Транспорт, ЦАП и усилитель NEO

[Chaa]

Пишу в форуме "Цифровые источники сигнала", так как все интересное в этой конструкции содержится в реализации транспорта, остальные части обычные, как у всех.

Предыстория в двух словах.
Усилители всегда делал с цифровым входом (SPDIF/TOSLINK), так как аналоговых источников у меня давно нет. В последний свой усилитель решил кроме обычных входов встроить медиаплеер на Raspberry Pi. Но этот проект превратился в долгострой, и давно пылится на полке.
Однажды в руки мне попался одноплатный компьютер NanoPi NEO Air. И я решил, используя наработки недоделанного проекта, сделать максимально простую конструкцию. Простую как в плане схемотехники, так и в плане механики. Были отброшены микроконтроллеры, индикация, переключение входов, релейный РГ (частично), защита АС, плавное включение, фрезеровка корпуса и т.п.

В плане упрощения механики было решено сделать почти все устройство на одной печатной плате, и применить круглые разъемы USB.
В качестве радиатора используется корпус вместе с дополнительным алюминиевым листом толщиной 6-10 мм. Такой лист можно получить из куска шинопровода, подходящего уголка или заказать из обрезков. Все вместе это позволяет обойтись только дрелью для доработки готового китайского корпуса.

Схема электрическая принципиальная:




В основе находится миникомпьютер NanoPi NEO Air (можно Core или Core2). Миникомпьютер может воспроизводить музыку с подключенных по USB
накопителей, с других устройств подключенных через Wi-Fi или Bluetooth, интернет-радиостанций. Миникомпьютер может выполнять цифровую обработку звука и многое другое. Управление всеми функциями также осуществляется миникомпьютером.

ЦАП выполнен на микросхеме PCM5122. Эта микросхема была выбрана потому, что может сама формировать сигналы бит- и вордклока из внешнего мастерклока для работы миникомпьютера в ведомом режиме. Ну и качество звука у нее вполне достойное.

Отличительной особенностью ЦАП является комбинированная регулировка громкости. То есть громкость регулируется как в цифровом виде в ЦАП, так и в аналоговом виде с помощью реле.
Такое решение позволяется получить регулирование громкости в диапазоне от 0 до -100 дБ с шагом в 0,5 дБ, используя всего 2 реле.

Небольшое уменьшение громкости (до -18 дБ) выполняется в микросхеме ЦАП. Это позволяет терять минимум разрядности ЦАП.

Используя регистр R2 (Analog Gain Control) и уменьшением громкости до 12 дБ можно добиться ослабления в 18 дБ с потерей до 2-х бит преобразователя, что при ENOB 18,3 позволяет всегда оставаться минимум с 16 разрядами.

Усилитель мощности выполнен на LM3886 по схеме упрощенного ZD-50 (без стабилизаторов питания).

Блок питания обычный.

Искажения померять не удалось, моя звуковая карта не показывает, все ниже -100 дБ.

На данный момент основная часть собрана и идет работа над драйвером и сборкой Volumio по наработкам Nikkov.

Чуть позже приведу в порядок документацию и выложу проект в KiCad и герберы.

[Alex]

Лично мне хочется выводить звук с телевизора, и для моего телевизора только один вариант - Bluetooth.

А по USB разве нельзя? Мой выводит.

[Chaa]

А по USB разве нельзя? Мой выводит.

У NanoPi NEO есть USB OTG порт, и на нем можно настроить UAC2 аудиоустройство. Но это, скорее всего, будет сложнее, чем завести Bluetooth.
Да и провод лишний будет.

[Alex]

У NanoPi NEO есть USB OTG порт,

Вроде как речь про телевизор шла, а не про Нео. И может ли Нео работать в режиме "UAC Device" я сомневаюсь. Я имел ввиду подключать USB-ЦАП к телевизору.

и на нем можно настроить UAC2 аудиоустройство. Но это, скорее всего, будет сложнее, чем завести Bluetooth.

Насколько помню, с блютусом на Нео есть некоторые проблемы с софтом типа Волумио и т.п.
И в любом случае, блютус по качеству звука и рядом не стоял с USB, т.к. в Блютусе ВСЕГДА лосси компрессия (хотя, для телевизора это наверное и не очень актуально).

