KAmod RPi5 DAC (PL): Difference between revisions
From Kamamilabs.com - Wiki
| (22 intermediate revisions by the same user not shown) | |||
| Line 1: | Line 1: | ||
__jzpdf__ | __jzpdf__ | ||
====== Opis ====== | ====== Opis ====== | ||
<b>KAmod RPi5 DAC - | <b>KAmod RPi5 DAC - Audio DAC I2S dla Raspberry Pi z układem PCM5102</b> | ||
<br> | <br> | ||
Moduł przetwornika cyfrowo analogowego z liniowym wyjściem audio wyprowadzonym na standardowe stereofoniczne gniazdo Jack 3.5mm. Jest przeznaczony do współpracy z komputerami jednopłytkowymi Rasberry Pi-5, Raspberry PI-4 i Raspberry PI-3 i jest z nimi połączony przez złącze 40-pin GPIO. To połączenie zapewnia zasilanie modułu napięciem +5V oraz sygnały interfejsu I2S generowane przez Raspberry Pi. <br>Moduł przetwornika może być również skonfigurowany jako autonomiczny zewnętrzny przetwornik cyfrowo analogowy połączony z dowolnym źródłem cyfrowego sygnału audio w formacie I2S na przykład z odbiornikiem S/PDIF.<br> | |||
<center> | <center> | ||
[[File: | [[File:KAmodRPi5_DAC_1.jpg|none|900px|thumb|center]] | ||
[[File:KAmodRPi5_DAC_2.jpg|none|850px|thumb|center]] | |||
</center> | </center> | ||
===== Podstawowe parametry ===== | ===== Podstawowe parametry ===== | ||
* Współpraca z komputerami Rasperry Pi. Połączenie w formie nakładki (HAT) poprzez złącze 40-pin GPIO. | * Współpraca z komputerami Rasperry Pi. Połączenie w formie nakładki (HAT) poprzez złącze 40-pin GPIO. | ||
* Możliwość zasilania +5V z komputera Raspberry Pi lub z zewnętrznego zasilacza + | * Możliwość zasilania +5V z komputera Raspberry Pi lub z zewnętrznego zasilacza +5 V | ||
* Możliwość skonfigurowania do pracy jako autonomiczny zewnętrzny przetwornik DAC z własnym zasilaniem | * Możliwość skonfigurowania do pracy jako autonomiczny zewnętrzny przetwornik DAC z własnym zasilaniem | ||
* Format cyfrowych danych audio: I2S lub Left-Justified | * Format cyfrowych danych audio: I2S lub Left-Justified | ||
* Akceptowane dane PCM o długości 16,20, 24 lub 32 bity | * Akceptowane dane PCM o długości 16, 20, 24 lub 32 bity | ||
* Częstotliwość próbkowania od | * Częstotliwość próbkowania od 8 kHz do 384 kHz | ||
* Wbudowany układ audio PLL generujący sygnał SCK z sygnału BCK | * Wbudowany układ audio PLL generujący sygnał SCK z sygnału BCK | ||
* Wyjście audio asymetryczne 2. | * Wyjście audio asymetryczne 2.1 V RMS | ||
* Brak kondensatora sprzęgającego odcinającego składową stałą | * Brak kondensatora sprzęgającego odcinającego składową stałą | ||
* Napięcie zasilania: sekcja analogowa +3, | * Napięcie zasilania: sekcja analogowa +3,3 V sekcja cyfrowa od +1.8 V do 3,3 V | ||
* Rozdzielone napięcie zasilania i masy sekcji cyfrowej i analogowej. Każda z sekcji jest zasilana osobnym niskoszumnym stabilizatorem MIC5209 3.3 | * Rozdzielone napięcie zasilania i masy sekcji cyfrowej i analogowej. Każda z sekcji jest zasilana osobnym niskoszumnym stabilizatorem MIC5209 3.3 | ||
<br> | <br> | ||
| Line 35: | Line 36: | ||
* Zestaw śrubek oraz dystansów umożliwiający przykręcenie nakładki do płytki Raspberry | * Zestaw śrubek oraz dystansów umożliwiający przykręcenie nakładki do płytki Raspberry | ||
|} | |} | ||
[[File:KAmodRPi5_DAC_3.jpg|none|800px|thumb|center]] | |||
<br> | |||
</center> | </center> | ||
===== Schemat elektryczny ===== | ===== Schemat elektryczny ===== | ||
| Line 45: | Line 48: | ||
===== Konfiguracja zasilania ===== | ===== Konfiguracja zasilania ===== | ||
