ЦАП для Raspberry Pi на AK4490

[Chaa]

Как известно, для работы AK4490 требуется мастерклок, который из Raspberry Pi не выводится. Поэтому нельзя просто подключить AK4490 к Raspberry Pi. Для решения проблемы есть два пути: 1) восстановление мастерклока из битклока с помощью PLL или 2) использование отдельного генератора и работа Raspberry Pi в ведомом режиме.

Восстановленный мастерклок уступает по качеству нормальному генератору, плюс к тому же битклок у Raspberry Pi для частот кратных 44,1 кГц тоже не очень хороший. Правильно будет использовать отдельный генератор и Raspberry Pi в ведомом режиме.

Здесь возникает следующая проблема: AK4490, в отличие от ES9018 и других, не умеет быть мастером I2S шины. Поэтому необходимо применение дополнительных микросхем, которые были бы мастером I2S, вроде WM8804, PCM5122 или ПЛИС.

И тут один японский радиолюбитель предложил интересный способ: Часть 1, Часть 2.

Суть такова:

1. Подаем мастерклок (MCLK) 22,5792/24,576 МГц на вход битклока (BCLK). Получается, MCLK = BCLK.
2. Генерируем вордклок (LRCLK) на основе битклока (BCLK) в Raspberry Pi. Для чего переводим интерфейс I2S в режим SND_SOC_DAIFMT_CBM_CFS (codec clk master & frame slave).
3. Устанавливаем размер фрейма (BCLK ratio) в зависимости от текущей частоты дискретизации потока, например для 44,1 кГц это будет 512,
   для 88,2 кГц будет 256, для 176,4 кГц будет 128, и для 352,8 кГц будет, как и должно быть, 64.
   Соответственно, частота вордклока (LRCLK) станет равной частоте дискретизации.

Получается, что для 44,1 кГц ЦАП работает в таком режиме:
MCLK = BCLK = 22,5792 Мгц, LRCLK = 44,1 кГц, SDATA передает 512 бит данных.

Казалось бы, что это неправильно и возникнут проблемы с работой цифрового фильтра, но, как пишет японец, все работает корректно. По всей видимости это связано с тем, что битклок используется только для загрузки входных регистров и дальше в работе не участвует.

Также, при внимательном прочтении на это нашлось указание в даташите: для режима 7 "32-bit I2S compatible" вход BCLK больше или равен 64fs.



В общем, решил сделать для своего Raspberry Pi 4 ЦАП по этому принципу.
ЦАП предназначен в основном для работы на наушники и делается под такой корпус:



Для того, чтобы несколько уменьшить помехи, решил уменьшить частоту данных в длинных линиях BCLK, SDATA. Для чего поделил мастерклок на 2.

Схема электрическая принципиальная:



Печатная плата прорабатывается. Пока не удается уложиться в обычный размер 65x56 мм с SMD размера 0805.
Увеличивать плату очень не хочется, так как в увеличенном размере (85x56 мм) плату придется приподнять над разъемами Ethernet/USB, после чего нужно будет ставить разъемы RCA/наушники необычным образом, чтобы они попали в отверстия корпуса.

Проект открытый, все чертежи и исходный код драйверов выложу, когда все заработает.

Конструктивная критика приветствуется, особенно в аналоговой части.

[Alex]

Вы еще не видели, что продают, чтобы эту сетевую грязь убрать.

Видел
Я и сетевые (в смысле 230в а не эзернет) шнурки по $5000 видел, и чё?

[maxssau]

Offтопик:

Вот что-то на подобии такого поставлю: https://zvukomaniya.ru/audiofilskij-...aspberry-pi-4/

цапа на es9023 за 40к это сильно

[Alex]

Вначале покупают вот это:
https://www.pult.ru/product/filtr--i...-ipurifier-3-b

Ой, у меня попроще: https://www.altor.co/products/test-e...t/usb-isolator

А потом еще вот такой сата кабель для SSD
https://pvd-audio.com/sata-silver/

Да ладно там, SATA-кабель, как насчет удифилистических эзернет-свитчей и вайфай-роутеров?

