加拿大西部快乐8:制作随笔:用树莓派+靓声DAC_AD1862Nj双并联打造一台触控屏的数播(一)

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北京快乐8 www.qwo0t.cn 构思这个数字播放器从去年到现在,陆陆续续接近1年的时间。在思维酝酿阶段,从简单到复杂,再从复杂到简单,自己也推翻重建好几次。内容信息量有点大,插图量巨大,文字量也是巨大。

构思这个数字播放器从去年到现在,陆陆续续接近1年的时间。在思维酝酿阶段,从简单到复杂,再从复杂到简单,自己也推翻重建好几次。很多核心硬件设备 电子元件,早就买到手了。但最终定稿到搭建实验电路,从上个月才开始动手。

树莓派数字播放器DIY

友情提示:接下来的内容信息量有点大,插图量巨大,文字量也是巨大。  并且 可能有些“知识”过于基础,没有技术含量,会引起部分玩家不适,请这部分朋友自行跳过。

先来一张思维拓扑图:

树莓派数字播放器DIY

拓扑图文字简化:

1、控制核心&播放软件 基于一台Raspberry Pi P3(树莓派第三代)卡片电脑。

2、控制核心播放软件volumio  基于一块7英寸 电容触摸屏  并且支持WIFI手机APP操控。

3、数字信号传输系统 由树莓派提供I2S信号 转 S/PDIF光纤输出。

4、数字信号接收及解码系统 基于 诺亚半导体的20BIT高精度 D/A转换器。

5、整个系统供电由 11组 独立线性电源模组提供,其中包括(正负15V 正负12V 正负5V)。

首先简单通俗的介绍下“树莓派”。它来自英国的一个公益项目,面对的是全世界所有有需求的人群。官方网站:https://www.raspberrypi.org/

对于我这篇制作写文来说。树莓派其实就是一台电脑硬设,它在一张巴掌大的主板上集成了ARM架构的CPU、南北桥、中断控制器、内存、等硬件, 并且提供了丰富的拓展接口包括:USB、有线网卡、无线WIFI、蓝牙、I2S…配合它原厂附带基于linux的RPI操作系统,其实它就是一个功能强大的平板电脑。 由于只有一张卡片那么大,所以也称之为“卡片电脑”。

我用“树莓派”做数字播放器是看中它的最大的优势并不是因为它小巧,也不是性能优异,更不是价格因素。而是其最大的优势——供电系统! 仅仅需要一个5V(2A)的电源!

很多玩PC-HIFI的朋友最清楚,对整个系统音质影响最大的瓶颈就是电脑的电源,无论你是用工控主板、还是普通电脑的mATX主板都得用上开关电源, 要想改为模拟线性电源,太难了。然而,树莓派的供电系统要想用上线性电源,易如反掌!这一个跨步,就直接甩开其他硬件设备几条街~(在我发布这篇制作日志之前,我就对树莓派两种供电模式,以及普通小电脑主机拿来做数播的音质做了对比, 线性电源毋庸置疑!绝对性的优势胜出。后面我再介绍专门给它打造的5V供电系统。)

树莓派只是一个硬件设备,要想把它做成数字播放器,我们还得为它安装一个播放软件, 有了播放软件才能控制播放、选曲、并解码我们的各种数字音源(比如MP3、aac、WAV、ape、wav、flac…)

市面上 支持树莓派的 音频播放器其实有很多,它们都来自国外 比如Omxplayer、SMPlayer、volumio、runeaudio、moode 等等。 并且都是开源软件,对软件操作比较熟悉的朋友可以轻松打造出适合自己的操作界面、视觉主题!

由于我个人对volumio比较钟情,对比过很多的播放软件,无论从音质、操作方式的友好程度来说,都很不错。最值得称赞的是,volumio是所有播放器里面,对音频硬设支持最好的,能够支持市面上大部分的I2S调制解调芯片,并内置了大量的驱动程序,无需后续繁琐操作。该软件的官方网站:https://volumio.org/;开发者也绘经常发布新的播放器版本提供下载。

树莓派数字播放器DIY

软件选了volumio,接下来我们再次回到“硬件”这个话题上, 真正的DIY是从这里才开始!

有了电脑和操作系统,下面 我们就要利用这台卡片电脑。在数字HIFI音频上大做文章,因为做的是HIFI播放器,自然得采用发烧友心目中的HIFI模式入手。

之前我提到”树莓派“可以支持I2S信号输出,这对于我们玩HIFI的人来说无疑是最佳选择。

我的做法是这样的:利用一块数字接收板 把树莓派的I2S音频信号转换成SPDIF信号,由光纤输送给即将登场的 AD1862NJ (20bit DAC)转模拟立体声输出。结构图如下:

树莓派数字播放器DIY

很多朋友也许绘纳闷。, 为什么不直接I2S给DAC呢, 原因有三:

1、树莓派的I2S信号不带主时钟信号。直给AD1862这种DAC是不行的;

2、volumio播放系统同样是基于linux系统,对于音频接口的硬件像Windows一样同样需要驱动程序才能支持;

3、作为数字信号,我更倾向于用光纤来做一次完全的“传输隔离”对于抑制GND污染的“数码音”具有良好的效果!