Standardowo moduł może być zasilany napięciem +5V z komputera Raspberry Pi pobieranego z wyprowadzeń 2 i 4 złącza P11 (40-PIN GPIO). Drugą możliwością jest zasilanie napięciem + | Standardowo moduł może być zasilany napięciem +5V z komputera Raspberry Pi pobieranego z wyprowadzeń 2 i 4 złącza P11 (40-PIN GPIO). Drugą możliwością jest zasilanie napięciem +5 V z zewnętrznego zasilacza. | ||
<br><br> | <br><br> | ||
Do wyboru źródła zasilania jest przeznaczona 3-pinowa zworka P1 (PWR_SEL). <br>Zwarcie wyprowadzeń 1-2 powoduje wybranie zasilania + | Do wyboru źródła zasilania jest przeznaczona 3-pinowa zworka P1 (PWR_SEL). <br> | ||
*Zwarcie wyprowadzeń 1-2 powoduje wybranie zasilania +5 V z komputera Raspberry Pi. | |||
<center> | <center> | ||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_pwr_rpi.png|none|300px|thumb|Wybór zasilania modułu przetwornika z komputera Raspberry Pi]] | [[File:KAmod_RPi5_DAC_pwr_rpi.png|none|300px|thumb|Wybór zasilania modułu przetwornika z komputera Raspberry Pi]] | ||
</center> | </center> | ||
<br><br> | <br><br> | ||
Zwarcie wyprowadzeń 2-3 powoduje wybranie zasilania + | *Zwarcie wyprowadzeń 2-3 powoduje wybranie zasilania +5 V modułu przetwornika z zasilacza zewnętrznego. Ta opcja może być wybrana, kiedy moduł przetwornika jest podłączony zarówno poprzez 40-PIN GPIO z komputerem jak i w czasie pracy jako zewnętrzny przetwornik DAC. Zasilanie zewnętrzne z dobrego zasilacza liniowego przy pracy z Raspberry Pi może poprawić jakość sygnału audio na wyjściu przetwornika. Napięcie zewnętrzne jest podawane na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P2 (+5V_EXT), lub alternatywnie na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P3 (I2S_EXT). | ||
Napięcie zewnętrzne jest podawane na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P2 (+5V_EXT), lub alternatywnie na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P3 (I2S_EXT). | |||
<center> | <center> | ||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_pwr_ext.png|none|400px|thumb|Wybór zasilania modułu przetwornika z zewnętrznego zasilacza]] | [[File:KAmod_RPi5_DAC_pwr_ext.png|none|400px|thumb|Wybór zasilania modułu przetwornika z zewnętrznego zasilacza]] | ||
| Line 70: | Line 73: | ||
===== Konfiguracja modułu do pracy z Raspberry Pi ===== | ===== Konfiguracja modułu do pracy z Raspberry Pi ===== | ||
Interfejs I2S Raspberry Pi nie dostarcza sygnału MCLK. Zastosowany tu przetwornik ma możliwość wygenerowania wewnętrznie MCLK z sygnału SCK przez własny wewnętrzny układ PLL. Żeby włączyć układ PLL generujący MCLK niezbędny przy pracy z interfejsem I2S Raspberry PI w czasie włączania zasilania przetwornika PCM5102 na wejściu sygnału MCLK musi być stan niski. Jest to realizowane przez zwarcie wyprowadzeń 6-7 złącza P3 (I2S_EXT). Moduł jest połączony z Raspberry Pi przez złącze P11. Wyprowadzenia 3, 4, 5 złącza P3 nie są podłączone | Interfejs I2S Raspberry Pi nie dostarcza sygnału MCLK. Zastosowany tu przetwornik ma możliwość wygenerowania wewnętrznie MCLK z sygnału SCK przez własny wewnętrzny układ PLL. Żeby włączyć układ PLL generujący MCLK niezbędny przy pracy z interfejsem I2S Raspberry PI w czasie włączania zasilania przetwornika PCM5102 na wejściu sygnału MCLK musi być stan niski. Jest to realizowane przez zwarcie wyprowadzeń 6-7 złącza P3 (I2S_EXT). Moduł jest połączony z Raspberry Pi przez złącze P11. Wyprowadzenia 3, 4, 5 złącza P3 nie są podłączone | ||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_cng_rpi.png|none|300px|thumb|Konfiguracja pracy z Raspberry Pi i z zasilaniem z Raspberry Pi]] | |||
</center> | |||
<br><br> | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_cng_ext.png|none|350px|thumb|Konfiguracja pracy z Raspberry Pi i z zasilaniem zewnętrznym]] | |||
</center> | |||
<br><br> | |||
