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制作隨筆:用樹莓派+靚聲DAC_AD1862Nj雙并聯打造一臺觸控屏的數播(一)

來源:bbs.hifidiy.net 發布者:jacksl528 版權:原創

構思這個數字播放器從去年到現在,陸陸續續接近1年的時間。在思維醞釀階段,從簡單到復雜,再從復雜到簡單,自己也推翻重建好幾次。內容信息量有點大,插圖量巨大,文字量也是巨大。

構思這個數字播放器從去年到現在,陸陸續續接近1年的時間。在思維醞釀階段,從簡單到復雜,再從復雜到簡單,自己也推翻重建好幾次。很多核心硬件設備 電子元件,早就買到手了。但最終定稿到搭建實驗電路,從上個月才開始動手。

樹莓派數字播放器DIY

友情提示:接下來的內容信息量有點大,插圖量巨大,文字量也是巨大。  并且 可能有些“知識”過于基礎,沒有技術含量,會引起部分玩家不適,請這部分朋友自行跳過。

先來一張思維拓撲圖:

樹莓派數字播放器DIY

拓撲圖文字簡化:

1、控制核心&播放軟件 基于一臺Raspberry Pi P3(樹莓派第三代)卡片電腦。

2、控制核心播放軟件volumio  基于一塊7英寸 電容觸摸屏  并且支持WIFI手機APP操控。

3、數字信號傳輸系統 由樹莓派提供I2S信號 轉 S/PDIF光纖輸出。

4、數字信號接收及解碼系統 基于 諾亞半導體的20BIT高精度 D/A轉換器。

5、整個系統供電由 11組 獨立線性電源模組提供,其中包括(正負15V 正負12V 正負5V)。

首先簡單通俗的介紹下“樹莓派”。它來自英國的一個公益項目,面對的是全世界所有有需求的人群。官方網站:https://www.raspberrypi.org/

對于我這篇制作寫文來說。樹莓派其實就是一臺電腦硬設,它在一張巴掌大的主板上集成了ARM架構的CPU、南北橋、中斷控制器、內存、等硬件, 并且提供了豐富的拓展接口包括:USB、有線網卡、無線WIFI、藍牙、I2S…配合它原廠附帶基于linux的RPI操作系統,其實它就是一個功能強大的平板電腦。 由于只有一張卡片那么大,所以也稱之為“卡片電腦”。

我用“樹莓派”做數字播放器是看中它的最大的優勢并不是因為它小巧,也不是性能優異,更不是價格因素。而是其最大的優勢——供電系統! 僅僅需要一個5V(2A)的電源!

很多玩PC-HIFI的朋友最清楚,對整個系統音質影響最大的瓶頸就是電腦的電源,無論你是用工控主板、還是普通電腦的mATX主板都得用上開關電源, 要想改為模擬線性電源,太難了。然而,樹莓派的供電系統要想用上線性電源,易如反掌!這一個跨步,就直接甩開其他硬件設備幾條街~(在我發布這篇制作日志之前,我就對樹莓派兩種供電模式,以及普通小電腦主機拿來做數播的音質做了對比, 線性電源毋庸置疑!絕對性的優勢勝出。后面我再介紹專門給它打造的5V供電系統。)

樹莓派只是一個硬件設備,要想把它做成數字播放器,我們還得為它安裝一個播放軟件, 有了播放軟件才能控制播放、選曲、并解碼我們的各種數字音源(比如MP3、aac、WAV、ape、wav、flac…)

市面上 支持樹莓派的 音頻播放器其實有很多,它們都來自國外 比如Omxplayer、SMPlayer、volumio、runeaudio、moode 等等。 并且都是開源軟件,對軟件操作比較熟悉的朋友可以輕松打造出適合自己的操作界面、視覺主題!

由于我個人對volumio比較鐘情,對比過很多的播放軟件,無論從音質、操作方式的友好程度來說,都很不錯。最值得稱贊的是,volumio是所有播放器里面,對音頻硬設支持最好的,能夠支持市面上大部分的I2S調制解調芯片,并內置了大量的驅動程序,無需后續繁瑣操作。該軟件的官方網站:https://volumio.org/;開發者也繪經常發布新的播放器版本提供下載。

樹莓派數字播放器DIY

軟件選了volumio,接下來我們再次回到“硬件”這個話題上, 真正的DIY是從這里才開始!

有了電腦和操作系統,下面 我們就要利用這臺卡片電腦。在數字HIFI音頻上大做文章,因為做的是HIFI播放器,自然得采用發燒友心目中的HIFI模式入手。

之前我提到”樹莓派“可以支持I2S信號輸出,這對于我們玩HIFI的人來說無疑是最佳選擇。

我的做法是這樣的:利用一塊數字接收板 把樹莓派的I2S音頻信號轉換成SPDIF信號,由光纖輸送給即將登場的 AD1862NJ (20bit DAC)轉模擬立體聲輸出。結構圖如下:

樹莓派數字播放器DIY

很多朋友也許繪納悶。, 為什么不直接I2S給DAC呢, 原因有三:

1、樹莓派的I2S信號不帶主時鐘信號。直給AD1862這種DAC是不行的;

2、volumio播放系統同樣是基于linux系統,對于音頻接口的硬件像Windows一樣同樣需要驅動程序才能支持;

3、作為數字信號,我更傾向于用光纖來做一次完全的“傳輸隔離”對于抑制GND污染的“數碼音”具有良好的效果!

