱动(Evaluation driver)后,测试产品功能性能没有问题之后,确定需要购买Thesycon 驱动(Thesycon Driver)的情况下,用户需自行联系驱动方Thesycon进行商务合作,包括功能需求,License 费用等。

木瓜电子不参与用户与Thesycon或者其他第三方驱动公司的商务商谈。Thesycon为XMOS官方推荐合作的其中一家驱动公司,如需了解相关驱动信息,可到Thesycon官网查看:

warning

用户在定义产品的时候,需明确产品是否需要支持在Windows系统使用以及是否需要使用 UAC 2.0 方案。如需购买驱动,用户需自行解决驱动的事情,木瓜电子仅提供硬件设计和XMOS固件的技术支持,并不参与用户与驱动方的商务合作

驱动安装与固件更新

驱动安装

Thesycon评估版驱动(Evaluation driver)下载链接USB-Audio-Class-2.0-Evaluation-Driver-for-Windows_4.13.0.zip

压缩该文件后,得到的是一个.exe 文件,可以直接安装,但是我司建议不要如此安装,接着对该.exe 文件再一次进行解压得到文件 XMOS_TUSBAudio_eval_v4.13.0_2019-01-21_setup,其大体内容为,

确保评估板的USB已经和windows系统电脑,再点击运行文件夹了里面的setup_eval.exe 安装驱动程序。进入安装过程中,默认安装即可(一路点击 next,直接进行安装),UAC 2.0驱动安装完成后,windows设备管理器显示如图,则表示设备安装成功

  1. 确保评估板的USB已经和windows系统电脑,运行setup_eval.exe
  2. 默认安装即可(一路点击 next,直接进行安装)
  3. 安装完成了后,则会出现类似如下图片显示
  4. 评估板在设备管理器上枚举成了 XMOS USB 2.0 Audio Devices->XMOS XS1-U8 DJ(EVAL)

DFU升级

Thesycon评估版驱动支持使用USB进行DFU升级的工具为TUSBAudioDfu.exe,在安装测试版驱动路径下找到\Thesycon\TUSBAudio Driver EVAL\W10_x64\TUSBAudioDfu.exe

双击运行TUSBAudioDfu.exe ,操作如图显示的步骤:

  1. 确认设备显示成功
  2. 选择xxx_dfu.bin固件
  3. 点击start进行等到烧录完毕
  4. 退出TUSBAudioDfu.exe 并且重新上电产品设备,确认驱动是否和固件是否对应起来。

USB 驱动 VID 与 PID说明

USB 设备有VID 和PID 描述符,其中VID:供应商描述码 ID,; PID:产品描述码。VID和PID都是有USB IF根据品牌注册分配使用的。

在使用XMOS USB Audio的方案时,可以选择使用Thesycon分配的VID和PID ,也可以选择自己的VID 和PID(前提得在USB IF注册,且拿到证书)。同时如果使用XMOS 立体声驱动(XMOS Stereo Driver)时,VID和PID只能遵循XMOS的要求,自动分配给用户使用。

用户与木瓜电子进行XMOS USB Audio项目合作时,无论是购买的Thesycon 驱动还是申请XMOS 立体声驱动(XMOS Stereo Driver),都需要向木瓜电子提供PID 与 VID 信息,因为VID和PID码需要写入XMOS芯片代码中来生成固件到产品中。