===== Konfiguracja modułu jako zewnętrzny przetwornik ===== | ===== Konfiguracja modułu jako zewnętrzny przetwornik ===== | ||
Przy pracy jako zewnętrzny przetwornik należy skonfigurować moduł do zasilania z zewnętrznego zasilacza i podać sygnały interfejsu I2S na złącze P3. Moduł nie może być wtedy połączony z Raspberry Pi złączem P11. Jeżeli zewnętrzne źródło danych audio generuje sygnał MCLK to należy rozewrzeć wyprowadzenia 6-7 złącza P3 i do wyprowadzenia 6 podłączyć sygnał MCLK. | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_ext_host.png|none|400px|thumb|Konfiguracja modułu jako zewnętrzny przetwornik (bez Raspberry Pi)]] | |||
</center> | |||
<br><br> | |||
===== Połączenie modułu przetwornika z Raspberry Pi ===== | ===== Połączenie modułu przetwornika z Raspberry Pi ===== | ||
Moduł przetwornika należy połączyć z komputerem Raspberry Pi za pomocą 40-pinowego złącza GPIO-40. Trzeba pamiętać, żeby prawidłowo (bez przesunięć) osadzić żeńskie 40-pinowe złącze modułu Kamod RPi5_DAC przetwornika w pinach złącza GPIO-40 Raspberry Pi. | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_ext.png|none|800px|thumb|Połączenie modułu Kamod RPi5_DAC z Raspberry Pi]] | |||
</center> | |||
<br> | |||
Zworkę zasilania należy ustawić w położeniu +5VPI. Druga zworka określająca tryb pracy interfejsu I2S musi zwierać wyprowadzenia GND i MCLK złącza P3 (wyprowadzenie 6-7). | |||
<br> | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_cfg.png|none|800px|thumb|Położenie zworek w konfiguracji modułu do pracy z Raspberry Pi]] | |||
</center> | |||
<br><br> | |||
===== Przykładowa integracja z playerem Moode uruchomionym na Raspberry Pi ===== | ===== Przykładowa integracja z playerem Moode uruchomionym na Raspberry Pi ===== | ||
Po włączeniu podłączonego do sieci komputera Raspberry Pi z aplikacją Moode otwieramy w przeglądarce okno //moode.local. | |||
<br><br> | |||
W prawym górnym rogu klikamy na ikonę m i z rozwijanego menu wybieramy opcje konfiguracji - Configure | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_moode1.png|none|400px|thumb|]] | |||
</center> | |||
Otworzy się okno Configuration Settings. Klikamy na Audio | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_moode2.png|none|600px|thumb|]] | |||
</center> | |||
Otworzy się teraz okno Audio, w którym trzeba w sekcji Audio Output skonfigurować przekierowanie strumienia audio na interfejs I2S. W pierwszym kroku z rozwijanej listy Named I2S device wybieramy jedną z opcji Generic- I2S, a tak by potem mogła się pojawić w oknie Output Device. | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_moode3.png|none|600px|thumb|]] | |||
</center> | |||
Po jej zatwierdzeniu trzeba uruchomić na nowo aplikację Moode, otworzyć okno Audio i z rozwijanej listy Output Device wybrać urządzenie Generic wybrane w poprzednim kroku. | |||
<br><br> | |||
Po tych czynnościach Moode wykieruje strumień danych audio przez interfejs I2S dostępny na 40-pinowym złącz GPIO. | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_moode4.png|none|400px|thumb|]] | |||
</center> | |||
Player jest gotowy do pracy z modułem przetwornika KAmod RPi5 DAC. | |||
<br><br> | |||
===== Pomiary przetwornika ===== | ===== Pomiary przetwornika ===== | ||
Pomiary wykonano za pomocą karty muzycznej Focusrite Scarlet 2i2 i oprogramowania REW. Zmierzono w obu kanałach przy częstotliwości 1kHz zniekształcenia nieliniowe THD i THD+N (plus szum). | |||
<br><br> | |||
W danych katalogowych THD dla przetwornika PCM5102A THD jest równe -93dB (0,0022%). THD zmierzone dla kanału lewego: THD = 0,0034% a wyrażone w decybelach jest równe -89,3dB. Wynik pomiaru THD+N wynosi 0,0063% co daje -84dB. Dla kanału prawego wyniki pomiarów są bardzo zbliżone. | |||