Тут недавно на другом форуме, один товарись жирно обделался - он все пел песни что плееры, диски, флешки, NAS-ы - это все фигня. "Настоящий звукъ" он сумел получить только со стрима (Тидла), через сетевой плеер (Тик кажется).
Но толко по вайыаю, никаких эзернетов, и толко после того, как он поставил сетевые шнурки а килобаксы, и самой главное - никаких витых пар на входе интернета! Это самое главное!
Запомните это момент - только коаксиал!

Я мягко поинтересовался - а как насчет оптики?
(Мне только апгрейд оптики сделали, скорость подняли до 2.5 гига., оно мне нафиг не надо и одного с головой хватало, но если сами предлагают, причем за те-же деньги?)

На что он распелся, что "оптика это вообще прекрасно".
Но после моего вопроса: "если он так прекрасно. чего-ж с ваших этих "тидлов" звук такой говеный?", начал блеять что-то не внятное. В дальнейшем он тему входного шнурка не трогает, но про сетевые килобаксовые "Теслы" - поет постоянно.

[Greenwood]

цапа на es9023 за 40к это сильно

Я про блок питания)

[bepo]

Тут недавно на другом форуме, один товарись жирно обделался - он все пел песни что плееры, диски, флешки, NAS-ы - это все фигня. "Настоящий звукъ" он сумел получить только со стрима (Тидла), через сетевой плеер

Ерунда полная. В хорошей системе слышно, что файлы лучше звучат, чем любые стриминговые сервисы. Даже упомянутый тут Борзенков сравнивал и говорил, что стриминг курит, перед цифровыми аудиофайлами с хорошим битрейдом.

[Greenwood]

Йокту с АПлеером ставьте, и всё.

Что такое Йокту?

[Alex]

Я ссылки на АПлеер давал, Вы их даже не смотрели.
Больше никаких давать не буду.

P.S. И вообще абсолютно все что Вам тут на форуме писали, Вы пропускали мимо ушей. Полагаю что дальнейшая трата ресурса клавиатуры бессмысленан.

[bepo]

Выход ЦАПа используется как балансный - это, мягко говоря, неправильно.

Вот тут есть его измерения (XLR) Outputs и (RCA) Outputs, если интересно.
https://www.audionirvana.org/forum/m...c-and-streamer

[ass77]

Так я и не собирался туда ставить копеечный импульсный блок питания.

Так разработчики малины уже понаставили их и без вас. От 5 вольт, которые вы собираетесь подавать от супер БП, ну разве что питание на usb пойдет, все остальные напряжения от встроенных импульсных стабилизаторов.

[Greenwood]

Я ссылки на АПлеер давал, Вы их даже не смотрели.

Сорри, пропустил случайно видать.

Так разработчики малины уже понаставили их и без вас. От 5 вольт, которые вы собираетесь подавать от супер БП, ну разве что питание на usb пойдет, все остальные напряжения от встроенных импульсных стабилизаторов.

Так и что теперь не будет толку, если они будут питаться от хорошего не импульсного БП?
На материнской плате ПК есть тоже встроенные импульсные стабилизаторы???
_____________________________

Вот те на, искал SATA, а оказалось, что есть плата расширения для Raspberry Pi CM4 с разъемом M2 и возможностью подключить даже NVMe.
Правда непонятно, распознает ли M2 разъем ПО от Volumio.
Или тут получается, что у Raspberry есть во внутренней памяти свое собственное ПО или БИОС, которое распознает эти дополнительные устройства? А на флшку мы устанавливает Volumio или другое ПО, как дополнительное? Объясните, кто в курсе.

[Chaa]

Вот тут есть его измерения (XLR) Outputs и (RCA) Outputs, если интересно.
https://www.audionirvana.org/forum/m...c-and-streamer

Про кривой выход это я про первый на AK4493 писал.
Который на PCM1794 в аналоговой части сделан вроде нормально. Если конечно в своей "Proprietary filtering topology" чего-нибудь не накосячили.

