USB аудио транспорт York Pico

[eclipsevl]

Для моих проектов мне требовался USB транспорт для вывода звука и еще один канал для управления устройством. Например, для управления DSP.

В прошлый раз я решил эту задачу с использованием USB хаба и USB to Serial конвертера. Таким образом, из 3 чипов собирался нужный мне интерфейс:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=87081

Попытка объединить все в одном чипе была с проектом от maxssau на XMOS. Тоже рабочее решение, но большая проблема с доступностью чипов, особенно в нужном корпусе.

Таким образом вариант развития транспорта на pic32mz показался мне самым логичным. Первый прототип модуля был основан на проекте Алексея: по схемотехнике он практически полностью повторял оригинальный проект и был рассчитан на вывод двухканального аудио, плюс последовательный интерфейс. В процессе тестирования прошивки на основе оригинального исходного кода было выявлено несколько проблем при работе в разных ОС. Также не был до конца реализован последовательный порт.
Свою версию прошивки с исправлениями я выкладывал в оригинальной теме и на гитхаб: https://github.com/eclipsevl/york_pic32mz_uac2_osfw/

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post3173229

После этого продолжил работу над нужными мне функциями. И понеслось Были реализованы:
1. Бутлоадер. Необходим для обновления прошивки по USB, без программатора.
2. Гибкая конфигурация устройства с помощью утилиты для ПК (она же используется для обновления прошивки)
3. HID интерфейс для передачи служебной информации и конфигурации устройства. Изначально я планировал использовать последовательный порт, но HID подходит куда лучше.
4. Последовательный интефейс, может быть включен опционально.
5. Различные дополнительные варианты вывода аудио: s/pdif, 8 канальный tdm, двойной i2s (для использования некоторых ЦАП поканально в моно режиме)
6. Различные варианты тактирования: генераторы модуля, внешний клок (слейв режим), тактирование от внутренней PLL.
7. I2C порт и библиотека для интеграции с SigmaStudio: для одновременного ввода/вывода аудио и программирования DSP ADAU.

Последнее на данный момент является уникальной комбинацией и удачно вписывается в проекты DSP: https://www.diyaudio.com/community/t...6#post-7522832

Утилита для конфигурации и обновлентя прошивки выглядит так:

Настройка имени устройства и PID/VID

Аудио интерфейс:

Возможности на данный момент:
1. Ввод до 2 каналов PCM, до 192кГц (384кГц при внешнем тактировании 1024fs)
2. Вывод 2 каналов PCM, до 192кГц
(384кГц при внешнем тактировании)
3. Вывод 8 каналов в режиме TDM8 (до 96кГц, при тактировании от PLL)
4. Вывод 2 каналов S/PDIF, до 192кГц при тактировании от PLL


Ну и конечно в самом простом варианте этот модуль может работать аналогично Аманеро, в слейв или мастер режиме.
DSD еще не тестировал.

Фото модуля, вторая версия.

Дополнительный 4 пиновый разъем может быть конфигурирован как i2c/uart/gpio, также используется для принудительного входа в бутлоадер (в случае неудачного обновления ПО).

Доступен в двух вариантах: USB-C и USB-B. Сам транспорт довольно компактен: уместится на площади около 2х2 см - некоторым важно для интеграции в другие устройства.

Сейчас партия едет с производства в РФ, как будут готовы - повешу объявление в толкучке. Ну и документацию тоже нужно написать

Эту тему создаю для обсуждения/обратной связи.

P.S. выражаю огромную благодарность:
1. Алексею Dortonyan за публикацию проекта. Его работа легла в основу и без нее этот проект никогда бы не состоялся
2. Всем бета-тестерам первой версии

[hippo64]

Алексею Dortonyan за публикацию проекта.

Леша вообще орел

повешу объявление в толкучке.

ждем-с

[dortonyan]

eclipsevl, классный проект!
Красиво, компактно, и главное - с возможностью ввода, который днем с огнем не сыщешь.
А зачем пустое место между mcu и выходным разъемом? Для совместимости с аманерой?
На пустое место напрашивается еще плисина какая-нить.