<br>Są to bardzo dobre parametry pozwalające na odtwarzanie audio z wysoką jakością. | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_hatl.png|none|1000px|thumb|Pomiary dla kanału lewego]] | |||
</center> | |||
<br><br><br> | |||
<center> | |||
[[File:KAmod_RPi5_DAC_hatp.png|none|1000px|thumb|Pomiary dla kanału prawego]] | |||
</center> | |||
<br><br> | |||
===== Linki ===== | ===== Linki ===== | ||
*[https://wiki.kamamilabs.com/images/8/81/Pcm5102a.pdf Dokumentacja układu PCM5102A] | *[https://wiki.kamamilabs.com/images/8/81/Pcm5102a.pdf Dokumentacja układu PCM5102A] | ||
| Line 81: | Line 148: | ||
*[https://moodeaudio.org/ Moode Audio player] | *[https://moodeaudio.org/ Moode Audio player] | ||
*[https://volumio.com/get-started/ Volumio player] | *[https://volumio.com/get-started/ Volumio player] | ||
*[https://wiki.kamamilabs.com/images/0/07/KamodRPI_5_DAC_3d.zip Model CAD (STEP)] | |||
Latest revision as of 06:47, 1 September 2025
Opis
KAmod RPi5 DAC - Audio DAC I2S dla Raspberry Pi z układem PCM5102
Moduł przetwornika cyfrowo analogowego z liniowym wyjściem audio wyprowadzonym na standardowe stereofoniczne gniazdo Jack 3.5mm. Jest przeznaczony do współpracy z komputerami jednopłytkowymi Rasberry Pi-5, Raspberry PI-4 i Raspberry PI-3 i jest z nimi połączony przez złącze 40-pin GPIO. To połączenie zapewnia zasilanie modułu napięciem +5V oraz sygnały interfejsu I2S generowane przez Raspberry Pi.
Moduł przetwornika może być również skonfigurowany jako autonomiczny zewnętrzny przetwornik cyfrowo analogowy połączony z dowolnym źródłem cyfrowego sygnału audio w formacie I2S na przykład z odbiornikiem S/PDIF.
Podstawowe parametry
- Współpraca z komputerami Rasperry Pi. Połączenie w formie nakładki (HAT) poprzez złącze 40-pin GPIO.
- Możliwość zasilania +5V z komputera Raspberry Pi lub z zewnętrznego zasilacza +5 V
- Możliwość skonfigurowania do pracy jako autonomiczny zewnętrzny przetwornik DAC z własnym zasilaniem
- Format cyfrowych danych audio: I2S lub Left-Justified
- Akceptowane dane PCM o długości 16, 20, 24 lub 32 bity
- Częstotliwość próbkowania od 8 kHz do 384 kHz
- Wbudowany układ audio PLL generujący sygnał SCK z sygnału BCK
- Wyjście audio asymetryczne 2.1 V RMS
- Brak kondensatora sprzęgającego odcinającego składową stałą
- Napięcie zasilania: sekcja analogowa +3,3 V sekcja cyfrowa od +1.8 V do 3,3 V
- Rozdzielone napięcie zasilania i masy sekcji cyfrowej i analogowej. Każda z sekcji jest zasilana osobnym niskoszumnym stabilizatorem MIC5209 3.3
Wyposażenie standardowe
| Kod | Opis |
|---|---|
| KAmod RPi5 DAC |
|
Schemat elektryczny
Konfiguracja zasilania
Standardowo moduł może być zasilany napięciem +5V z komputera Raspberry Pi pobieranego z wyprowadzeń 2 i 4 złącza P11 (40-PIN GPIO). Drugą możliwością jest zasilanie napięciem +5 V z zewnętrznego zasilacza.
Do wyboru źródła zasilania jest przeznaczona 3-pinowa zworka P1 (PWR_SEL).
- Zwarcie wyprowadzeń 1-2 powoduje wybranie zasilania +5 V z komputera Raspberry Pi.
- Zwarcie wyprowadzeń 2-3 powoduje wybranie zasilania +5 V modułu przetwornika z zasilacza zewnętrznego. Ta opcja może być wybrana, kiedy moduł przetwornika jest podłączony zarówno poprzez 40-PIN GPIO z komputerem jak i w czasie pracy jako zewnętrzny przetwornik DAC. Zasilanie zewnętrzne z dobrego zasilacza liniowego przy pracy z Raspberry Pi może poprawić jakość sygnału audio na wyjściu przetwornika. Napięcie zewnętrzne jest podawane na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P2 (+5V_EXT), lub alternatywnie na wyprowadzenia 1 i 2 złącza P3 (I2S_EXT).
Konfiguracja trybu pracy interfejsu I2S
Dane audio do konwersji DAC są przesyłane przez interfejs I2S składający się z sygnałów:
- danych DOUT
- zegara LRCK określającego, który kanał jest przesyłany
- zegara BCK taktującego przesyłanie bitów danych audio
W standardzie nie jest zdefiniowany, ale powszechnie stosowany i wymagany jest też zegar główny Master Clock MCLK (typowo 256xLRCK) przeznaczony do wewnętrznej synchronizacji pracy przetwornika.
Konfiguracja modułu do pracy z Raspberry Pi
Interfejs I2S Raspberry Pi nie dostarcza sygnału MCLK. Zastosowany tu przetwornik ma możliwość wygenerowania wewnętrznie MCLK z sygnału SCK przez własny wewnętrzny układ PLL. Żeby włączyć układ PLL generujący MCLK niezbędny przy pracy z interfejsem I2S Raspberry PI w czasie włączania zasilania przetwornika PCM5102 na wejściu sygnału MCLK musi być stan niski. Jest to realizowane przez zwarcie wyprowadzeń 6-7 złącza P3 (I2S_EXT). Moduł jest połączony z Raspberry Pi przez złącze P11. Wyprowadzenia 3, 4, 5 złącza P3 nie są podłączone
Konfiguracja modułu jako zewnętrzny przetwornik
Przy pracy jako zewnętrzny przetwornik należy skonfigurować moduł do zasilania z zewnętrznego zasilacza i podać sygnały interfejsu I2S na złącze P3. Moduł nie może być wtedy połączony z Raspberry Pi złączem P11. Jeżeli zewnętrzne źródło danych audio generuje sygnał MCLK to należy rozewrzeć wyprowadzenia 6-7 złącza P3 i do wyprowadzenia 6 podłączyć sygnał MCLK.
Połączenie modułu przetwornika z Raspberry Pi
Moduł przetwornika należy połączyć z komputerem Raspberry Pi za pomocą 40-pinowego złącza GPIO-40. Trzeba pamiętać, żeby prawidłowo (bez przesunięć) osadzić żeńskie 40-pinowe złącze modułu Kamod RPi5_DAC przetwornika w pinach złącza GPIO-40 Raspberry Pi.
Zworkę zasilania należy ustawić w położeniu +5VPI. Druga zworka określająca tryb pracy interfejsu I2S musi zwierać wyprowadzenia GND i MCLK złącza P3 (wyprowadzenie 6-7).
Przykładowa integracja z playerem Moode uruchomionym na Raspberry Pi
Po włączeniu podłączonego do sieci komputera Raspberry Pi z aplikacją Moode otwieramy w przeglądarce okno //moode.local.
W prawym górnym rogu klikamy na ikonę m i z rozwijanego menu wybieramy opcje konfiguracji - Configure
Otworzy się okno Configuration Settings. Klikamy na Audio
Otworzy się teraz okno Audio, w którym trzeba w sekcji Audio Output skonfigurować przekierowanie strumienia audio na interfejs I2S. W pierwszym kroku z rozwijanej listy Named I2S device wybieramy jedną z opcji Generic- I2S, a tak by potem mogła się pojawić w oknie Output Device.
Po jej zatwierdzeniu trzeba uruchomić na nowo aplikację Moode, otworzyć okno Audio i z rozwijanej listy Output Device wybrać urządzenie Generic wybrane w poprzednim kroku.
Po tych czynnościach Moode wykieruje strumień danych audio przez interfejs I2S dostępny na 40-pinowym złącz GPIO.
Player jest gotowy do pracy z modułem przetwornika KAmod RPi5 DAC.
Pomiary przetwornika
Pomiary wykonano za pomocą karty muzycznej Focusrite Scarlet 2i2 i oprogramowania REW. Zmierzono w obu kanałach przy częstotliwości 1kHz zniekształcenia nieliniowe THD i THD+N (plus szum).
W danych katalogowych THD dla przetwornika PCM5102A THD jest równe -93dB (0,0022%). THD zmierzone dla kanału lewego: THD = 0,0034% a wyrażone w decybelach jest równe -89,3dB. Wynik pomiaru THD+N wynosi 0,0063% co daje -84dB. Dla kanału prawego wyniki pomiarów są bardzo zbliżone.
Są to bardzo dobre parametry pozwalające na odtwarzanie audio z wysoką jakością.
