Raspberry pi подключение usb цап
Про микрокомпьютеры семейства Raspberry Pi слышал практически каждый. О том, как можно использовать его в домашней стерео и мультимедиа системе, будет мой небольшой рассказ. Здесь больше личного опыта, нежели исчерпывающей информации. Надеюсь, многим будет интересно.
История началась с желания сделать бесшумный источник для воспроизведения музыки. Стационарный компьютер шумноват ночью, делать отдельный «Silent PC» относительно затратно, да и по габаритам разместить его не везде получится.
В какое-то время решил попробовать Rasberry Pi. Причин тому несколько. Он маленький, «размером с кредитную карту», разместиться может при необходимости в любом уголке, за усилителем или даже за телевизором, так что его и видно не будет. Производительность не самая высокая, но грамотно написанные операционные системы и приложения позволяют без проблем воспроизводить как аудио с высоким битрейтом (DSD256), так и видео. На некоторых «тяжелых» видео могут быть подтормаживания, но такие файлы скорее редкость. Обычно BDremux`ы идут без проблем. Ну и наконец — цена. Изначально у меня появилась модель 3B, которая стоила 35$, а с доставкой обошлась порядка 50-55$.
Вот с чего началось — Rasberry Pi 3 model B. ARM-процессор с 4 ядрами и 1 Гб оперативной памяти.
Оказалось, что всё очень даже хорошо работает. Тогда я остановился на RuneAudio. Но с обновлениями возникли сложности. То ли руки мои кривые, то ли с английским плохо, но бета-версии на заработали. В итоге перешёл на Volumio. Он регулярно обновляется, работает стабильно, некоторые косяки сильно не раздражают. В основном пользуюсь либо интернет-радио, либо проигрыванием файлов с флешки. Управление с браузера в домашней сети, либо можно подключить по HDMI к телевизору и пользоваться USB-мышкой.
В дальнейшем захотелось сделать некоторое законченное устройство. Был куплен нерабочий усилитель Радиотехника У-101. В течение одного-полутора лет он проходил разные модификации, поначалу добавлялось всё, что только можно. Потом убиралось всё лишнее. На данный момент выглядит это так.
Сзади выведен HDMI, RCA-входы и выводы на акустику. Спереди — USB входы, выводы на наушники, RCA-выход, регулировка громкости.
Внутри он выглядит некрасиво, неся память о многочисленных переделках. Было желание сделать внутри красиво, но решил следовать принципу «работает — не трогай». Да и лень присутствует, некоторым образом.
Несмотря на весь кошмар внутри, фона нет. Родной трансформатор питает усилитель на LM1875, напряжение +/- 27 Вольт, соответственно мощность порядке 2 х 25 Ватт выдаёт. Один из немногих аппаратов, где можно выкрутить громкость на полную и не оглохнуть. Индикатор мощности работает. Регулятор громкости поставил ALPS, темброблок отсутствует, ручки оставлены для косметики. Отдельный трансформатор питает цифровую часть чистым линейным питанием. К RaspberryPi по USB подключен ЦАП на AKM AK4490. Там XMOS принимает сигнал до 32/192.
В целом «медиа-центр» получился полностью меня устраивающим. Полочники контролирует уверенно. Не шумит, греется не сильно. Он занял свое место в спальне и был вытеснен оттуда лишь случайным появлением сетевого ресивера ONKYO TX-8050. Последний при схожем функционале выглядит более интересно. Поэтому самоделка в итоге переехала на кухню, где регулярно продолжает выполнять свои функции.
Далее появилось желание послушать музыку и на работе. Там появились усилитель и акустика, вопрос встал в источнике. Купил опять «малинку». А к ней так называемую шляпу — ЦАП подключаемый к 40-контактным разъемам. По идее отсутствие преобразований сигнала для передачи по USB шине ведет к укорочению тракта, устранению ненужных этапов. По шине I2S сигнал идет напрямую в ЦАП. Для начала выбрал дешевую шляпу на PCM5122 от Burr-Brown. Чип разработан специально так, чтобы на выходе в фильтре стояли по одному резистору и одному конденсатору на канал. Для более приятного внешнего вида купил на eBay корпус для итоговой конструкции.
Такое положение дел сохранялось достаточно долго. Постепенно пришел к выводу, что удобнее использовать в качестве начального установщика не NOOBS, а PINN. Для музыки — volumio, а для кино — osmc.
