Asynchronous USB

[dimitre]

А можно ли вообще вывести звук из компа на внешний DAC по SPDIF или USB, чтобы слушать без слёз

Я вообще теоретик, ничего сложнее чем перевести аппарат с 110 на 220 своими руками не делал.
Пытался понять, есть ли решение проблемы.

Понял, что вариантов вообще немного: USB, Firewire, SPDIF и Ethernet/Wi-Fi.
Долгое время не мог понять, откуда вообще проблемы с выводом цифры, ведь все 0 и 1 доходят до места назначения без вопросов. Все беды от того, что сигнал, который передается из компьютера в DAC состоит из двух компонентов — данные (0 и 1) и clock.

Подробно тут — http://en.wikipedia.org/wiki/Biphase_mark_code
Плохие clock в компьютере неизбежны, качество блоков питания в компе посредственное.

SPDIF
Ровно поэтому качество SPDIF Toslink фиговенькое:
streamed output from Mac Book Toslink 1607ps S/PDIF
streamed output from Apple Airport express Toslink 2418ps
Более-менее хорошее — это ~200ps и меньше.

USB
В USB-аудио используется изохронный режим передачи из шину USD. Изохронный - это значит что компьютер полностью контролирует передачу данных. При этом есть три режима синхронизации (передачи clock):

Synchronous: in this mode the readout clock is directly derrived from the 1KHz frame rate. There is a PLL that takes in the start of frame signal and genrates a clock. Using this scheme its rather difficult to generate 44.1, but very easy to generate 48KHz. This is a primary reason why many early USB audio devices only supports 48KHz, they used this mode. As you can guess this mode is very susceptible to jitter on the bus, pretty much anything that causes the output from the host to be jittered (PS noise, vibrations, interference etc) AND things that can cause jitter on the interconnect (interference, reflections, ground noise etc) will wind up with jitter on the readout clock.

Adaptive: in this mode the clock comes from a separate clock generator (usually implemented as a PLL referenced by a crystal oscillator) that can have its frequency adjusted in small increments over a wide range.

Значит clock тоже в руках USB-чипсета, не стоит ждать выдающихся результатов.
А если посмотреть результаты замеров джитера для разных USB-чипсетов, то вообще хочется купить себе CD-транспорт.

Asynchronous: in this mode an external clock is used to clock the data out of the buffer and a feedback stream is setup to tell the host how fast to send the data. A control circuit monitors the status of the buffer and tells the host to speed up if the buffer is getting too empty or slow daown if its getting too full. Note this is still isochronous, the host is continuousley sending samples, there is no "per packet handshake" going on. Since the readout clock is not dependant on anything going on with the bus, it can be fed directly from a low jitter oscillator, no PLL need apply.



Асинхронный режим выглядит как решение всех проблем. Трудность в том, что почти не USB-чипсетов, которые бы без затрат реализовывали это решения.
Gordon Rankin из Wavelength написал firmware для USB-чипсета TAS1020B.
Измеренный им уровень джитера Async USB module TAS1020 — 78.2ps. Поразительно.

Код firmware для USB-чипсета TAS1020B лицензировала Ayre и выпустила свой DAC — Ayre QB-9 (очень понятный whitepaper http://www.ayre.com/pdf/Ayre_USB_DAC_White_Paper.pdf)


Можно ли у нас такое сделать? Я бы точно купил асинхронный USB-конвертор с хорошим питанием клока и выходом SPDIF RCA.

Ссылки:
USB audio spec and jitter
http://www.audioasylum.com/forums/pc...ages/7719.html

Async mode breakthrough for USB DACs!
http://www.head-fi.org/forums/f46/async-mo...sb-dacs-271356/

Wavelength Audio Brick
http://www.6moons.com/audioreviews/w...4/brick_2.html
http://www.6moons.com/audioreviews/w...2/brick_2.html

The D/A diaries: A personal memoir of engineering heartache and triumph
http://www.planetanalog.com/showArticle.jh...icleID=12801995

Ayre USB DAC
http://www.head-fi.org/forums/f46/ayre-usb...787/index2.html
http://www.ayre.com/pdf/Ayre_USB_DAC_White_Paper.pdf

24/96 async USB 2.0 solution with Pace-Car 2
http://www.audiocircle.com/circles/i...?topic=64017.0

Дмитрий

[SashaNetrusov]

Нет, это USB2COM.