当然,如果你是I2S信号直送的忠实粉丝,那么你可以组建一个独立的“时钟板”分离出CLK信号提供给你的解码板,不过我没实际测试,在这里就不做多介绍了。

给一张接口定义图,提供后来者参考。(经实测无错)

树莓派的40PIN扩展接口中I2S对应其中的4个位置,分别是第12针(CLCK):35针(LRCK):38针(DATA IN):40针(DATA OUT)。

树莓派数字播放器DIY

另外,这里先提醒一下,40pin扩展接口上面,我们在后来的制作中还会用到2根针位,分别是第3(SDA)、5(SCL)针, volumio软件内置的I2S驱动程序,将通过SDA 和SCL通过I2C协议驱动 WM8804。新手玩家不需要深刻理解,只要搞清楚,如果采用软控接收芯片一定要接这两根线。

让我们先来构建这个把树莓派I2S音频信号转换成 S/PDIF数字信号的 “数字收发板”!

我在百度上面翻阅大量的同类芯片的资料,却发现要么专业应用性太强,太复杂。搞不懂~~ 要么JITTER(抖动)精度太低,不够HIFI。显然不符合我的要求。  最重要的一点是树莓派自身的时钟信号无法分频出我们需要的44.1KHZ 主时钟,我们还得在S/PDIF上外键独立的时钟信号。

一筹莫展之时。搜多到百度上的一个“广告”《欧胜推出超低JITTER的S/PDIF音频收发器系列》 立刻打开产品的PDF文档看了下,不但价格亲民而且电路简单,我的播放软件volumio也完美支持这个系列的芯片!

树莓派数字播放器DIY

立刻上马爸爸家里搜索打算买几片回来。搜索这个新品的时候又被一则广告吸引,一块WM8804/05的成品数字接收板,又恰巧是适合树莓派使用的,连螺丝孔位都跟树莓派的对应!于是乎,我这张数字接收板最终是马爸爸家淘的成品板,对比了许多类似的板子,贵的3、5百,便宜的几十元,最后我买了这张便宜的~~

这时候~有同学举手了,问:对于HIFI来说,不是应该只选贵的,不选便宜的吗?我答曰:错!那是冤大头做的事情,对不起我不是。因为就算买300、500的,接下来我也会把它大卸八块,去掉不要的,只留自己需要的。 算去算来,还真的就只用到这几十块钱的那些东西。

树莓派数字播放器DIY

选定了 I2S的数字收发方案,接下来进入本期重点“数/模转换部分”!

老规矩,先让我们“致敬经典"。对这枚由美国Analong Devices (诺亚半导体)公司1990年量化生产的AD1862 致以崇高的敬意!

Ad 1862 20bit audio dac是一枚同时期独秀一枝的高端20bit D/A解码芯片。它除了使用在数字音响之外,亦使用在电子合成乐器、专业录音的数位混音器及各种效果器上等领域。厂方在发布的资料当中,特别强调ad 1862的讯号/杂音比非常优良,在外接二枚杂讯旁路电容的状态下,讯号/杂音比可以高达119dB。

树莓派数字播放器DIY

先放上一张原理图镇楼:

树莓派数字播放器DIY

原理图注解:

数字接收解调芯片:CS8142。(上次买多了,这次还是用它吧)

数字滤波芯片:SM5843A1。(以前一直用SM5813APT 这次不够用了,它支持不了左对齐20BIT接收方式 遂弃之改用SM5843)

DA芯片:AD1862Nj,Nj是最高级别的版本。我买的是从日本雅虎网站拍卖回国的。

继续我们的“外设”篇——一头白犀牛

关于这个牛,我纠结了好久, 就是受了我坛“牛派”人士的影响,不知道从何时开始,我也每每想搞制作之前就得备下一头合适的“?!辈拍馨残亩?。

最初的想法是收购一头电压不合适的名牌牛,杀了取内芯请高人帮我重绕。后来在马爸爸家里转悠了大半个月, 终于按耐不住,在我国南方一座“烟花之城”某厂订做了这头“无氧铜小?!保?10W)。

树莓派数字播放器DIY

参数如下图~

4组独立AC6V(2A),1组双15V 1A。

树莓派数字播放器DIY

把一头环牛改造成一头看起来B格更高实际上并没有特别卵用的牛,其实十分简单,具体做法就像是“如何把一头大象放进冰箱一样”:1、拨了外衣,2、用布带绕起来,3、倒入灌封胶。根据螺丝的直径大小,预留好螺丝孔位。等干就行了。

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下文待续!

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