[Nikkov]

Краткие итоги такие: формально все работает, но плохо. Запуск наплатного БТ на айр проблем не представляет, если знать комбинацию тулсов, DTS и параметров запуска. Работает эта комбинация. Я использовал вложенный hciattach из архива и собирал с этим же патчем Bluez из исходников - работают одинаково, devmem2 находил собранный. Blue-ALSA ставится из исходников, без всяких патчей, я собирал так:

../configure --disable-hcitop --enable-aac --enable-aptx --with-libopenaptx --enable-ofono --enable-msbc --with-alsaplugindir=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/alsa-lib

В результате айр, как приемник, работает, но с затыками звука и подвисаниями в терминале (в случае Volumio, на чистом Armbian вроде ситуация получше, и сбои реже, и подвисания терминала нет), хотя загрузка CPU не превышает процентов 25. Пробовал кодеки SBC, APTX, AAC, APTX-HD (это если собирать blue-alsa с --enable-aptx-hd), последний вообще не тянет, остальные периодически затыкаются.
Как источник, работает еще хуже, звук как азбука Морзе, пробовал на 2-х колонках, кодек выбирался SBC, а можно ли его поменять - пока не знаю.
Очень похоже, что скорости UART3 в 1500000 бит/с не хватает (хотя кодеки с потерями и по расчетам хватать должно), а больше установить нельзя, без смены клока все шины, на которой сидит вся периферия.

---------- Сообщение добавлено 16:29 ---------- Предыдущее сообщение было 16:26 ----------

И может ли Нео работать в режиме "UAC Device" я сомневаюсь.

Теоретически может, а насколько это применимо на практике - мне пока не очень понятно

[Alex]

Теоретически может, а

А я там не понял:

usb audio device в сборке под neo+2 включается вот так:
modprobe usb_f_uac2
modprobe usb_g_audio
в итоге вывод aplay -D hw:2,0 не обрадовал
единственный доступный формат у устройства: частота 48 кГц, 16 бит, стерео

Если это UAC2, почему только 48/16?
Если это девайс, причем тут "вывод" ?

[Nikkov]

Имелся в виду вывод команды aplay на экран. А по поводу всего остального, я же писал - надо ещё разбираться.
Почитал внимательней, что там написано, да, это не про то. Но про возможность прикидываться usb audio device я читал в другом месте.

[Alex]

Имелось ввиду - чтобы Нео прикидывалось звуковой картой на одном USB-порту (девайс). и выдавало звук на другой USB-порт (хост), или в I2S.

[Nikkov]

Имелось ввиду - чтобы Нео прикидывалось звуковой картой на одном USB-порту (девайс). и выдавало звук на другой USB-порт (хост), или в I2S.

Да, всё верно, например, на малине

[ass77]

Как источник, работает еще хуже, звук как азбука Морзе, пробовал на 2-х колонках, кодек выбирался SBC, а можно ли его поменять - пока не знаю.
Очень похоже, что скорости UART3 в 1500000 бит/с не хватает (хотя кодеки с потерями и по расчетам хватать должно), а больше установить нельзя, без смены клока все шины, на которой сидит вся периферия.

У SBC битрейт 345К максимум, а самый жрущий трафик это ldac с 900К, так что проблема скорее всего не в пропускной способности.
А что скармливали при выводе с нео? SBC только 44/48 - 16 понимает.

[kvnik]

Имелось ввиду - чтобы Нео прикидывалось звуковой картой

Offтопик:
спасибо Nikkov за наводку.
Это оказывается давно в ядре есть
config USB_CONFIGFS_F_UAC2
bool "Audio Class 2.0"
depends on USB_CONFIGFS
depends on SND
select USB_LIBCOMPOSITE
select SND_PCM
select USB_U_AUDIO
select USB_F_UAC2
help
This Audio function is compatible with USB Audio Class
specification 2.0. It implements 1 AudioControl interface,
1 AudioStreaming Interface each for USB-OUT and USB-IN.
This driver doesn*t expect any real Audio codec to be present
on the device - the audio streams are simply sinked to and
sourced from a virtual ALSA sound card created. The user-space
application may choose to do whatever it wants with the data
received from the USB Host and choose to provide whatever it
wants as audio data to the USB Host.

[Nikkov]

У SBC битрейт 345К максимум, а самый жрущий трафик это ldac с 900К, так что проблема скорее всего не в пропускной способности.
А что скармливали при выводе с нео? SBC только 44/48 - 16 понимает.