Так я и не собирался туда ставить копеечный импульсный блок питания.
Вот что-то на подобии такого поставлю: https://zvukomaniya.ru/audiofilskij-...aspberry-pi-4/

В первом сообщении темы есть ссылка, где популярно и с картинками объясняют, почему плохо использовать Raspberry Pi в качестве мастера, что такое fractional divider и все такое.

Если совсем просто - у современных ЦАП основным сигналом, определяющим качество преобразования из цифры в аналог, является мастерклок. Когда вы получаете мастерклок с помощью PLL из очень кривого битклока от блока некратного деления, у вас начинает влиять все - от блока питания и температуры окружающей среды до фазы луны.

Здесь и начинаются поиски звука аудиофилами - меняют блоки питания, ставят разные сборки линукса, флэшки подбирают, разный WiFi и стриминг пробуют. И все влияет. Занять себя можно надолго.

Но есть и инженерное решение. Оно простое, но крайне редко применяется: не использовать Raspberry Pi в качестве мастера. Вместо этого поставить хороший генератор непосредственно возле микросхемы ЦАП, запитать от отдельного малошумящего стабилизатора, соединить со входом мастеклока максимально коротким путем. А потом подать на Raspberry Pi сигналы через гальваническую развязку и забыть про все проблемы с этим микрокомпьютером. Будет совершенно неважно как и чем его питать, что там работает и откуда он свои файлы берет.

Из всех ЦАПов, на которые тут приводили ссылки последние несколько страниц, так не сделано ни в одном.

Пожалуй, только у Alex-а сделано нормально, но у него с USB входом. Хотя с точки зрения обычного пользователя так даже лучше - воткнул и работает (в линуксе).

[ass77]

Вот те на, искал SATA, а оказалось, что есть плата расширения для Raspberry Pi CM4 с разъемом M2 и возможностью подключить даже NVMe.

Надо же, наличие sata оказалось не таким уж принципиальным. Глядишь, со временем дойдет, что интерфейс подключения накопителя в случае плеера не имеет абсолютно никакого значения, будь то sata, usb или m2, а думать нужно совсем о другом.

[Alex]

В первом сообщении темы есть ссылка, где популярно и с картинками объясняют, почему плохо использовать Raspberry Pi в качестве мастера, что такое fractional divider и все такое.

Тут как в том анекдоте - "чукча не читатель, чукча - писатель!".
Товаришь заофтопил несколько тем своим САТА, но за два года что он на форуме - не удосужился просто походить по нему и почитать. Ну хотя бы то, что относится к этой тематике. Чтобы не задавать вопроссов, типа "кто такой Игорь, делающий платки для своего АПлеера".
Про I2S и ее тактирование, особенно в приложении к одноплатным компам, тут масса информации была.
Сюда: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=64369 я так понимаю, он тем более не заглядывал, зато прошерстил весь Youtube.
Правда непонятно, как он не заметил что на плате его любимого Аудиорендера, стоит импульсных источников питания еще болше чем на любом RaspberryPI. А три трансформатора, там скорее всего по причине использования стандартных трансов с PrivateLabel, вместо одного заказного, плюс три мелких по высоте и вобще компоновке там явно станул лучше чем один большой, (а тем более высокий). Кстати, я в некоторых топовых моделях тоже был вынужден, хотя это и дороже, перейти на три, а то и четыре отдельных стандартных серийных трансформатора с двумя вторичками каждый, вместо одного заказного с восемью вторичками.

Из всех ЦАПов, на которые тут приводили ссылки последние несколько страниц, так не сделано ни в одном.

Из этих ссылок - да, но тут на форуме публиковались платки с которыми получается именно так.
Я только не помню - как при этом с DSD?

Пожалуй, только у Alex-а сделано нормально, но у него с USB входом.

Не только, есть и с спдифом/оптикой. Но в отличие от них, в некторых USB многоканальный (до 7.1), чего насколько я помню, малинка еще не научилась.

[Chaa]

Я только не помню - как при этом с DSD?

Только DoP, максимум DSD128.