Проблема в том, что kodi — мультимедийный центр, выполняющий всю обработку в систимах типа osmc, libreelec, xbian и т.п. автоматом пересчитывает сигнал к киношным 16 бит/48 кГц. А volumio по умолчанию выводит без изменений, в режиме bitperfect. И чтобы упростить процесс переключения с одной системы на другую лучше всего, на мой взгляд, подходит PINN. Вначале выбираете установку volumio и того-же osmc, а потом при загрузке/перезагрузке пультом от телевизора можно выбрать нужную ОС. Предполагается, что малинка подключена к телевизору, раз уж смотрим кино. В случае чисто аудио-системы можно обойтись установкой одной лишь volumio, как я сделал в первом варианте с радиотехникой.
По поводу выбора конкретной ОС. Про RuneAudio я уже писал. Пользуюсь volumio и доволен. Пробовал moOde, показался мне аналогом того же volumio, без каких-либо преимуществ. При настройке в качестве устройства вывода есть пункт использовать I2S-ЦАП, далее можно выбрать конкретную модель. По звучанию сравнение с вышеупомянутым Onkyo TX-8050 не дало предпочтение какому-либо из оппонентов, небольшие нюансы в звучании. При настройке kodi могут возникнуть проблемы. Если ЦАП подключается по USB – проблем не возникает, в отличие от I2S. В некоторых системах, например libreelec, приходиться вручную прописывать в конфигурационном файле необходимую модель ЦАПа. А вот osmc в настройках имеет длинный перечень подобных «шляп», нужно только выбрать свою.
Далее периодически при просмотре кино появлялась проблема с перегревом процессора. В правом верхнем углу начинает мигать красный значок температуры. «Шляпа» очень близко расположена к процессору, плюс закрытый корпус мешают конвекции. Когда значок перестаёт мигать и начинает постоянно гореть система начинает пропускать отдельные кадры и иногда это становится заметным. В случае с аудио подобных проблем не возникало. Какое-то время я мирился с этим. Но в итоге решился и купил 4-ю модель. На всякий случай взял вариант с 4 Гб оперативной памяти, на всякий случай. Но даже у 3-й больше половины памяти никогда на заполнялось, так что можно было бы и сэкономить.
Отличие Pi 4 от третей модели в более мощном процессоре, большем (на выбор) объеме оперативной памяти, 2 разъемах mini-HDMI с поддержкой 4К, ну и по мелочам: разъем питания USB-C с током от 3А, поддержка wi-fi 5ГГц, USB 3 версии… кому интересно — интернет в помощь.
Для него я купил сразу и корпус с вентилятором и набором радиаторов. По умолчанию вентилятор питается от 5 Вольт, но при этом слышно шумит. Поэтому я подключил его к разъему 3.3 Вольта, так что даже ночью его не слышно, а температура процессора выше 50 градусов не поднималась.
Роль ЦАПа в системе стал играть внешний Pro-Ject DAC Box DS2 ultra. По звуку он как минимум на уровень выше предыдущего на PCM5122. Теперь на работе вопрос с источником как видео, так и аудио можно считать надолго закрытым.
Вот как выглядит всё на данный момент.
После замены платы Pi 3 модели на Pi 4, «тройка» осталась на время не у дел. Новый ЦАП дал мне возможность ощутить всю прелесть формата DSD. Поэтому захотелось поэкспериментировать. Купил опять на eBay «шляпу» с поддержкой DSD, на чипе AK4493. Особенность DSD в том, что цена ошибки в обработке одного бита катастрофически ниже, чем в PCM. Поэтому, учитывая огромный битрейт DSD, в теории даже простенький в обвязке дешевый ЦАП будет давать хороший звук.
Пока что корпуса нет, зато вентиляция достаточная и процессор работает в «штатном» режиме. Временно системка прячется у телевизора, так что её сразу и не видно, только удлинитель USB сбоку. А выглядит эта связка так.
Ну и в заключении — несколько слов о звуке.
Плата с AK4493 меня очень порадовала. В сравнении с Pro-Ject и домашним ASUS XEO ME она, конечно, звезд с неба не хватает, чувствуется определенно упрощение в подаче. Однако для начала, учитывая стоимость менее 10 тысяч, вариант очень рекомендуемый.
