深入浅出树莓派播放器（硬件篇）（46楼增加修改天线实例）

夜游人 · 发表于 2018-3-5 23:17:58

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本帖最后由夜游人于 2018-3-14 20:25 编辑

   最近很多朋友问我树莓派的事情，一个个的介绍太烦琐，借论坛宝地把对这个东西的认识总结一下。由于我只使用树莓派输出同轴数字信号，所以侧重讲一下同轴输出的架构。

   树莓派其实就是一个微型卡片电脑主机，我们现在购买到的树莓派主板是最新的3b型，CPU型号是BCM2837,这是一枚4核的64位1.2GHZ ARM Cortex A53 (ARMV8) 芯片,A53的芯片架构相比其他派使用的32位A7或者A9架构，同频运算能力更强，功耗更低。树莓派使用的LPDDR2内存是1GB的ELPIDA必尔达颗粒，这样的硬件组合运行高效率的linux系统，无论处理什么数字音频文件都绰绰有余，包括对运算能力要求最高的DST64 ISO文件，实际使用中，播放本地U盘的DST64文件，dop同轴输出，流畅播放完全无爆音，CPU使用15%左右，内存剩余量在60%左右。所以不要再说树莓派的运算能力不够了，假如碰到问题不应该是运算能力造成的。

   QQ截图20180305204940.jpg

USB和网口是树莓派的弱项所在，使用了一枚型号LAN9514的HUB芯片，从CPU的一个480M底层端口分配出4个USB和一个10/100M的网口，实际使用中，假如使用USB解码器，在播放DSD文件的时候，无论是使用本地U盘（硬盘），还是NAS播放，都存在不定时的爆音现象。网口和U口共享底层端口在非音频应用方面是完全没问题的，虽然现在使用的USB解码器大多是使用了异步时钟模式，但是由于USB界面芯片的缓存区极小，对数据传输的实时性要求比较高，很难保证在大数据传输的情况下不出现爆音，使用一些高性能外挂HUB可能可以减轻这个问题。

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BCM2837提供了2组SDIO端口，一组焊接了TF卡座，用于存放系统固件，也可以把音频文件放置在这个TF卡内（不推荐），另一组则去了WIFI模块，该WIFI的最大传输速度在7.6MB/s上下，用于NAS播放是足够的，但是由于板载天线的限制，传输距离很短，建议加个USB无线网卡使用，假如有足够的动手能力，也可以给树莓派主板加装外置天线（慎重动手），这个在下面的图片会标示出来。

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树莓派板载了多组稳压电路，全部是开关稳压方式，电源利用率比较高，但是纹波比较大，关键是3.3V那路，是包括I2S在内的各路IO都要用到，对信号质量影响比较大，必须用3.3V低噪声线性稳压器件将其替换的，当然没动手能力的不推荐做这些事情，需要去掉3.3V的那个电感并且割掉一些相关连线，很容易搞坏板子。

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      下面介绍一下使用树莓派作为优秀同轴数字转盘的一些技术相关。
      首先很多朋友都知道树莓派是支持I2S输出的，但是树莓派主板并没有为I2S提供MCLK时钟，I2S信号中的LRCLK和BCLK是CPU内部的PLL从19.2MHZ的晶振分频而来，这种I2S输出方式，称之为MASTER输出模式，精度低抖动大，由于IO供电与包括USB HUB在内的多个芯片共用，杂讯很大，惨不忍睹，绝对不推荐使用这种方式作为I2S输出。

      好消息是，BCM2837这个CPU的I2S支持SLAVE输出方式，即LRCLK和BCLK信号由外部器件产生，把LRCLK和BCLK信号输入给树莓派主板，就可以取出I2S的DATA信号，这种模式，MCLK时钟可以由外部的低相噪音频晶振产生，我们需要22.5792（用于44.1/88.2/176.4/dop），和24.576（用于48/96/192）两个频点的晶振，我使用的是WM8804这个芯片，用于产生I2S并且合成SPDIF同轴信号，时钟模式见下图，这样，I2S的信号质量取决于树莓派主板以外的电路，跟树莓派硬件没关系，可以输出非常优秀的同轴输出信号。


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WM8804的同轴数字信号输出驱动能力比较弱，为此增加了一个军品级门电路并联驱动，由一个专门设计的隔离变压器输出。这样一套树莓派播放系统，需要两路电源，一路5V大电流（1A）提供给树莓派主板工作，一路9V/200MA提供时钟，I2S和驱动电路工作，电源质量越高越好。原树莓派的5V输入是经由一个MIRO USB插座，后有一个极性保护电路，这个电路对声音影响极大，建议由GPIO口的5V端输入，我在输入的前端设置5个固态电容增强退耦能力

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