Да нет не только в COM , а практически во что угодно...
И скорости большие...

---------- Добавлено в 20:16 ---------- Предыдущее сообщение в 20:13 ----------

Вот ещё такое обнаружил : http://www.arstech.com/item-USB-2-0-...b2pcmciar.html
Может можно треморовский чип как нить к USB подключить через оную...

[Alex]

Да нет не только в COM ,

Это основное, где его на 80% используют

а практически во что угодно...

Далеко не во все. FIFO кстати, в нем достаточно горбатое, (впрочем, как во всей продукции FTDI-Chip, особенно VNC1)

И скорости большие...

Да не очень и большие, 1мбит в 232-режиме работает отменно, обещанные 3мбита в 485/422 - через пень колоду, пришлось спуститься на 1мб.

[SashaNetrusov]

Может можно треморовский чип как нить к USB подключить через оную...

Вот ещё : http://www.quatech.com/pdf/u142-e.pdf
CardBus это практически полноценный PCI ...

---------- Добавлено в 00:49 ---------- Предыдущее сообщение в 00:47 ----------

Да не очень и большие,

Неужели так всё плохо? Себя не уважают?
А в режиме параллельного порта?

[Alex]

Неужели так всё плохо? Себя не уважают?

Ну почему-же, я ведь не сказал "совсем не работает"

А в режиме параллельного порта?

В смысле FIFO? Он у всех FTDI кривой, работать работает, но...
В общем, быстрее чем 64 кбайта/с мне надежно его использовать не удавалось, а вообще "работает" и быстрее.
Может в свежих версиях кристаллов уже исправили, но год назад было именно так. Мы долго протрахались

И я не очень понимаю, к чему этот геморрой к данному обсуждению? Сделать железо на USB с нормальным, FIFO, (глубоким а не как у FTDI) с квитированием и выходом I2S можно хотя бы на том проце, на котором оба обсуждаемых на форуме твердотельных плеера с USB-накопителей работают - на тексасовском ARM Cortex M3.
Тут больше проблема в совершенно оригинальных драйверах под писюк, кто их писать будет?

[yan]

на том проце, на котором оба обсуждаемых на форуме твердотельных плеера с USB-накопителей работают - на тексасовском ARM Cortex M3

Вы точно уверены? У техасских проблем с 176,4/192 нет.

[Alex]

Вы точно уверены?

В чем, что они используют Cortex M3 или что тексасовский? В первом - на 100%, во втором - нет, это предположение.
Но в плане конкретного Сашиного вопроса - пофиг какой там, ТИ, СТ или Филипс.

[SashaNetrusov]

Может в свежих версиях кристаллов уже исправили, но год назад было именно так. Мы долго протрахались

Наверное исправили. Заявлено много чего http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT2232H.htm .Давно бы уже помидорами закидали...

Тут больше проблема в совершенно оригинальных драйверах под писюк, кто их писать будет?

А у FTDI вроде нет проблемм с драйверами...

---------- Добавлено в 18:58 ---------- Предыдущее сообщение в 18:50 ----------

...Можно пойти ещё по другому пути. Взять какой нить стандартный картридер и контроллером с ОЗУшкой эмулировать какую нить флешкарточку с простейшим интерфейсом и ФАТом. Тогда писюк будет видеть внешний ЦАП как обычный внешний диск. Проге-плееру остаётся только дробить звуковые файлы на маленькие PCM файлики и кидать на "виртуальную флешку". Контроллер файлики забирает и обнуляет. Писюк как только диск обнулился снова кидает очередной файлик...

[Alex]

Наверное исправили. Заявлено много чего http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT2232H.htm .Давно бы уже помидорами закидали...

Саша ты просто не в курсе - FTDI не "закидывал помидорами" разве что ленивые, или кто всерьез с их поделками не сталкивался

Впрочем, в 2232H с этим в самом деле получше, фифо по прежнему кривовато, но хоть со скоростями проблем нет. Выше что касается скорости - это я говорил про 2232D а не 2232H.

А у FTDI вроде нет проблемм с драйверами...