Сравнивая с домашними ресиверами Onkyo TX-8050 и Onkyo TX-8250, считаю что уровень не ниже фабричных устройств, или даже несколько выше. До специализированных отдельных ЦАПов не дотягивает, но со встроенными вполне может соревноваться.
Про непосредственно Raspberry Pi мои отзывы самые положительные. Компактная, бесшумная, производительная система, поддерживающая практически все современные цифровые технологии и сервисы. Специализированный сетевой проигрыватель от известного производителя будет красиво выглядеть, в использовании будет удобнее, но и бюджет там будет совсем другой. А подключив «малину» к внешнему ЦАПу, можно получить звук отличного качества.
Если вы хотите сделать интернет-приемник, то самый простой вариант - взять Raspberry Pi, подключить к ней ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь, на английском DAC) и нравящуюся вам акустику с усилителем. Ну и поставить то приложение, которое вам нравится (volumio, rune audio, max2play etc). Управлять им вы будете со своего телефона, т.е. на самом интернет-приемнике у вас не будет никаких элементов управления и его можно, например, спрятать за фальш-потолок.
ЦАП нужен потому, что из разъема для наушников у Raspberry Pi качество звука ниже любой критики, тут речь не об аудиофилии, а просто чтобы уши не болели.
PCM5102 vs PCM5122
Chinese boards are based on the same IC (PCM5102) as early HiFiBerry ( DAC ). New HiFiBerry ( DAC+ ) is based on PCM5122 the main difference in witch is hardware volume control. If you control volume from your amplifier (the best for sound quality) you do not need the option. If you want to control volume from your volumio or other music player you can switch on software volume control . In theory this is bad for sound quality but in practice I do not think you will see the difference.
RCA | 3.5mm headphones jack |
|
Sellers claim that this is Raspberry Pi HAT extensions, but that is not true. You connect them to HAT socket on Raspberry Pi, but you need some wiring, you cannot just insert them as HiFiBerry.
How to connect I2S DAC to Raspberry Pi
Варианты I2S DAC PCM5102 на aliexpress
Искать эти платы на aliexpress проще по строке “Raspberry Pi PCM5102”.
Это отличная альтернатива HiFiBerry, стоящей $35. Модели на aliexpress более чем в четыре раза дешевле.
Первый вариант ЦАП:
В описании ЦАП китаец пишет, что неверно обозначены BCK и DATA, но, наверно, это относится к ранним модификациям платы - на моей крайний разъем обозначен BCK, и так его и надо подключать.
2nd DAC:
Connect additional pins as:
If you want here is all pins description: RPi Low-level peripherals.
Продолжаем попытки собрать бюджетный сетевой источник, измеряем — и слушаем, что получилось.
Предыдущий материал о возможности превращения ARM-платформы Raspberry получился с открытым финалом, как в старых фильмах. На 100% задание выполнено не было. Несмотря на впечатляющую функциональность, сама по себе Pi3 музыку на высоком уровне играть не умеет.
Попытка подобрать что-то приличное из китаепрома в качестве внешнего USB-ЦАПа и остаться в рамках бюджета в 200 долларов успехом не увенчалась. Модель E30 хваленой фирмы Topping не впечатлила. Нужны другие костыли. Ну и как-то увеличивать бюджет — что ж поделать.
Пока что я решил на время отложить прямой USB-трансфер аудио и глянуть в сторону классики SPDIF. Ведь можно же найти до 500 долларов какой-нибудь славный б/у ЦАП из прошлого. Понятно, что хайрезов у вас не будет, но положа руку на сердце — 24 бит и DSD по-прежнему занимают не очень значительный сегмент музыкального рынка. Все продолжают слушать свои 16/44. Давайте попробуем изучить, как можно сцепить SPDIF-входы этих конвертеров и Raspberry.
Мне не очень нравилась идея воткнуть между Pi3 B+ и ЦАПом USB-SPDIF-конвертер. Выбор компактных USB-SPDIF-конвертеров на автономном питании от USB-шины не велик: M2Tech Hi-Face, а что еще? Но ставить еще один элемент, которому нужно место (и третья розетка), означало свести идею компактного транспорта к очередному маразматичному «паровозу» из мелких компонентов. Смотрится такое хозяйство очень тоскливо, а хотелось платку «малины» вообще забросить с глаз долой за стойку. Значит, будем смотреть в магазинах головных уборов.