Да, согласен, что скорости должно хватать, но пока ничего другого в голову не приходит. Причем то, что SBC, что AAC, что AptX, с телефона работают примерно одинаково, тоже косвенно говорит о том, что скорость, наверное, не виновата.
Играл 44100 16 бит с sd-карты

[ass77]

[QUOTE=Nikkov;2983156] косвенно говорит о том, что скорость, наверное, не виновата.
Больше похоже на кривую реализацию A2DP в драйверах модуля.

[Nikkov]

Больше похоже на кривую реализацию A2DP в драйверах модуля.

Собранное 1 в 1, но с внешним USB-BT адаптером, работает нормально, что на вход (проверил до AptxHD включительно), что на выход. Не знаю, насколько специфична реализация именно A2DP в драйверах модулей, что такая глобальная разница.

[Chaa]

Краткие итоги такие: формально все работает, но плохо.

Попробовал Bluetooth на оригинальном образе от FriendlyArm, который nanopi-neo-air_sd_friendlycore-focal_4.14_armhf_20210618.img. Все то же самое, звук постоянно затыкается.

Пробовал отключать WiFi на время работы Bluetooth (ifconfig wlan0 down), говорят, что это помогает в Raspberry Pi. Не помогло. Похоже, единственный вариант это использовать внешний Bluetooth адаптер.

[Chaa]

Купил в местном магазине USB-адаптер TP-Link UB400. Заработал сразу же. С ним все играет хорошо. Пробовал с телефона на андроиде и с телевизора Samsung.

Для телевизора уменьшил размер буфера до 200 мс (меньше не дает, --pcm-buffer-time=200000), иначе звук заметно отстает от картинки. С таким буфером отставание на глаз почти не заметно, и заиканий тоже нет.

Единственный недостаток - занимает USB разъем. Придется заменить на двойной, типа такого:


Еще заметил, что в NanoPi NEO Air, когда включен встроенный Bluetooth, то и WiFi начинает подтормаживать. Поэтому встроенный Bluetooth лучше вообще не трогать.

[ass77]

Еще заметил, что в NanoPi NEO Air, когда включен встроенный Bluetooth, то и WiFi начинает подтормаживать.

Что косвенно подтверждает кривизну драйверов. В других приложениях broadcom 43430 работает отлично.

[Chaa]

Что косвенно подтверждает кривизну драйверов. В других приложениях broadcom 43430 работает отлично.

Там в драйверах особо и накосячить негде, почти все они стандартные. Загрузка фирмваре только своя, но она и работает один раз при старте. Кстати, проблема с тем, что WiFi мешает работе Bluetooth, есть также в Raspberry Pi, там тоже модуль на broadcom (CYW43455).

В NanoPi используется другой модуль AP6212 на базе чипа broadcom, поэтому и разработчики модуля тоже могли накосячить в RF части.

[Chaa]

Драйвера под Armbian 21.08 для сборки Volumio.

Порядок сборки в посте #20.

Собранный образ:
https://disk.yandex.ru/d/dF3-ueo6pxcIJQ

Offтопик:
nabiullin, у вас места в личке нет, не могу отправить сообщение.

[Chaa]

Собрал пакет с bluealsa. Это нужно для того, чтобы устройство с Volumio было видно как Bluetooth-колонку (A2DP Sink), и на него можно было выводить звук с телефона/планшета/телевизора и т.п.

Порядок установки такой:

sudo apt-get install bluez libsbc1 libbluetooth3 libfdk-aac0
sudo dpkg -i bluez-alsa-utils_3.0.0-1_armhf.deb

Для того, чтобы при загрузке автоматически включались Bluetooth-адаптеры, в файле /etc/bluetooth/main.conf устанавливаем:

[Policy]
AutoEnable=true

Полезно в файле /etc/bluetooth/main.conf поправить класс устройства, у меня без этой строки телевизор не видит Volumio:

[General]
Class = 0x200400

Подключаем Bluetooth-адаптер и перезагружаемся. Устройство видно в течении 5 минут после перезагрузки (задается в DiscoverableTimeout).
Громкость аппаратно регулируется (AVCTP) только с iPhone, возможно и в самых новых андроидах будет работать. Это общая проблема между bluez и андроидом.

Пакет собран на базе одноименного пакета из нового Debian и этой инструкции: https://gist.github.com/Pindar/e259b...f5f1fbcb11bfc1, немного адаптирован под реалии Volumio.

[Nikkov]

Это нужно для того, чтобы устройство с Volumio было видно как Bluetooth-колонку (A2DP Sink), и на него можно было выводить звук с телефона/планшета/телевизора и т.п.

А как это сочетается самой Volumio? Как Volumio и Bluetooth делят выход?