И эти драйвера умеют посылать туда аудиофайл с квитированием?
Хотя, D2 драйвера и можно использовать без переделки, но софт придется свой писать, а не медиаплеер использовать.

Можно пойти ещё по другому пути. Взять какой нить стандартный картридер и контроллером с ОЗУшкой эмулировать какую нить флешкарточку с простейшим интерфейсом и ФАТом.

Можно и так. Только зачем на мелкие файлы дробить? можно точно также квитирование сделать, выставлять "неготовность", лишь бы писюк по таймауту не отвалил (что скорее всего можно скорректировать).

А если влазить в писюк, то можно "карточку" не на ЮСБ а на IDE прицепить, т.е. "карточка" должна эмулировать ATAPI-устройство, что может быть еще проще.

[Alex5888]

...Можно пойти ещё по другому пути. Взять какой нить стандартный картридер и контроллером... Проге-плееру остаётся только дробить звуковые файлы на маленькие PCM файлики и кидать на "виртуальную флешку"..

Offтопик:
как всегда гениально.

[SergVKS]

Вы точно уверены? У техасских проблем с 176,4/192 нет.

Для 176,4/192 нужен HighSpeed USB, такие камни на Cortex-M3 есть только у Атмела, но там только девайс, так что флешку туда не вставишь.

[SashaNetrusov]

Можно и так. Только зачем на мелкие файлы дробить? можно точно также квитирование сделать, выставлять "неготовность", лишь бы писюк по таймауту не отвалил (что скорее всего можно скорректировать).

Это чтоб больших ОЗУшек не применять. Можно поочереди коммутировать на картридер две ОЗУшки. Пока контроллер из одной семплы передаёт в ЦАП в другую ПиСюк очередной файлик скидывает...

---------- Добавлено в 20:17 ---------- Предыдущее сообщение в 20:15 ----------

А если влазить в писюк, то можно "карточку" не на ЮСБ а на IDE прицепить, т.е. "карточка" должна эмулировать ATAPI-устройство, что может быть еще проще.

В писюк уже тремор есть... Реч о том что б нетбуки использовать...

---------- Добавлено в 20:21 ---------- Предыдущее сообщение в 20:17 ----------

Впрочем, в 2232H с этим в самом деле получше, фифо по прежнему кривовато, но хоть со скоростями проблем нет. Выше что касается скорости - это я говорил про 2232D а не 2232H.

Если скорости 2232H как преобразователя в КОМпорт хватает, то потоком можно управлять через сигнал готовности\неготовности принять очередные данные...

[Alex]

Это чтоб больших ОЗУшек не применять.

Не вижу связи с ОЗУшками.

Если скорости 2232H как преобразователя в КОМпорт хватает,

то остается только написать соответствуюющий софт для винды

[awtoap]

В общем, быстрее чем 64 кбайта/с мне надежно его использовать не удавалось, а вообще "работает" и быстрее.
Может в свежих версиях кристаллов уже исправили, но год назад было именно так. Мы долго протрахались

Я экспериментировал с FT245RL и мегой M8515 в режиме послал блок данных в МК и тут же принял блок. Так вот существенную роль играло количество инфы передаваемой за раз. При посылке за раз 10-30кб скорость обмена у меня состовляла порядка 54к/сек. Если брать блок размером в 64кб или меньше 10кб(больше дрова FTDI не позволяют), то скорость падала где-то до 30кб/сек. Если 4кб и меньше, то скорость существенно падала. Конечно тест тупо комп-МК без возврата данных я не проводил, но думаю скорость должна быть выше.

Сделать железо на USB с нормальным, FIFO, (глубоким а не как у FTDI) с квитированием и выходом I2S можно хотя бы на том проце, на котором оба обсуждаемых на форуме твердотельных плеера с USB-накопителей работают - на тексасовском ARM Cortex M3

Тут согласен с автором. Можно конечно и плисину впендюрить.

А вот с дровами будет хуже. Конечно можно попробовать взять SDK мелкомягких и что-то наваять. Где-то видел прогу которая уже делает обертку дров, только нужно написать нужные функции.

А так с FTDI без головняка придется писать свой проигрыватель, что в принципе не трудно. Взять готовую библу типа BASS (un4seen.com) c её кучей халявных плагинов и вперед.