К счастью, среди многочисленных «шляп» к Raspberry нашлось именно то, что нам было нужно для данного проекта. Предложение швейцарской компании HiFiBerry оказалось вполне адекватным по ценам. Меня заинтересовала модель Digi+ Pro — платка i2s-SPDIF-преобразователя, которая появилась в номенклатуре еще в 2017 году.
Стоит 40 долларов без доставки, это нормально. Кстати, HiFiBerry предлагает не только россыпь обвесов к «малине», но также и софт HiFiBerryOS с DSP-интеграцией. Но об этом как-нибудь потом, а пока смотрим на Digi+ Pro.
На платке весом 20 г из заметных элементов — лишь трансивер Wolfson WM8804G, два клока (X1 и X2) на частоты, кратные 44,1 и 48 кГц (это очень хорошо), и трансформатор Pulse T6074NL к коаксиальному выходу. Разумеется, оптический выход тоже не забыт и прикрыт качающейся шторкой во избежание попадания красного лазера в глаза. Для беспокойных любителей апгрейда предусмотрена возможность подачи внешнего питания на разъем Р3 и припайки BNC разъема на P4.
Понятное дело, что устройство работает с параметрами не выше 24 бит/192 кГц согласно ограничениям формата SPDIF, но больше нам и не надо. HiFiBerry Digi+ Pro устанавливается на системную гребенку контактов Raspberry и при загрузке определяется последней без какой-либо установки. Это вам не Windows, ребята.
Cама «шляпа» садится/крепится на 40-пиновое гнездо GPIO основной платы Raspberry. То есть, только на одну сторону, и норовит клюнуть другой стороной вниз при малейшем вертикальном усилии. Поэтому пригодится крепеж M2.5x12 на четыре точки, прилагаемый в комплекте.
Общий вес конструкции остается крошечным — 69 грамм. Любой серьезный кабель будет норовить сделать из нашего доморощенного стримера что-то вроде атакующей кобры. Так что пусть она сидит где-то там — в лианах проводов за стойкой.
Вообще, вся эта современная возня в эстетике Arduino-стайл и прочие алиэкспрессные дроны из пластмассовой рассыпухи напоминают, что передовые технологии будущего пришли к нам в очень неромантичном виде. Скорее в духе фильма «Кин-Дза-Дза», чем стим-панк по Жюлю Верну.
Так или иначе, все в аудиосистеме заработало быстрее, чем вы прочли несколько предыдущих абзацев. Volumio в своем меню определил устройство HiFiBerry и был готов к запуску тестовых и музыкальных файлов.
Моя пара тестовых конвертеров — чувствительный к входящему джиттеру Sony PCM-D100 и не очень чувствительный к входящему джиттеру Sony TA-E1000ESD — оба отреагировали на работу Digi+ Pro в равной степени позитивно. То есть само по себе изделие HiFiBerry не является слабым звеном в системе на базе Raspberry — и его можно смело рекомендовать как транспорт для ЦАПов различного уровня.
Но как быть, если вам хочется запустить 24 бит на хороший винтажный ЦАП, который умеет корректно работать только с 16-ю? Благодаря тупому приемнику Yamaha YM3623B, наш Sony TA-E1000ESD — именно тот случай. Volumio для таких ситуаций оснащен SRC-конвертером, который можно установить на пересчет выходного сигнала в 16 бит/44,1 (или 48 кГц).
Уровень шума выходного каскада Sony TA-E1000ESD при подаче на него 16-битного PCM-сигнала, конвертированного из 24 бит ресемплером Volumio
Измерения аудиовыхода Sony TA-E1000ESD в RMAA показали, что это была плохая идея. Отношение сигнал/шум упало до 90 дБ. Фактически в 16-битном сигнале мы потеряли 1 бит, а если отсчитывать от 24-битного потока, который подавался изначально — то и того больше.
И это при том, что ошибки квантования и помехи тоже никуда не делись. Словом, Volumio выполнил эту часть задания очень плохо. Его алгоритмы обработки далеки от совершенства. Тогда обратимся к более опытным разработчикам аудиоматематики — Roon.