Лично я считаю, что DSD не очень нужно. А если вдруг очень захочется, всегда можно сконвертировать в PCM.

Как-то искал музыку в разных хайрез форматах, нужно было для тестирования ЦАПа. Начал с рутрекера. И был очень удивлен небольшим количеством хайрез релизов. В основном там оцифровки пластинок.

То есть даже обычный хайрез довольно редок, буквально единичные группы/исполнители могут себе позволить. А DSD, который не SACD, вообще редкость.

Но в отличие от них, в некторых USB многоканальный (до 7.1), чего насколько я помню, малинка еще не научилась.

SoC умеет TDM. А вот дальше уже драйвер нужен.
Сам не пробовал, но где-то видел 4-х канальные ЦАПы на паре PCM5122.

[Greenwood]

Но есть и инженерное решение. Оно простое, но крайне редко применяется: не использовать Raspberry Pi в качестве мастера. Вместо этого поставить хороший генератор непосредственно возле микросхемы ЦАП, запитать от отдельного малошумящего стабилизатора, соединить со входом мастеклока максимально коротким путем.

Ага, немного понятно.
А есть дополнительные "шляпы" которые это делают?
Или под это уже нужен другой конструктив ЦАПа?
Или вообще платы ЦАПа с которыми Raspberry Pi не используется в качестве мастера?

Правда непонятно, как он не заметил что на плате его любимого Аудиорендера, стоит импульсных источников питания еще болше чем на любом RaspberryPI

А вы смотрели устройства Aurender?
Даже если там и есть импульсное питание, не уверен, что оно питает компоненты отвечающие за транспортировку цифры.

Надо же, наличие sata оказалось не таким уж принципиальным.

Где вы это прочли в моих сообщениях?
Он остается принципиальным и единственной ему альтернативой выступает M2 с поддержкой NVMe.

[Alex]

Только DoP, максимум DSD128.

По I2S? А по USB хоть нейтив есть, или тое только DoP?

Лично я считаю, что DSD не очень нужно.

Кому как.

А DSD, который не SACD, вообще редкость.

Редкость, а SACD недостаточно? К сожалению с кончиной DVD-A....

А вы смотрели устройства Aurender?

Разумееется.

не уверен, что оно питает компоненты отвечающие за транспортировку цифры.

Аналог?

[Greenwood]

Разумееется.

Ну тогда вы должны были знать, что у него на борту один SSD выступает в качестве хранилища и только второй непосрественно занимается передачей цифры на ЦАП (типа кэширующий).
То есть любые данные (со стримингов, с USB, даже с внутреннего хранилища) попадают на второй SSD и только потом отправляются в ЦАп неведомыми мне путями.
Считаете, что импульсом питается именно этот самый ответственный SSD?

Аналог?

Скорее дисплей и светодиоды)

[Chaa]

По I2S? А по USB хоть нейтив есть, или тое только DoP?

Так ведь обычный линукс, есть все то же, что и в линуксе для больших компьютеров. И Native, и DoP.
Лучше конечно у Igor_A спросить, он точно знает и о проблемах.

[ass77]

единственной ему альтернативой выступает M2 с поддержкой NVMe.

И конечно же у этого есть причина? Ну кроме того, что «мне так хочется».

---------- Сообщение добавлено 14:37 ---------- Предыдущее сообщение было 14:32 ----------

Считаете, что импульсом питается именно этот самый ответственный SSD?

С вероятностью 99,9999% по питанию «ответственный» с безответственным параллельно подключеы.
Про кэш ssd вообще гениально как лохов разводят.

[Alex]

То есть любые данные (со стримингов, с USB, даже с внутреннего хранилища) попадают на второй SSD и только потом отправляются в ЦАп неведомыми мне путями.

Вот именно что "неведомыми", поэтому пояснять в чем Ваши заблуждения - совершенно бессмысленно.
Коненчо если на плате стоит импульсник, питающий светодиоды на морде, то помехи от него ну никак не влияют на остальные цифровые, а тем более аналоговые цепи....

Не, я пожалуй самовыпилюсь из этого обсуждения.