當然,如果你是I2S信號直送的忠實粉絲,那么你可以組建一個獨立的“時鐘板”分離出CLK信號提供給你的解碼板,不過我沒實際測試,在這里就不做多介紹了。

給一張接口定義圖,提供后來者參考。(經實測無錯)

樹莓派的40PIN擴展接口中I2S對應其中的4個位置,分別是第12針(CLCK):35針(LRCK):38針(DATA IN):40針(DATA OUT)。

樹莓派數字播放器DIY

另外,這里先提醒一下,40pin擴展接口上面,我們在后來的制作中還會用到2根針位,分別是第3(SDA)、5(SCL)針, volumio軟件內置的I2S驅動程序,將通過SDA 和SCL通過I2C協議驅動 WM8804。新手玩家不需要深刻理解,只要搞清楚,如果采用軟控接收芯片一定要接這兩根線。

讓我們先來構建這個把樹莓派I2S音頻信號轉換成 S/PDIF數字信號的 “數字收發板”!

我在百度上面翻閱大量的同類芯片的資料,卻發現要么專業應用性太強,太復雜。搞不懂~~ 要么JITTER(抖動)精度太低,不夠HIFI。顯然不符合我的要求。  最重要的一點是樹莓派自身的時鐘信號無法分頻出我們需要的44.1KHZ 主時鐘,我們還得在S/PDIF上外鍵獨立的時鐘信號。

一籌莫展之時。搜多到百度上的一個“廣告”《歐勝推出超低JITTER的S/PDIF音頻收發器系列》 立刻打開產品的PDF文檔看了下,不但價格親民而且電路簡單,我的播放軟件volumio也完美支持這個系列的芯片!

樹莓派數字播放器DIY

立刻上馬爸爸家里搜索打算買幾片回來。搜索這個新品的時候又被一則廣告吸引,一塊WM8804/05的成品數字接收板,又恰巧是適合樹莓派使用的,連螺絲孔位都跟樹莓派的對應!于是乎,我這張數字接收板最終是馬爸爸家淘的成品板,對比了許多類似的板子,貴的3、5百,便宜的幾十元,最后我買了這張便宜的~~

這時候~有同學舉手了,問:對于HIFI來說,不是應該只選貴的,不選便宜的嗎?我答曰:錯!那是冤大頭做的事情,對不起我不是。因為就算買300、500的,接下來我也會把它大卸八塊,去掉不要的,只留自己需要的。 算去算來,還真的就只用到這幾十塊錢的那些東西。

樹莓派數字播放器DIY

選定了 I2S的數字收發方案,接下來進入本期重點“數/模轉換部分”!

老規矩,先讓我們“致敬經典"。對這枚由美國Analong Devices (諾亞半導體)公司1990年量化生產的AD1862 致以崇高的敬意!

Ad 1862 20bit audio dac是一枚同時期獨秀一枝的高端20bit D/A解碼芯片。它除了使用在數字音響之外,亦使用在電子合成樂器、專業錄音的數位混音器及各種效果器上等領域。廠方在發布的資料當中,特別強調ad 1862的訊號/雜音比非常優良,在外接二枚雜訊旁路電容的狀態下,訊號/雜音比可以高達119dB。

樹莓派數字播放器DIY

先放上一張原理圖鎮樓:

樹莓派數字播放器DIY

原理圖注解:

數字接收解調芯片:CS8142。(上次買多了,這次還是用它吧)

數字濾波芯片:SM5843A1。(以前一直用SM5813APT 這次不夠用了,它支持不了左對齊20BIT接收方式 遂棄之改用SM5843)

DA芯片:AD1862Nj,Nj是最高級別的版本。我買的是從日本雅虎網站拍賣回國的。

繼續我們的“外設”篇——一頭白犀牛

關于這個牛,我糾結了好久, 就是受了我壇“牛派”人士的影響,不知道從何時開始,我也每每想搞制作之前就得備下一頭合適的“牛”才能安心動手。

最初的想法是收購一頭電壓不合適的名牌牛,殺了取內芯請高人幫我重繞。后來在馬爸爸家里轉悠了大半個月, 終于按耐不住,在我國南方一座“煙花之城”某廠訂做了這頭“無氧銅小牛”(110W)。

樹莓派數字播放器DIY

參數如下圖~

4組獨立AC6V(2A),1組雙15V 1A。

樹莓派數字播放器DIY

把一頭環牛改造成一頭看起來B格更高實際上并沒有特別卵用的牛,其實十分簡單,具體做法就像是“如何把一頭大象放進冰箱一樣”:1、撥了外衣,2、用布帶繞起來,3、倒入灌封膠。根據螺絲的直徑大小,預留好螺絲孔位。等干就行了。

樹莓派數字播放器DIY

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下文待續!

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