Уровень шума выходного каскада Sony TA-E1000ESD при подаче на него 16-битного PCM-сигнала, конвертированного из 24 бит ресемплером Roon
Более того, безо всяких предварительных настроек любой 24-битный файл будет силами Roon заботливо, с дизерингом приведен к подобающему для передачи через AirPlay виду 16 бит/44,1 кГц. Вот в таком виде Sony TA-E1000ESD, равно как и любой другой винтажный ЦАП на 16 разрядов, получит хайрез в правильно приготовленном виде — и ничего не испортится.
Другой способ предусматривает передачу аудио на Pi3 B+ как на Roon-совместимое устройство. Здесь уже нет такого ограничения по дискретности потока, как в случае с AirPlay. Это может быть какой угодно формат с полной bit-perfect передачей. Но для активации данного режима потребуются определенные манипуляции с настройкой — в частности, ручная установка ограничения по битности исходящего потока.
Сначала в соответствующем разделе меню Volumio следует найти, установить и активировать плагин Roon Bridge — он бесплатный. Далее в самом Roon выбирайте интерфейс вывода звука на Pi3. HDMI нам не нужен, жмем snd_rpi_hifiberry. Вот и все.
Теперь всю тяжелую работу берет на себя Roon. Не важно, какие ограничения будут у вашего конвертера — отсутствие MQA, DSD или поддержки 24 бит, как в нашем случае с Sony TA-E1000ESD. На Roon Core (т.е. ядре Roon, которым будет являться один из компьютеров вашей домашней системы) можно предусмотреть максимально точную и корректную конвертацию в подходящий формат.
Для гарантированной передачи не более 16 бит на винтажный SPDIF-приемник следует зайти в Device Setup и развернуть вкладку Show Advanced. Нас интересуют два раздела.
Max Sample Rate следует поставить на 48 кГц, а Max Bits Per Sample — на 16 бит. Теперь Roon будет адаптировать хайрез для вашего старого конвертера по всей науке и с минимальными потерями. За остальные современные приемники в вашей системе можете не переживать — установка выполняется исключительно под конкретный адресат.
Следует отметить, что во всех режимах работы потребление 5-В блока питания не превышало 0,6 А. Это даже меньше режима зарядки телефона.
Итак, по железу все получилось довольно дешево. К 50 долларов за Raspberry Pi3 B+ прибавим довесок в лице HiFiBerry Digi+ Pro с доставкой — сумма слегка превысила сотню. С хорошим старым ЦАПом — каким-нибудь Cyrus Dacmaster или Audio Alchemy DDE v. 3.0 — спокойно уложитесь в бюджет до 500 баксов.
И это будет породистый, взрослый саунд, недостижимый на китайских новоделах сравнимой стоимости. Если… если не считать еще столько же за лицензию Roon — интеллект сейчас стоит дороже железок. Как его заполучить — это уже на ваше усмотрение.
Я лишь продемонстрировал один из вариантов организации звеньев маленького аудиотранспорта, который работает на приличном уровне. Дальше думайте сами, где и какая коррекция звена вам необходима и окажется более удобной. И главное — зарабатывайте!
Всем привет!
В этой части я расскажу вам о цифро-аналоговом преобразователе на основе чипа CS4350 от Сirrus Logic.
ЦАП имеет один цифровой аудиовход I2S и программно не конфигурируется; работая в автоматическом режиме, тянет поток PCM до 192 КГц @ 32 бит; может быть подключен к другим источникам I2S-audio.
Альтернативы I2S DAC
Вместо I2S DAC можно использовать любой HDMI-Video/audio преобразователь (ищется на aliexpress по строке “hdmi rca”. Это коробочка, куда втыкается на вход HDMI и на выходе разъемы RCA “тюльпаны” - желтый видео и белый/красный аудио). Вместе с нужным для него HDMI кабелем будет стоить примерно как и описываемые ниже I2S DAC, так что тут скорее дело вкуса, что использовать.
Конечно, с точки зрения программы это совершенно иной способ вывода звука (не управление ЦАП по I2S интерфейсу, а вывод звука на HDMI), но для вас это просто переключатель в веб-интерфейсе volumio.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Когда я приобрел «Малинку» , первым делом подключил колонки к встроенной звуковой карте. Признаться, ничего особенного я не услышал. Потом взял осциллограф и решил посмотреть на синусоиды разных частот.
Рис 2. Осциллограммы. Аудио выход Raspberry Pi
Для аудиоплеера это не приемлемо. Слушать такое просто не прилично. Уж теперь-то я слышу, уж конечно!
