USB声卡之时钟模式分析

USB音频声卡采用isochronous “等时传输模式”（或者同步传输、实时传输），能保证实时传输数据，允许一定误码率，出错不重传。

等时传输模式

实时传输，即 PC端发出多少速率的数据，USB接收端（USB声卡）就得接收多少速率。

比如电脑发送44.1KHZ的，声卡就固定接收44.1KHZ。

关于时钟同步

电脑内有一个晶振，可分频出一个44.1KHZ，进行音乐播放。

USB声卡自己得有一个晶振才能工作，它也可分频出一个44.1KHZ，供给I2S信号或DAC。

问题来了，晶振是有误差的，这两个44.1KHZ不可能完全一模一样，电脑可能是44.100KHZ，USB声卡可能是44.098KHZ，误差约50ppm，很正常的情况。

虽然声卡晶振分频出来是44.098KHZ，但声卡认为它就是工作在44.100KHZ下。

如果二者时钟独立运行，那么1个小时会误差0.2秒，会出现不同步！即电脑播了1个小时的数据，USB声卡实际是无法播完的，要多0.2秒才能播完。如果声卡也要1小时播完，那这1小时就需要丢掉0.2秒的数据。

所以二者的时钟必须要同步一致才行，因此USB音频规定了一是采用“等时传输模式”，二是设备需要指定为3种同步方式之一：同步（synchronous），适应（adaptive），异步（asynchronous）。（摘自USB2.0规范）

模式	说明
Synchronous同步方式	发送端Fs locked to SOF, Uses implicit feedback(SOF) 使用隐式反馈，数据速率Fs与SOF同步；接收端Fs locked to SOF, Uses implicit feedback(SOF) 使用隐式反馈，数据速率Fs与SOF同步；两种设备的时钟都需要通过PLL与USB的SOF时钟同步（1ms一个）。这样数据速率就同步了。可以工作在一个固定速率、数量有限的速率、或可编程速率。
Adaptive自适应方式	发送端Fs locked to sink, Uses explicit feedback(isochronous pipe) 使用显式反馈，数据速率Fs与接收端同步；接收端Fs locked to data flow, Uses implicitfeedforward (data stream) 使用隐式前馈，数据速率Fs与数据流同步；自适应发送端，它产生数据的速率由接收端控制，接收端提供反馈给发送端，发送端就知道目标数据速率。自适应接收端，数据速率信息是嵌入在接收到的数据流里的，即根据一段时间内接收到的样本数量来知道当前速率值。可工作在一个速率附近、在多个速率间选择、或多个速率段内。
Asynchronous异步方式	发送端Free running Fs, Provides implicitfeedforward (data stream) 提供隐式前馈，数据速率Fs自由运行；接收端Free running Fs, Provides explicit feedback(isochronous pipe) 提供显式反馈，数据速率Fs自由运行；异步发送端发送样本数据，一个帧内发送的数据量就隐性指出了数据速率。异步接收端则必须提供明确的反馈信息给驱动程序。发送端必须要从HOST接收明确的反馈信息，这样它才能准确生成HOST需要的样本数量。

分析

电脑播放器播放音乐时：是按一个固定的速率，比如44.1KHZ，发给USB的数据流速率固定。

如果USB声卡是Synchronous方式：那它的时钟将通过PLL直接与SOF时钟同步，即与电脑就同步了。

如果USB声卡是Adaptive方式：那么数据速率Fs是与来的数据流同步，即根据一段时间内的接收到的样本数量来知道当前速率值。因为电脑播放的数据速率是固定的，所以声卡的时钟就和电脑同步了，即与电脑的44.1KHZ实际时钟频率同步，把自己的44.098KHZ时钟通过PLL纠正成44.1KHZ时钟了。如果电脑时钟是44.102KHZ，那就纠正成44.102KHZ，电脑发多快，它就收多快。

如果USB声卡是Asynchronous方式：那么Fs根据声卡自己的频率运行（名义上是44.1KHZ，但实际频率有误差，比如44.098KHZ），声卡必须反馈告诉电脑想接收的数据量，以进行流控。但电脑播放的数据速率是固定的，是按电脑自己的时钟的，不会改变，因此声卡要的数据总会偏多或偏少，时间久了都会造成缓冲区清空或溢出，从而影响播放，要重新同步下。所以用Asynchronous方式是不合适的。除非电脑的驱动程序单独编制，想一个办法以处理这种数据流不同步的情况。这也许就是XMOS子卡需要单独安装驱动的原因。

摘自http://bbs.erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2076674&page=1