Schaltung: Der Card Sound Audio Player

Sie suchen ein kompaktes, leistungsstarkes DIY-Audioplayer-Projekt mit nahezu unbegrenzten Möglichkeiten? Werfen Sie einen Blick auf den Card Sound Audio Player, den Falko Bilz erstmals in Elektor Januar/Februar 2018 vorgestellt hat. Er nutzt eine microSD-Karte zur Audiowiedergabe, bietet große Speicherkapazität zu geringen Kosten und lässt sich bequem von jedem Laptop mit neuen Dateien bespielen.

Aber dieses Audio-Player-Projekt geht weit über einen einfachen Audio-Player hinaus. Es kann ebenso gut als Grundlage für eine hochwertige Haustürklingel, einen musikalischen Wecker oder sogar als vielseitiges Sound-Modul für Modelle im Maßstab dienen – komplett mit zwei unabhängigen Lautsprecherausgängen.
 

Die Schaltung

Sehen Sie sich den Schaltplan an und folgen Sie dem Weg der Audiodaten von der microSD-Karte in ihrem Sockel. Die Karte kommuniziert über eine SDIO-Schnittstelle mit dem Mikrocontroller, die schnellen bidirektionalen Datentransfer ermöglicht. Durch die Verwendung mehrerer Datenleitungen parallel erreicht diese Schnittstelle einen höheren Durchsatz als der einfachere 1-Bit-Modus. Pull-up-Widerstände sorgen für einen zuverlässigen Betrieb der Kommunikationsleitungen.
  Bilz erklärte:

„Die Audiodaten auf der SD-Karte werden im STM32F401-Controller (mit einem Cortex-M4-Kern von ST Microelectronics) gemäß benutzerdefinierten Anweisungen in PCM-Signale (Pulse-Code-Modulation) umgewandelt und an den I²S-Bus ausgegeben – eine spezielle Schnittstelle für serielle digitale Signale, die von Philips entwickelt wurde. Dieser Datenbus enthält eine Bit-Clock-(CK)-Leitung, eine Daten-(SD)-Leitung und eine Umschaltleitung zwischen dem linken und rechten Kanal (LRCK). Zusätzlich gibt es eine Master-Clock-Leitung (MCK), die nicht der I²S-Spezifikation entspricht. Das feste Verhältnis MCK = 256 × LRCK ist durch IC2 definiert.“

Audio-Player-Software

Die Software wurde in C geschrieben, unter Verwendung der sogenannten CMSIS- und FatFS-Bibliotheken. Besuchen Sie die Projektseite für weitere Informationen. Die meisten Dateien wurden mit dem Konfigurationsprogramm STM32CubeF4 generiert, was die Notwendigkeit, das Referenzhandbuch für den STM32F401 zu studieren, weitgehend überflüssig macht.

„In diesem Projekt hat die Anwendung selbst die Datei main.c als Einstiegspunkt“, erklärte der Entwickler. „Die Audioausgabe wird in der Datei waveplayer.c implementiert: Ein Datenpuffer wird per DMA über den I²S-Bus an den D/A-Wandler IC5 übertragen. Wenn die Hälfte des Puffers übertragen ist, werden die PCM-Daten für die nächste WAV-Datei in die andere Hälfte geschrieben. Dabei wird eine dynamische Lautstärkeanpassung durch einfache Multiplikation eingefügt – mit Hilfe der sogenannten Floating-Point-Unit (FPU). Auch die ‘Fade-out’-Funktion für Klänge nutzt dies. Das Endergebnis ist ein nahtloser I²S-Datenfluss, wobei zusätzliche Rechenressourcen für Ihre eigenen Bedürfnisse oder eine zukünftige Programmerweiterung (vielleicht für eine Loudness-Funktion) verfügbar bleiben. Der Rest der Dateien sind größtenteils zusätzliche mit speziellen Unterfunktionen.“

Natürlich enthält der originale Elektor-Artikel viele weitere Details.
 

Mehr über den Card-Sound-Audio-Player

Der Originalartikel „Card Sound“ erschien in Elektor Januar/Februar 2018. Sie können den Artikel lesen – kostenlos während des zweiwöchigen Zeitraums nach Veröffentlichung dieser Nachricht. Wenn Sie eine Schaltung erstellen, erwägen Sie, Ihre Fortschritte auf der Elektor-Labs-Plattform zu teilen!

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Hinweis der Redaktion. Dieser Artikel erschien erstmals 2018. Angesichts des Alters des Projekts sind einige Bauteile oder Produkte möglicherweise nicht mehr erhältlich, und die zentralen Entwurfsverfahren wirken vielleicht veraltet. Wir glauben jedoch, dass das Projekt Sie inspirieren wird, in Zukunft neue Entwicklungen zu beginnen.