Если посмотреть схему, то всё становится ясно. RC–фильтры, подключенные к ШИМ (PWM) выходам чипа BCM2835, вот и вся «звуковая карта» на борту « Raspberry ».
Но у процессора BCM2835 есть аппаратный выход «PCM/I2S Audio». Вот он-то нам и нужен. Жаль, только, что нет выхода «MCLK» (Master Clock). И возможности завести внешний «MCLK» тоже нет. Именно поэтому, у ценителей сверх высококачественного звучания «Малинка» попадает в черный список.
Рис 4. Распиновка разъема P5 Audio I2S Raspberry Pi mod. B
Нам нужно выбрать чип ЦАП, который бы смог работать без «MCLK», смог держать 192 КГц @ 24 бит. Так же дифференциальные выходы приветствуются. А если сможет работать самостоятельно, без программной настройки, то вообще замечательно. И такой чип был найден!
Raspberry Pi A+/B+, Raspberry Pi 2, Raspberry Pi 3, Raspberry Pi Zero
Все нужные контакты находятся на основном 40-контактном разъеме расширения. Он теперь называется J8 и состоит из 26 контактов старого разъема P1 , и новых контактов.
Строго говоря, тех контактов, что были выведены на P5 , в J8 нет. Но программно обеспечивается совместимость, поэтому можно подключать ЦАП на старых моделях к P1 и P5 , а на новых к J8 .
Содержание / Contents
Второй вариант ЦАП:
К первому варианту добавляются контакты:
Подробно разъемы для интересующихся расписаны на вики: RPi Low-level peripherals.
To build your DIY internet radio, you connect Raspberry Pi to some DAC (digital - analog converter) and add any audio speakers with amplifier. To play music use any ‘headless’ music player you like (volumio, rune audio, max2play etc). You control this players from your phone, so no need in any knobs on the intenet radio box, you can hide it somewhere.
You need DAC because Raspberry Pi has very poor sound quality from integrated 3.5mm headphones jack.
↑ Блок питания для ЦАП
Рис. 8 Схема блока питания для ЦАП
Рис. 9 Фото платы блока питания для ЦАП
Как подключить I2S DAC к Raspberry Pi
I2S DAC PCM5102 on aliexpress
Search on aliexpress for “Raspberry Pi PCM5102”.
Of cause you can buy HiFiBerry for $35. But aliexpress models four(!) times cheaper.
Сраненение PCM5102 или PCM5122 - что лучше
HiFiBerry ранних моделей ( DAC ) построены ровно на той же микросхеме, что и платы с aliexpress (PCM5102). Новые HiFiBerry ( DAC+ ) - на PCM5122 которая в основном отличается наличием аппаратной регулировки громкости. Если вы регулируете громкость на усилители (и это самый правильный вариант с точки зрения качества звука), то вам эта возможность просто не нужна. При желании регулировать через интерфейс, например, volumio, вы можете включить software volume control - теоретически это снижает качество, но на практике вряд ли вы это заметите.
Вывод на RCA разъемы | Вывод на разъем для наушников |
|
Китайцы на них пишут, что это Raspberry Pi HAT-платы, но это не совсем правда. Они подключаются к HAT разъему raspberry pi, но их нельзя просто вставить в него, как HiFiBerry.
В принципе, для подключения паяльник не обязателен, если речь о первом варианте платы и новых raspberry pi (не zero, на которой разъем расширения не распаян) - тогда можно соединить штырьки разъемов с помощью контактных проводов. Найти такие провода можно на aliexpress по строке “wires female to female dupont” - как правило, они цветные, на концах разъемчики (вам нужен вариант female - female).
Raspberry Pi A/B
On the very early Raspberry Pi version the pins that you need to connect I2S DAC were somethere on the board, but not in any socket. I do not think that you have such an old board so below I describe more modern ones.
In many cases you have to solder P5 for yourself: video from HiFiBerry.
Take into account that it is supposed to be soldered on back side of the board (in the video above they solder it on opposite front side). Because of that odd/even pins in P5 is opposite as in P1 . You can check youself - on P5-1 pin should be 5v, on P5-2 3.3v, and last pins of P5 , P5-7 & P5-8 are ground.
