UAC（九）UAC 常见问题

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修改UAC配置参数后无法正常通信

如果修改了UAC的配置后出现UAC无法正常通信的问题，可以通过修改设备的idVendor和idProduct来解决，只有设备的idVendor和idProduct发生改变Windows才会重新读取设备的配置描述符。

Kernel 5.4内核配置某些参数后UAC通信异常

例如在44100采样率、4channel、32bit参数下Device到Host端通信异常，而Host端到Device端通信正常。 问题的原因是由于Linux的UAC驱动计算的每次传输的usb包大小不正确，导致USB传输格式不匹配出现了通信异常。详细原因如下：

  • 该参数下每秒钟的数据量为44100 * 4 * 4 = 705600
  • USB每秒传输一千个包，则每个包的大小为 705600 / 1000 = 705.6
  • Linux下UAC驱动的做法是每次传输705字节数据，当余数足够多的时候传输705+16=721字节，然后依次循环下去。但是这种方式存在一个问题就是705不是frames大小的整数倍，即705 / (4 * 4) = 44.0625,那么USB每次传输的数据不能完全送到声卡，要等下一次的数据到来后拼成一个完整的frame才能送到声卡，这样显然是非常麻烦的，且会造成更大的延迟
  • Windows的做法是每次传输704字节，然后剩余的数据积攒到一帧的数据量后下次传输704 + （4 * 4）= 720字节
  • 可以看到Linux和Windows每次传输和接收的大小都不一样，导致了两则无法正常通信，显然Linux的计算方法是错误的，Linux驱动中也没有自己拼接数据的逻辑，这个就是Linux下计算usb包大小的一个Bug。

Linux上游社区已经发现并解决了这个Bug，最终计算到的大小与Windows的大小相同，计算方法如下：

\[ pkt\_size = frame\_size * \frac{sampling\_rate}{1000} \]

即如下代码：

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pkt_size = frame_size * (sampling_rate / 1000) // 704 = 16 * (44100 / 1000) = 16 * 44

UAC1 无法支持48K、4channel、32bit问题

drivers/usb/gadget/function/u_uac1.h：

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#define UAC1_OUT_EP_MAX_PACKET_SIZE	200

这里闲置了usb每个包的大小不能超过200字节，我们可以计算一下数据量：

对于48K、4channel、32bit每秒钟的数据量为：48000_4_4 = 768,000Byte

USB每秒发送1000次数据，每次最大3个数据包，则每个包大小需要768000 / 1000 / 3 = 256。这里的宏定义将每个包的大小限制在200了，则带宽不够，需要放开这个限制，将宏大小改为1023就可以了。

💡 驱动中为什么默认设置为200呢，其实是为了保证usb低速设备可以正常使用才设置这么低的，对于usb低速设备1.5Mbit/s = 1.5 * 1024 *1024 / 8 / 1000 = 196.如果usb支持全速或者高速可以将这个限制放开。

UAC2无法支持大于192K、4channel、32bit参数问题

drivers/usb/gadget/function/f_uac2.c:

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static struct usb_endpoint_descriptor hs_epout_desc = {
	.bLength = USB_DT_ENDPOINT_SIZE,
	.bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
	.bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_ISOC | USB_ENDPOINT_SYNC_ADAPTIVE,
	/* .wMaxPacketSize = DYNAMIC */
	.bInterval = 4,
};
...
static struct usb_endpoint_descriptor hs_epin_desc = {
	.bLength = USB_DT_ENDPOINT_SIZE,
	.bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
	.bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_ISOC | USB_ENDPOINT_SYNC_SYNC,
	/* .wMaxPacketSize = DYNAMIC */
	.bInterval = 4,
};

这里bInterval是控制UAC发包频率的，USB全速总线1ms发送一次数据，USB高速总线可以125us发送一次数据，这里的bInterval就是用来控制UAC多久发送一次数据的，如果bInterval=1，则UAC数据包的间隔就是\(125us * 2^{1-1}\)如果bInterval=4则UAC发送间隔为\(125us * 2^{4-1}=1ms\)。驱动中默认是1ms发送一次数据，则最大的数据量就是1000 * 1024 * 3 = 3072000 = 192K * 4channel * 4Byte。

要解决这个问题只需要将bInterval改为1即可。

💡 bInterval=1具有更低的延迟，更大的带宽，但是对于大部分场景没必要设置这么高的频率，1ms就可以满足要求。

各系统UAC音量调节支持情况

Windows10/11 Android 11（基于一加6） ios Macos
UAC1 Disable FU 通过调节音频数据幅值调节音量 通过调节音频数据幅值调节音量 不支持调节音量（音量滑块变灰不可拖动） 同ios（未做验证）
UAC1 Enable FU 支持控制音量；不支持同步设备音量 通过调节音频数据幅值调节音量 支持控制音量；支持同步设备音量 同ios（未做验证）
UAC2 Disable FU 通过调节音频数据幅值调节音量 通过调节音频数据幅值调节音量 不支持调节音量（音量滑块变灰不可拖动） 同ios（未做验证）
UAC2 Enable FU 支持控制音量；支持同步设备音量 通过调节音频数据幅值调节音量 支持控制音量；支持同步设备音量 同ios（未做验证）

💡 1. 网上查到的信息是Android 14支持Feature Unit，但是在我的一加6（Android11）上验证是不支持FU的 2. macos应该与ios一致，未作验证

关于windows系统UAC1对FU支持情况的疑问

Windows 的UAC2对Function的支持情况有明确说明：

UAC2的Feature Unit是明确支持Interrupt的。但是没有查到UAC1对Function的支持情况。实际测试发现Windows是可以正确识别Feature unit端点描述符的，如下：

这里面的信息与Spec里都能一一对应上，端点描述符没有任何问题，但是测试发现Windows不会去读取Interrupt端点数据，抓包发现没有任何该端点的读取操作，那么实测得到的UAC1对Feature支持情况是：

  • 支持：
    • GET CUR
    • SET CUR
    • GET RANGE
  • 不支持：
    • Interrupt