3. Вывод 8 каналов в режиме TDM8 (до 96кГц, при тактировании от PLL)

А почему не 4-мя I2S модулями? Из-за того, что один занят под вход?
По идее можно было какой-нить дискретной логикой мультиплексировать один I2S на вход и на выход.

4. Вывод 2 каналов S/PDIF, до 192кГц при тактировании от PLL

Реализован на SPI модуле?

[maxssau]

ооо, шикарно!

п.с. я окончательно на CT7601 подсел

[eclipsevl]

eclipsevl, классный проект!
Красиво, компактно, и главное - с возможностью ввода, который днем с огнем не сыщешь.

Спасибо!

А зачем пустое место между mcu и выходным разъемом? Для совместимости с аманерой?
На пустое место напрашивается еще плисина какая-нить.

Да, исключительно для совместимости. ПЛИС не ставил т.к. особой необходимости для большинства режимов нет, хотелось сделать на одном корпусе - так дешевле.

А почему не 4-мя I2S модулями? Из-за того, что один занят под вход?
По идее можно было какой-нить дискретной логикой мультиплексировать один I2S на вход и на выход.

Опять же из-за совместимости с Аманерой: для проектов с ADAU. У меня есть проект усилителя с адау с местом под аманеро, плюс проекты FreeDSP. Там железо уже существует, такой модуль позволяет сделать апгдейд для многоканального ввода с ПК.

I2S могут быть назначены как угодно, с этим проблем нет. Но я вывел только два полноценных, еще один можно вывести на IO разъем - 3 максимум.
Возможно для следующей версии сделаю с выводом 4 i2s и плис, уже не в формате аманеро.

Реализован на SPI модуле?

Да, конечно

ооо, шикарно!

п.с. я окончательно на CT7601 подсел

Спасибо! Пора слезать

[Serg138]

eclipsevl, I2S RJ будет? А внешний клок 768fs возможен?

[dortonyan]

Serg138, на "голом" пике (без ПЛИС) не получится. Там I2S модули не умеют выдавать 48-битные фреймы.

Да, конечно

Понял, спасибо.
Тоже обдумывал такой вариант, но не был уверен что на пике такое возможно.
А SPDIF вход сделать не прикидывали? По идее на уарте можно что-то сообразить. И дополнить его FIFO.

Вывод отдельными потоками под параллельные ЦАП с округлением под 16, 18, 20 бит не планируете?
Вроде как для этого можно так же обойтись без плисины: сделать вывод на тех же сигналах, что для DSD (тоже два потока данных впараллель).

Возможно для следующей версии сделаю с выводом 4 i2s и плис, уже не в формате аманеро.

Вообще для плисины много места не нужно. Если использовать lattice ice40 или gowin в qfn корпусах, то все компактно и "на глаз" должно поместиться в текущий габарит.
Единственное, что возможно придется переделать аманеровскую распиновку: добавить сигналов и земляных пинов.
Кстати, обмен данными с плисиной можно сделать через какой-нить параллельный интерфейс (в пике есть какой-то модуль PMP). И передавать данные сразу байтами, а в плисине уже разбирать на потоки.
Тогда кол-во потоков данных в обе стороны будет ограничено только кол-вом пинов fpga и пропускной способностью UAC2.

[eclipsevl]

eclipsevl, I2S RJ будет? А внешний клок 768fs возможен?

RJ64 или RJ48?

[Alex]

RJ64 или RJ48?

Тут все конечно поняли о чем речь, но даавайте все-же придерживаться общепринятой терминологии.

P.S. За девайc - 5, не, 6!

[eclipsevl]

Serg138, на "голом" пике (без ПЛИС) не получится. Там I2S модули не умеют выдавать 48-битные фреймы.

Думаю что получится, попробую.

Тут все конечно поняли о чем речь, но даавайте все-же придерживаться общепринятой терминологии.

P.S. За девайc - 5, не - 6

Я не против ее придерживаться, но для начала нужно прояснить во избежание недопонимания.

А на 6 что нужно?

[Alex]

А на 6 что нужно?

Так 6 уже есть

Я не против ее придерживаться, но для начала нужно прояснить во избежание недопонимания.