↑ Измерения параметров нашего ЦАП
Измерения — это всегда интересно! В качестве измерительного устройства будет кодек ALC887 встроенной звуковой карты ПК. Как говорится, на безрыбье… Потренироваться. Сойдет на первый раз.
При измерениях ЦАП нагружен на резистор 10K и подключен к линейному входу звуковой карты. Тестовые файлы создал в Adobe Audition.
Рис. 11 Шумы при закороченных линейных входах
На рисунке 11 шумы при закрытых входах, шнурок в компьютер вставлен, на конце закорочен. SpectrPLUS уже откалиброван.
Рис. 12 Линейные входы подключены к ЦАП
Далее подключаем к плееру (к ЦАП) рис. 12, воспроизведение отсутствует. Вылезли 50 Гц и две гармоники 100 Гц и 150 Гц. А 25 KГц это, наверное, мой импульсник.
Рис. 13 Воспроизведение: 1 Кгц, 0dB
По сигналу 1 Кгц откалибровал 0dB в SpectraPLUS-е.
Рис. 14 Воспроизведение: 1 Кгц, -6dB
Нужно проверить, что амплитуды отображаются верно. -6dB на рис. 14 и -80dB на рис. 15.
Рис. 16 Воспроизведение: 10 Кгц, 0dB
Рис. 17 Воспроизведение: 20 Кгц, 0dB
На рисунке 17 — пики по сторонам и «горб» — это результат модуляции в следствии джиттера. Представляете?! В моём ЦАП-е… есть… настоящий… джиттер.
Рис. 18 Воспроизведение: 20 Кгц, 0dB (дискретизация 192 КГц).
На рисунке 18 тоже 20 КГц, но при частоте дискретизации тестового файла 192 КГц, все предыдущие тестовые файлы, использованные при измерениях, на 44.1 КГц.
Рис. 19 Воспроизведение: 11 Кгц + 12 Кгц, -10dB.
Рисунок 19 — это тестовый трек с тестового диска журнала «Аудиохобби“ [1]. Но там треки короткие и сними неудобно работать.
АЧХ снял осциллографом, режим – детектор пиков. Развертка 4 сек. Тестовый sweep-сигнал 40 секунд, чтобы попасть в клетку (5 КГц). Испугал меня сразу завал слева, но как оказалось, ЦАП просто плавно подымает громкость при начале воспроизведения.
Для меня интересно было сравнить АЧХ теоретическое и практическое. Следует отметить, что при таком способе снятия АЧХ, амплитуда не в децибелах, а просто в Вольтах. Если перевести в децибелы то на 50 КГц сигнал упал где-то на 3,2 dB. Вроде, похоже на результат в Multisim-е.
Рис. 21 АЧХ теоритическое (Multisim).
И ещё несколько сигналов.
Рис. 22 Осциллограммы: Меандр, синус, треугольник, пила.
↑ Схема ЦАП на CS4350
Это мой первый ЦАП, и программное управление я не стал делать, ограничился автономным режимом «Stand-Alone Mode». Задается режим входами DIF0 – DIF2. В этом режиме при частоте дискретизации до 96 КГц «RMCLK» (Recovered Master Clock) составляет fRMCLK = fLRCLK x 256, а при 176 КГц и 192 КГц получается fRMCLK = fLRCLK x 128.
Основной проблемой, с которой я столкнулся при макетировании – это переходные процессы — щелчки при начале и завершении воспроизведения. Когда I2S-сигнал отсутствует, выходное дифференциальное напряжение имеет максимальную величину (5V = «OUT+» – «OUT-»). Эту постоянную составляющую мы имеем на выходе фильтра.
Для решения данной проблемы есть специальные выходы «MUTE», с помощью которых выход фильтра должен быть закрыт, например, транзистором или быстрым реле. Совершенно случайно я заметил, что когда микросхема находится в состоянии сброса (вход «RESET» = 0) дифференциальное выходное напряжение равно нулю (оба выхода «OUT+» и «OUT-» равны нулю) и на выходе фильтра остается ноль Вольт. Поэтому, я сделал простейший детектор наличия сигнала I2S на элементах DD1, D1, R3, C4. RC-цепочка сглаживает меандр «LRCLK», формируя, тем самым, высокий логический уровень. Когда воспроизведение заканчивается, сигнал «LRCLK» всегда имеет высокий уровень – конденсатор С4 разряжается через резистор R3 и на входе «RESET» формируется низкий логический уровень.
