2019年11月26日火曜日

EZ-USB FX2LP を動かしてみる （３１）Audio class device descriptor

今回はモロにEZUSBネタです．

前回書いたとおり、EZUSBをaudio classで動かせないかと思っていて、まだ調査段階．

EZUSBをいじくり回す前に他の選択肢を調べてみた．

EZUSBと同じCypress社のPSoC（EZUSBとは別シリーズ）を使えないかなと調査してみたのだけど、撤退した．
PSoCにはCPUグレード別に５種類ある．
 PSoC1　  CPU M8C
 PSoC3　  CPU Intel 8051
 PSoC4　  CPU ARM Cortex M0
 PSoC5LP　CPU ARM Cortex M3
 PSoC6　  CPU ARM Cortex M4
これらのうち数100円で買える１と３を調べたのだが、USB転送レートが12Mbpsしか出ない．ARMが載っている４５６はお値段高そうで採用不可だった．撤退、撤退、

PSoCの他に探したのは、Silicon LabsのUSB Audio ICも安くていいんだけど、12Mbpsなのさ．48kHz24bitぐらいしか通せないだろ、なので撤退．

というわけで、お値段安くて480Mbpsが出るEZUSB CY7C68013Aは有能なのさ．

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Audio Classを実装したことなどないわたしだ．先人の足跡を辿るべくググる．

Cypressの質問コーナーに「Audio Classやった人いる？」みたいなスレがあるけれど、まとまった情報にはありつけなかった．

EZ-USBでAudio Classをやっているサイトは唯一ここだけかもしれない．ありがたく参考にさせていただきます．
このサイトには、EZ-USBをAudio Classで動かすためのdescriptorが書かれている．USBデバイスを作るには最初のとっかかりとしてdescriptorが判らないと身動きとれない．なのでここの情報には感謝しかない．

descriptorを知らない人が居るかもなので少し説明すると、USB機器をPCに繋いだときにPCが「オマエはどんな機能なのだ？」と探りを入れる．USB機器は「わたしはHiRes Audioを奏でる者です」などと回答する．USB機器がする回答がdescriptorだ．descriptorはUSB機器に記憶され、サイズは数100BYTEsぐらいだ．

さっそく同サイトのdescriptor丸パクリでEZUSBを動かしてみる．windowsのデバドラは「USBサウンド機器」だと認識してくれた．（EZUSB開発toolの取り扱いについてはこちらのページの最初の頃の投稿を注意深く読んでくれ）

長いので同サイトのdescriptorをここに転記はしないが、そのdescriptorには特徴がある．TIのUSB DAC IC PCM2704のdescriptorに似ているのだ．descriptorの最初の方にはメーカー名と製品名の記載がある．そこがTI PCM2704になっている．
つまり、EZUSBをPCM2704もどきに擬態している．そうすることで、windowsのデバドラにPCM2704と誤解させて音を出すという目論見があるのだろう．

USB Device Tree Viewerというtoolがある．
これを利用するとUSB機器のdescriptorを全部表示させることができるので、「擬態PCM2704」をチェックしてみたところ、いくつかのエラーが表示されていた．

エラー１：
string descriptorを読めてない．原因は、EZUSBの仕様でstring descriptorをword境界で配置すべきなのに、半端だったこと．同サイトのdescriptorにはMAKE_EVENというコンパイラ制御コマンド？が記述されているがわたしが使っているKeil IDEはMAKE_EVENが通らなかった．
   MAKE_EVEN ;; macro (FX2LP needs 2bytes alignment)
なので、string descriptorの直前に db 00 を入れて1BYTEずらして回避した．

エラー２：
同サイトのdescriptorにはHID report descriptorが書かれておらず、そこにもエラーが表示されていた．しかしHID report descriptorなんか初耳なんだな． →参考はここ
参考サイト曰く、
・HIDクラスでは、レポートと呼ばれる単位でデータを転送する
・レポートのデータ構造はレポートディスクリプタによって定義される
・レポートディスクリプタは、他のディスクリプタと構造が全く違う
・HIDディスクリプタに続いて送られ、可変長
・レポートディスクリプタのサイズはHIDディスクリプタのwDescriptorLengthで定義
これは初耳なので難物だなぁ．
エラー状況は、wDescriptorLength=24Hと定義されているのに中身が無いという状況だ．
PCM2704のdescriptorには謎の36BYTEs(24H)のバイナリが存在するので、それをコピペしたらどうだろうか？ 少なくともエラーは無くなるはずだ．追加した36BYTEsはこれ．
  db 09,02,BEh,00h,03,01,00,80h,FAh,09,04,00h,00h,00,01,01
  db 00,00,09h,24h,01,00,01,28h,00h,01,01,0Ch,24h,02,01,01
  db 01,00,02h,03h
でもエラーは消えなかった．36BYTEs全部ゼロも試したのだがwindowsがハングアップした．このエラーについては原因不明で放置プレイ．

EZUSBに焼いたdescriptor fileをこちらに置いときます．

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次の取り組みとして、USB Device Tree Viewerで採取したdescriptorをじっくり読んでみる．またこの２つを比較してみる．
・真正PCM2704のdescriptor   →こちら
・擬態PCM2704（EZUSB）のdescriptor →こちら

datasheetから、真正PCM2704のエンドポイントの対応はこうなっているらしい．
・Control endpoint (EP0)
・Isochronous-out audio data-stream endpoint (EP2)
・HID endpoint (EP5)
要するに、volumeはEP0、PCMはEP2、HIDはEP5、 ということだ．
HIDはvolume／play／stopなどの操作を含む．
descriptorからそれを確認した．

一方、EZUSBではHIDをEP1に割り当てている．（EP2,EP5は同じ）
descriptorからそれを確認した．

比較してわかったことは、、、
 ・両者のdescriptorはとてもよく似ている
 ・真正PCM2704にはステレオ／モノラルのdescriptorがある
 ・擬態PCM2704（EZUSB）にはステレオだけしかない
 ・ICによりFIFOサイズには違いがあるのでMaxPacketSizeが違っている
 ・擬態PCM2704（EZUSB）にはHID report descriptorがない
このくらい．

EZUSBに仕込むdescriptorはこんなもんで良いでしょ、というところまではわかった．

かしこ

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7 件のコメント:

  1. いつもの通りすがりの人2019年11月27日 1:04

    「PSoC」といえば、「アップルiPodのホイール部分の静電容量センサーの制御」で、
    一世を風靡してましたが、なんか最近はラズパイやArduinoにも使われてる「ARM勢」
    に、押されて「パッとしないなー」と、思っていたら、PSoC自体が「ARM化」してたんですね。

    ※最近の組み込み系って、この傾向が多いですね。ルネサスやＮＥＣも「独自路線」
    を捨てて、「ARM化」に走ってるし。過去の資産とか、どーすんだろ？

    PSoCは「アナログ制御がマトモに出来る、組み込みＣＰＵ」と、思っていたのですが、
    なんか単に「A/D,D/Aコンバータが付いてるARM」に、成り下がったような気がする。

    EZUSBですけど、その昔ＯＭＲＯＮ？が「2400Baud」のＵＳＢモデム（携帯用だったと思う）
    の制御に使ってましたね。なので、それ位まではいけるのかな？
    ハイレゾオーディオは、厳しいかもです。

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    1. いつもの通りすがりの人2019年11月27日 9:43

      >ハイレゾオーディオは、厳しいかもです。
      すみません。あんまりよく調べないで、言ってました。資料ページみたんですが、
      ・bcdUSB は、0x200(USB2.0) にしたほうがいいのでは？
      （PCM2704のほうは、対応してないんで 0x110(USB1.1)なんだと思いますが）
      ・bInterfaceProtocol を、0x20(IP_VERSION_02_00)に、することで、
      USB Audio Class 2.0 に、なるようです。（でないと、ハイレゾ対応しない。
      あと、もう既に3.0なんて規格があるんですね・・・）
      この辺は、https://www.wdic.org/w/TECH/USB%20%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%AA%20%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%82%B9 とか、ここ
      https://www.usb.org/document-library/usb-audio-devices-rev-30-and-adopters-agreement
      （これは、本家です。ちなみに何故か、USB_Audio_v2.0.zip はありませんｗ
      あと、CONTRIBUTORS に、Google, Inc.の人が居るのが、時代を反映してますね・・・）が、参考になるかも。

      ※スペックちゃんと見てないのですが、最近のチップは、高性能だから
      処理時間は問題ないか・・・ というか、メーカーの能書きにちゃんと、
      Video Processing(!) Audio Equipment って、ありますね。

      ※あと、ホントどうでもいいことですが、Cypressのロゴ(木陰の絵)って、昔はもっと、
      「高解像度」というか、こんなドット絵じゃなかったような気がするのですが・・・
      気のせいかな？

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    2. 平坂久門2019年11月27日 17:12

      いつもの通りすがり様こんにちわ

      ＞PSoCは「アナログ制御がマトモに出来る、組み込みＣＰＵ」

      わたしもそう思ってたんです．プログラマブルなOPAMPかなと．

      ＞PSoC自体が「ARM化」してたんですね。

      いえてます、笑い．みーんなARMで孫さんウハウハ

      削除
    3. 平坂久門2019年11月27日 17:14

      「A/D,D/Aコンバータが付いてるARM」 ← 爆笑

      だったらSTM32でも同じじゃんとも思います．

      削除
    4. 平坂久門2019年11月27日 17:27

      ＞bcdUSB は、0x200(USB2.0) にしたほうがいいのでは？

      そうですね．デバドラさんを悩ませないために．

      Cypressってのは植物名でしたか．ブレードランナーの最初の画像を思い出します．

      削除
  2. いつもの通りすがりの人2019年11月29日 18:19

    Cypress社の、旧ロゴ？を、発掘しました。
    https://makezine.jp/event/wp-content/uploads/sites/2/2016/07/04_Cypress.jpg
    こんなのもありました。
    http://2.bp.blogspot.com/-6EBsK3bcpPg/VWnjdNT4O5I/AAAAAAAAAzc/57YQ1r5jMEA/s1600/DSC_0009.JPG
    https://fastly.4sqi.net/img/general/width960/253490_Ir0vUokqx_IY0CD0nmHMVt3yY-8f4NQY40lfKQdOEzc.jpg

    ちなみに、新（現行）ロゴ
    https://www.cypress.com/sites/all/themes/cypress_3/images/cypress.svg

    ※旧ロゴだとsvg化しずらいので、デザインを変えたのかな？ ファミコンのドット絵みたい。
    個人的には、旧ロゴの方が好き。

    >Cypressってのは植物名でしたか．
    Wikipediaによると、和名は「イトスギ」「セイヨウヒノキ」で、クリスマスツリーに使われているそうです。
    小さいのは、街路樹とかに使われているそうです。たしかに、この細長い葉っぱは
    どこかで見たことがあります。

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    1. 平坂久門2019年11月29日 20:00

      ３枚目の入口写真を見たら、外資のofficeてどこでもあんな感じなのねって思っちゃいました．無人で受話器を取ると代表の人が出るんですね．

      やっぱアニメっぽく手描きの色トレスが一番ですよ．旧ロゴでよろしくお願いしたいです．

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