Ну как бы обычно не говорят RJ64/RJ48, имея ввиду количество тактов битклока за полный фрейм. Хотя тут, как я уже сказал все прекрасно поняли что речь идет об этом.

Общепринято - RJ16, RJ24, RJ32, где это число рабочих бит в слове а не число бит вообще (и с ним не связано), потому что для этого формата (самого ублюдошного из всех), нужно это обязательно явно указывать, и делать соотв. настройки в приемниках и передатчиках.

[eclipsevl]

Тоже обдумывал такой вариант, но не был уверен что на пике такое возможно.
А SPDIF вход сделать не прикидывали? По идее на уарте можно что-то сообразить. И дополнить его FIFO.

Думал. Для тестирования модулей сделал плату и разместил там посадочное под оптический приемник:

Но пока даже не начинал эксперименты.

Вывод отдельными потоками под параллельные ЦАП с округлением под 16, 18, 20 бит не планируете?
Вроде как для этого можно так же обойтись без плисины: сделать вывод на тех же сигналах, что для DSD (тоже два потока данных впараллель).

Не знаю нужно ли это кому Меня спрашивали по поводу вывода для ЦАПов в двойном моно включении (типа ad1853) - для этого нужно выводить через один i2s левый+инверсный левый, через второй - правый+инверсный правый. Это сделано.

Вообще для плисины много места не нужно. Если использовать lattice ice40 или gowin в qfn корпусах, то все компактно и "на глаз" должно поместиться в текущий габарит.
Единственное, что возможно придется переделать аманеровскую распиновку: добавить сигналов и земляных пинов.
Кстати, обмен данными с плисиной можно сделать через какой-нить параллельный интерфейс (в пике есть какой-то модуль PMP). И передавать данные сразу байтами, а в плисине уже разбирать на потоки.
Тогда кол-во потоков данных в обе стороны будет ограничено только кол-вом пинов fpga и пропускной способностью UAC2.

Да, как раз на леттис смотрел. Проще всего с альтерой: ее я уже умею шить с МК, это так же позволит делать обновление прошивки.

Кстати говоря, York вместе с тулом сможет шить ПЛИС. Я это делал для предыдущей итерации - с чипом аманеро, там у меня esp32 обновляла прошивку MAX10. Забыл упомянуть

[dortonyan]

Думал. Для тестирования модулей сделал плату и разместил там посадочное под оптический приемник:

Меня спрашивали по поводу вывода для ЦАПов в двойном моно включении (типа ad1853) - для этого нужно выводить через один i2s левый+инверсный левый, через второй - правый+инверсный правый. Это сделано.

Не знаю нужно ли это кому

Это да, надо изучать спрос.
Хотя у меня в ветке про транспорт уже интересовались. У энергетика такой транспорт есть, у болгарского JLsound тоже.
ИМХО для "народного" транспорта было бы полезно. Хотя при наличии бутлоадера всякие плюшки можно допиливать "на ходу".

Проще всего с альтерой: ее я уже умею шить с МК, это так же позволит делать обновление прошивки.

Согласен, альтера удобнее всего, но корпуса у них здоровые. Человеческие QFN только у латтис или говин.
Иначе остается только QFP144, ну или BGA. Но последнее тянет за собой еще и 4-хслойную плату.

Кстати говоря, York вместе с тулом сможет шить ПЛИС. Я это делал для предыдущей итерации - с чипом аманеро, там у меня esp32 обновляла прошивку MAX10. Забыл упомянуть

А, так планируется нормальная FPGA, типа MAX10?
Тогда это ваще круть. Только дешевле брать 10 циклон.
Если брать хотя бы на 6к ячеек, то туда и ЦФ (с загрузкой коэф-тов с компа), и PCM-to-DSD конвертер запихнуть можно, и что-нибудь еще.

[Serg138]

RJ64 или RJ48?

Да, все верно, я имел ввиду RJ24 со стандартными 64 тактами на период.

[eclipsevl]

Хотя при наличии бутлоадера всякие плюшки можно допиливать "на ходу".

Да, без него отправлять железо страшно

Согласен, альтера удобнее всего, но корпуса у них здоровые. Человеческие QFN только у латтис или говин.
Иначе остается только QFP144, ну или BGA. Но последнее тянет за собой еще и 4-хслойную плату.

А, так планируется нормальная FPGA, типа MAX10?
Тогда это ваще круть. Только дешевле брать 10 циклон.
Если брать хотя бы на 6к ячеек, то туда и ЦФ (с загрузкой коэф-тов с компа), и PCM-to-DSD конвертер запихнуть можно, и что-нибудь еще.

Буду выбирать по размеру и доступности, а также удобству реконфигурирования. Еще хотелось бы с PLL чтобы закрыть вопрос с тактированием от нестандартных клоков.
Мне нравится MAX10, я применял ее тут, в BGA корпусе:

Есть варианты на 2/4/8к элементов в пин-ту-пин совместимых корпусах. А плата уже четырехслойная. Можно было и в двух слоях конечно, но зачем если разница в цене мизерная.

Да, все верно, я имел ввиду RJ24 со стандартными 64 тактами на период.

А, тогда это уже есть. Вот здесь можно выбрать формат ( RJ вместо I2S) и Data width выбрать 24 бит. Тогда будет RJ24 с 64 тактами BCK на период WCK.
768fs не тестировал, но судя по всему получится только до 96кГц - для работы I2S нужен клок 512 или 256fs. Т.е. минимально придется делить на 3, поэтому максимум - 96кГц. Больше только с ПЛИС. Либо 48 тактов на период WCK, тогда до 192кГц.

[dortonyan]

Есть варианты на 2/4/8к элементов в пин-ту-пин совместимых корпусах. А плата уже четырехслойная. Можно было и в двух слоях конечно, но зачем если разница в цене мизерная.

Если GBA и 4 слоя не смущают, то понятно.

А для максимально дешевого "народного" варианта ИМХО лучше вообще без ПЛИС, на одном пике в двух слоях. Типа транспорта из шапки, но максимально компактно, как у JLsound. Я такие транспорты себе куплял, пока не сделал свой.
Если получится туда еще и SPDIF вход с FIFO прикрутить, то выйдет аналог чарльстона, только на одном чипе, компактнее и с бОльшим функционалом.
Единственное, что для многоканала я бы все таки добавил возможность вывода 8-каналов 4-мя модулями I2S.
Либо, еще вариант - использовать пик в GBA корпусе. Там должно быть 6 I2S модулей. Тогда можно сделать без мультиплексирования и многоканальный выход, и стерео вход, и SPDIF выход. Лишь бы проц успел все обсчитать.

768fs не тестировал, но судя по всему получится только до 96кГц - для работы I2S нужен клок 512 или 256fs. Т.е. минимально придется делить на 3, поэтому максимум - 96кГц.

Точно! Если поделить на 3, то можно выводить 64 клока на фрейм.

[Soundman84]

Можно несколько вопросиков - мне интересно тоже!
- На каких клоках он работает в мастере?
- можно ли реализовать спдиф входа для подключения к транспорту? (выходы не нужны)
- I2S Philips/ гальваноразвязка будет?

[eclipsevl]

Можно несколько вопросиков - мне интересно тоже!
- На каких клоках он работает в мастере?
- можно ли реализовать спдиф входа для подключения к транспорту? (выходы не нужны)
- I2S Philips/ гальваноразвязка будет?

1. В мастере может работать от генераторов что распаяны на плате, сейчас это 512fs, либо от PLL микроконтроллера. В последнем случае PLL синтезирует мастерклок из 12МГц тактирующих МК, максимальная частота до 1024fs.
2. Пока не знаю, буду пробовать, задумка такая была.
3. I2S можно настроить как угодно, сейчас гальваноразвязки нет. Учту на будущие варианты. Поскольку платы я заказываю сразу со сборкой, имеет смысл заказывать хотя бы небольшими, но партиями. Хотя бы 25 шт. Поэтому если будет много желающих - да, можно сделать.

[Soundman84]

Понятно. Буду следить за темой!

[antecom]

А для максимально дешевого "народного" варианта ИМХО лучше вообще без ПЛИС, на одном пике в двух слоях. Типа транспорта из шапки, но максимально компактно, как у JLsound.

Согласен. Купил бы себе такой.