Номиналы резистора R3 и конденсатора С4 подобраны таким образом, что при минимально возможной частоте дискретизации (32 КГц) конденсатор не успевал разрядиться ниже логического уровня единицы (см. Рис. 6).
Если подключать данный ЦАП не к « Raspberry Pi », а к другому источнику, у которого возможно шина i2S при отсутствии воспроизведения имеет низкие
логические уровни, то инвертер DD1.1 следует исключить или заменить повторителем.
Рис 6. Осциллограмма на конденсаторе С4
ЦАП выполнен на односторонней плате (см. Рис. 7.), вторая сторона служит экраном. Сверху вся плата закрывается металлической крышкой (см. Рис. 1.)
Рис. 7 Фото платы ЦАП
↑ Заключение
Качеством звука более чем доволен. Осознавая, какой путь проделывают байтики, пока превратятся в звук, вслушиваешься в каждую ноту! И хочется переслушать все любимые композиции на своей поделке. Хе-хе, надо будет ещё какой-нибудь ЦАП сделать. :cool:
1st DAC version (with fewer pins):
In the board description aliexpress seller wrote that BCK & DATA marked inverse. But in fact I connected them as marked (BCK is the last pin in DAC’s socket) and everything works fine.
Raspberry Pi A+/B+, Raspberry Pi 2, Raspberry Pi 3, Raspberry Pi Zero
All pins you need for I2S DAC are in main 40-pins HAT socket. It’s name now J8 and it consists of all 26 pins from old P1 , and additional pins.
↑ Настройка ОС Raspbian
Для того, чтобы включить i2S-выход на «Малинке», в операционной системе должны присутствовать и быть загружены специальные модули ядра. В официальном дистрибутиве Raspbian (Debian для «Малинки») путь к модулям следующий:
/lib/modules/3.12.26-rt40+/kernel/sound
Версия ядра может отличаться. Подключаются модули с помощью фала /etc/modules. В моем случае файл modules имеет следующее содержимое:
Я использую програмный модуль для pcm5102 , так как он не проверяет наличие чипа по SPI или I2C, как например другой модуль snd_soc_pcm1794a.
Далее проверяем командой aplay –l наличие звуковых устройств.
Скачал последнюю версию Raspbian — посмотреть, что появилось нового. Список поддерживаемых микросхем увеличился, это радует.
Рис. 10 Список модулей в текущей версии Raspbian
↑ Файлы
🎁Печатная плата и схема принципиальная 85.05 Kb ⇣ 101
Raspberry Pi A/B
На самых-самых ранних Raspberry Pi нужные для ЦАП контакты не выведены ни на какой разъем, но вообще есть на плате, и в интернете вы можете найти соответствующие схему. Вряд ли у вас такая модель, поэтому ниже я о них не пишу.
Обычно P5 не распаян. Можете посмотреть видео, как его распаивать на сайте HiFiBerry.
Подробнее о P5 можно прочитать Raspberry Pi P5 Header.
Обратите внимание, что разъем подразумевается к установке с обратной стороны платы (хотя в видео про HiFiBerry его паяют с той же стороны, что и основной разъем расширения). Поэтому четные-нечетные контакты в P5 с противоположной стороны от того, как в основном разъеме P1 . Проверить себя, можно померив напряжение - на контакте P5-1 должно быть 5В, на контакте P5-2 3.3В, оба последних контакта P5 , P5-7 и P5-8 - земля.
↑ Полезности по теме
• [1] «77 синтезированных и натуральных сигналов для объективной экспертизы и субъективной оценки разнообразной аудиотехники», Приложение к журналу «Аудиохобби», 2004, H.Сухов, В.Широков.
• Даташит на чип CS4350.pdf
• Заказать готовый I2S DAC для «Raspberry» из Китая!
• Заказать одноплатный миникомпьютер Raspberry Pi оттуда же.
• Заказать чип CS4350 на Ебее , оказалась редкая вещь, нашёл только здесь.
Alternative if you do not want to mess with I2S DAC
You can use any HDMI-Video/audio adapter (search on aliexpress for “hdmi rca”. This is a small box with HDMI input and RCA output (yellow for video, red and white for audio). With HDMI cable this is the same money as I2S DAC.
In this case you connect Raspberry Pi HDMI to this adapter and select in your music player to output sound to HDMI.
Читайте также: