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.

[Оллема]

Там еще библиотека обновляется говорят дооолгооо... Что то бы совсем простое, как сиди плейер.

[ass77]

Мечтаю Trackpoint USB прикрутить и экран побольше, 3 дюйма с моим зрением не очень
зы. Родной экранчик нарядно стоит, думаю, пальцем в экран тыкать так себе идея.

Зачем, если все управление и отображение дистанционное на телефоне/планшете? В этом собственно весь смысл этого проекта. Не нужны сетевые возможности, поднимите просто на волумио точку доступа для управления

[Alex]

Зачем, если все управление и отображение дистанционное на телефоне/планшете?

Неужели кому-то это удобно?!

[Chaa]

Неужели кому-то это удобно?!

Возможно дело привычки, но мне достаточно удобно. Телефон ведь, обычно, всегда где-то рядом.
Чтобы порыться в фонотеке не нужно вставать с дивана.
У меня сейчас примерно как на фото, только аппарат внутри ящика. То есть его вообще не видно.

[ass77]

Неужели кому-то это удобно?!

Очень удобно. Воспринимайте телефон просто как пульт с возможностью не ломать глаза, при поиске композиций/плэйлистов в фонотеке.
Мне идея размещения экрана в пульте понравилась еще во времена появления TEAC WAP-серии. Не нужно пялиться в микроэкран проигрывателя, подключать бандуру в виде монитора/телевизора.

[Russ3000]

Телефон и планшет то никто не отнимает, хочется управления на месте установки. Подключил к малине УСБ коробочку с полтерабайтным винтом и музыкой, ищет быстро, играет прилично, жрет мало Только образы ISO пока не играет.

[Alex]

Очень удобно. Воспринимайте телефон просто как пульт с возможностью не ломать глаза, при поиске композиций/плэйлистов в фонотеке.

Соглашусь, если для этого будет "выделенный телефон"
Без ввода кода при вводе из слипа и с постотнно щапущенной программой для управления музыкой на экране.

А с обычным - вывести из слипа, ввести код, вызвать программу, если он не сверху, да ну нафиг.

Да и экранчик не сильно большой. Вот небольшой планшет был бы удобен, я думал мини-айпад использовать, но не знаю как ему отшибить запрос кода.

---------- Сообщение добавлено 12:49 ---------- Предыдущее сообщение было 12:48 ----------

Мне идея размещения экрана в пульте понравилась еще во времена п

Я не против экрана в пульте, я совсем про другое - см. выше.

[Оллема]

Мне больше импонирует пользование проигрывателем как средством воспроизведения отобранных альбомов, а не как мегатонной свалкой музыкальных произведений всего Земного шара. Соответственно, подошел, вставил включил, получил удовольствие. А рыться в файлопомойке - для этого и ноут имеется. Экран на проигрывателе можно и больше телефонного поставить.

Похоже придется свою сборку запиливать.

[s.rais]

У меня сейчас примерно как на фото, только аппарат внутри ящика.

WiFi ловит через алюминиевый корпус?

[Chaa]

WiFi ловит через алюминиевый корпус?

Там сзади внешняя антенна. Внутри NanoPi NEO Air, подробнее: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=87414

[ass77]

думал мини-айпад использовать, но не знаю как ему отшибить запрос кода

Запрос кода в настройках отключается, автоблокировка тоже (правда не знаю насколько батарейки в таком режиме хватит)
Автоблокировка в настройках "Экран и яркость"
Код в "Face ID и код-пароль" (это в новых, в старых иосах название похожее) - выключить код-пароль

[Alex]

Автоблокировка - да, но где код отшибить - не нашел.
ИОС старый, 9-чего-то-там.

[Оллема]

Да, давайте тут телефоны обсуждать. Заболтать тему, это так привычно?

[Chaa]

Пришли печатные платы. Детали пока в пути - из Шэньчжэня поехали в Германию, сейчас в Эстонии.


Разъемы попали на свои места, это уже хорошо.

[Chaa]

Возникла небольшая заминка - китайский генератор на 24,576 МГц отказался работать. Долго все проверял и перепаивал - не помогло. В итоге поставил генераторы Kyocera KC3225K.
Итого, стабилизаторы +3,3 В работают, генераторы генерируют, буду ставить AK4490.

[maxssau]

а какой DC-DC и на какой частоте работает? Не помешали бы пара стабилизаторов, рипплы от DC-DC приличные

[Chaa]

а какой DC-DC и на какой частоте работает? Не помешали бы пара стабилизаторов, рипплы от DC-DC приличные

Mornsun A0512S-2WR2. Работает на 100 кГц.

О стабилизаторах думал, но потом решил поставить RC-цепочки, не хотелось усложнять.
Мыслил примерно так: ESR электролита 0,028 Ом на 100 кГц обещают в даташите, вместе с резистором в 4,7 Ома должны ослабить пульсации примерно в 150 раз. У ОУ PSRR примерно 60 дБ на 100кГц, еще ослабит пульсации. Все вместе должно быть достаточно.

Плюс, электролиты будут давать ток ОУ для работы на наушники.

Как получится на практике - буду измерять.

[Chaa]

Нашел две ошибки, одну исправил, на вторую забил.
По результатам цифровая часть заработала. Перехожу к написанию драйверов.

[maxssau]

управляется в soft режиме? в теории можно было бы сделать и в HW режиме, просто сбрасывая ЦАП при смене семплрейта.

[Chaa]

управляется в soft режиме? в теории можно было бы сделать и в HW режиме, просто сбрасывая ЦАП при смене семплрейта.

Да, управляется по I2C. Он все равно уже есть, поэтому не вижу смысла его не использовать. Плюс регулировка громкости необходима если подключать наушники.