i.MX RT600 BCLK受干扰影响WS频率解决方案
问题描述最近遇到客户发现一个很有意思的问题，客户使用i.mx rt600 i2s产生2通道的i2s波形，配置希望输出i2s波形：
48khz 采样率，32bit, 2通道， bclk输出3.072mhz。 测试发现现象很奇怪，如果bclk连接的模块阻抗改变，会导致正常应该输出48k的lrck（ws）频率会变动，有时候变成96khz，客户的模块是专用的asic。
客户反应，这个问题同样可以在nxp mimxrt685-aud-evk板子上复现，因为aud-evk fc2p0_14连接到了外部led的驱动电路：
如果是官方的代码配置，不会复现问题，如果是使用客户的代码，能够复现问题。
如果断开r397 1_2的电阻，问题就不会复现，连接之后就会复现。
所谓复现：测试p0_15 lrck采样率从期望的48khz变成了96khz：
所谓不复现：测试p0_15 lrck采样率就是期望的48khz：
从i2s的构架上讲，不应该出现具体i2s ip的配置因为外部的驱动情况导致不同的输出频率，而且官方的代码直接修改接口和引脚也不会出现，那么问题究竟出在哪里呢？
问题分析与解决方案经过查看官方sdk的配置和客户提供的代码，发现差别很简单，在于pinmux.c对于p0_14, p0_15的配置，客户复现问题的配置如下：const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 官方不复现问题的配置如下：
const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_en | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_en | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 实际上，只要bclk p0_14的引脚配置为full drive即可。
可以看到，如果配置为full output driver，驱动能力是normal输出的两倍。所以，问题出在bclk的引脚驱动能力这块。
然而，推荐客户改变驱动能力的方式，纵然可以输出正确的48khz采样率波形，客户并不接受，认为高驱动能力也代表着功耗的加大，而他们的产品是对功耗要求极高的，必须要在普通驱动能力下解决问题。所以进一步分析波形，通过使用高采样率的示波器20gsa/s，2g探头抓取出问题时候的bclk，可以发现有一些毛刺：
通过内部的沟通，也认为这个bclk毛刺是导致问题的原因。这里需要注意的是，有些示波器，如果采样率低可能抓不到这个毛刺，还有些探头，阻抗比较小，导致探头加上到bclk，直接问题消失的情况，所以建议使用高阻抗探头，比如1m欧，1g采样率以上的探头即可抓到。
由于客户不接受驱动能力的改变，所以这里还可以考虑改变斜率，让上升下降变缓，滤掉毛刺区域，改变配置如下：
#define iopctl_pio_slew_rate_slew 0x80 const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_slew|//0x80|// iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 测试结果如下：
可以看到波形很光滑，毛刺消失，输出也是稳定的48khz,满足客户不改变驱动能力的要求。
小结 在使用i.mx rt600 fc2做i2s的时候，为了bclk不受外部电路影响，从而影响到ws的波形频率，建议引脚配置以下二选一：
1. 使用full output drive,提高驱动能力2. 使用慢slewrate,滤掉bclk上升下降小毛刺
最后，特别感谢nxp 苏州se团队 james fan 在该解决方案上提供的大力支持！作者：周晶晶
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客户反应，这个问题同样可以在nxp mimxrt685-aud-evk板子上复现，因为aud-evk fc2p0_14连接到了外部led的驱动电路：
如果是官方的代码配置，不会复现问题，如果是使用客户的代码，能够复现问题。
如果断开r397 1_2的电阻，问题就不会复现，连接之后就会复现。
所谓复现：测试p0_15 lrck采样率从期望的48khz变成了96khz：
所谓不复现：测试p0_15 lrck采样率就是期望的48khz：
从i2s的构架上讲，不应该出现具体i2s ip的配置因为外部的驱动情况导致不同的输出频率，而且官方的代码直接修改接口和引脚也不会出现，那么问题究竟出在哪里呢？
问题分析与解决方案经过查看官方sdk的配置和客户提供的代码，发现差别很简单，在于pinmux.c对于p0_14, p0_15的配置，客户复现问题的配置如下：const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 官方不复现问题的配置如下：
const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_en | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_en | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 实际上，只要bclk p0_14的引脚配置为full drive即可。
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通过内部的沟通，也认为这个bclk毛刺是导致问题的原因。这里需要注意的是，有些示波器，如果采样率低可能抓不到这个毛刺，还有些探头，阻抗比较小，导致探头加上到bclk，直接问题消失的情况，所以建议使用高阻抗探头，比如1m欧，1g采样率以上的探头即可抓到。
由于客户不接受驱动能力的改变，所以这里还可以考虑改变斜率，让上升下降变缓，滤掉毛刺区域，改变配置如下：
#define iopctl_pio_slew_rate_slew 0x80 const uint32_t port0_pin14_config = (/* pin is configured as fc2_sck */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_slew|//0x80|// iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin14 (coords: a3) is configured as fc2_sck */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 14u, port0_pin14_config); const uint32_t port0_pin15_config = (/* pin is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pio_func1 | /* disable pull-up / pull-down function */ iopctl_pio_pupd_di | /* enable pull-down function */ iopctl_pio_pulldown_en | /* enables input buffer function */ iopctl_pio_inbuf_en | /* normal mode */ iopctl_pio_slew_rate_normal | /* normal drive */ iopctl_pio_fulldrive_di | /* analog mux is disabled */ iopctl_pio_anamux_di | /* pseudo output drain is disabled */ iopctl_pio_psedrain_di | /* input function is not inverted */ iopctl_pio_inv_di); /* port0 pin15 (coords: a5) is configured as fc2_txd_scl_miso_ws */ iopctl_pinmuxset(iopctl, 0u, 15u, port0_pin15_config); 测试结果如下：
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1. 使用full output drive,提高驱动能力2. 使用慢slewrate,滤掉bclk上升下降小毛刺
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