[SashaNetrusov]

Не вижу связи с ОЗУшками.

ОЗУшки я предлагал при использовании картридера . Который будет писать не во флешкарту , а в ОЗУ. У некоторых флешкарт интерфейс практически схож с ОЗУ. Можно попробовать подключить через какую нить согласующую логику, отформатировать и посмотреть что в ОЗУшку записалось. Если ОЗУ пуста, то один и тот же файл наверняка в одни и те же адреса будет попадать...
Как я уже писал если коммутировать две ОЗУшки к картридеру поочереди, то можно без всякого квитирования обойтись. Писюк как увидел, что "виртуальная флешка" пустая так и кинул туда файл с одним и тем же названием и размером. Только содержимое обновляет каждый раз и всё. За то время как предыдущая в ЦАП пересчитывается та что к ридеру подключена за счёт большой скорости USB новым файлом уже заполнится. Обнулением "флешки" контроллер управляет...

[Alex]

У некоторых флешкарт интерфейс практически схож с ОЗУ.

У СF - интерфейс практически IDE, у остальных различные варианты одно и много битных последовательных интерфейсов, включая SPI.
ОЗУ с SPI мне известны, но вот чтобы в ОЗУ еще файловая система была.....

Как я уже писал если коммутировать две ОЗУшки к картридеру поочереди, то можно без всякого квитирования обойтись. Писюк как увидел, что "виртуальная флешка" пустая так и кинул туда

Ну то что ты описал - один из вариантов квитирования и есть

[SashaNetrusov]

ОЗУ с SPI мне известны, но вот чтобы в ОЗУ еще файловая система была.....

Подключить ОЗУ к картридеру и отформатировать. Файловая система в ней и появится. Или просто списать файловую систему с флешкарточки обращаясь к ней как к ОЗУшки по всем адресам последовательно. А потом её при включении однокристалкой и записывать в ОЗУшки...
Или если такой трюк не получится оставить флешкарточку и сделать так , чтоб по каким то адресам отвечала флешкарточка, а по каким то (тем что содержат информацию) информация записывалась в ОЗУ (ну и считывалась из ОЗУ соответственно). Некий перехватчик обращений придумать...

[awtoap]

Да не городите ерунды с картами! Это явный гимор. Проще (как выше писалось) взять ARM с I2S и USB на борту и запустить I2S в Slave режиме (это кстати более желательно). Пишем драйвер асио (это проще чем дрова винды ибо выглядит как обычный виндозный файл DLL) и выводим в ARM. Организовываем 2 буфера и поочередно выплевываем по мере опустошения. Таким образом получим легко 24 бит 96кГц. Если нужно 192кГц, то придется искать проц с USB HS, а это ARM9(так на вскидку) или та же любимая FT2232H (High Speed) и присандаливаем к ARM.

Можно попробовать и на TUSB3200A что-то сгородить, правда только 24/96.

[SashaNetrusov]

Да не городите ерунды с картами! Это явный гимор.

А в чём гимор? Подозреваю ,что есть карточки алгоритм работы которой ничем не отличается от ОЗУ. Запись в ячейки и чтение из ячеек и всё. А значит эмулируется ОЗУшкой. Остаётся подключить две ОЗУшки через мультиплексоры то к ридеру то к однокристалке попеременке и всё. И никакие драйвера вообще не нужны...

[SashaNetrusov]

Вот http://galc.ru/articles/?id=32 , например xD карточки не содержат в себе контроллера и скорость записи вполне приличная...

[energetik]

Да не городите ерунды с картами! Это явный гимор. Проще (как выше писалось) взять ARM с I2S и USB на борту и запустить I2S в Slave режиме (это кстати более желательно). Пишем драйвер асио (это проще чем дрова винды ибо выглядит как обычный виндозный файл DLL) и выводим в ARM. Организовываем 2 буфера и поочередно выплевываем по мере опустошения. Таким образом получим легко 24 бит 96кГц. Если нужно 192кГц, то придется искать проц с USB HS, а это ARM9(так на вскидку) или та же любимая FT2232H (High Speed) и присандаливаем к ARM.

Можно попробовать и на TUSB3200A что-то сгородить, правда только 24/96.

Очень верный ход мыслей.