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应用XMOS U系列芯片和FPGA做的一款异步USB音乐界面 SDIF-3

2014-12-11 10:21阅读:

tcjie

只谭乐有风花雪月

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XMOS U系列对于应用USB功能的应用来说是个好芯片,因为它集成了USB的PHY在里面,而且XMOS提供了开发的USB库文件,虽然没有提供USB库的源代码,但通过反编译器对这个库进行研究,对于XMOS的USB的底层也就变得一目了然。对它也就非常容易驾驭了,对它的控制也就变得得心应手。U系列芯片运行速度快,USB的协议由软件来实现。其他的一些USB芯片底层无法了解,应用起来不那么好控制。不过,这些芯片价格较低,能满足大多数的要求,相对来说,XMOS的U系列的价格比较高,对一些产品来说就显得有些浪费了。一些ARM的芯片也带有USB PHY,不过暂时对这些芯片没有研究。 既然对U系列的USB那么的了解,当然要应用它来开发一个项目--配合FPGA的异步USB音乐界面,应用FPGA主要是因为: 这是一个USB电气全隔离的界面,目的是为了隔离电脑经USB线传输过来的噪声,如将隔离芯片放在USB的输入端,对于USB2.0来说,带宽不够;将隔离芯片放在输出端会带来抖动,所以要采用FPGA,并将隔离芯片放在XMOS和FPGA之间对信号进行隔离,再应用FPGA建立的多重FIFO对数据进行缓存,用精确的本地时钟将数据输出,以达到降低抖动的目的。再者,XILINX 的FPGA SPARTAN 6 时钟系统的PLL还是非常强大的。
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所以,整体的架构为:
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整块板是4层2.0mm,沉金板:
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带RCA,BNC,AES/EBU,I2S over HDMI(LVDS),DSD over SPDIF 输出
PCM支持的采样率: 44.1KHz,48KHz,88.2KHz,96KHz,176.4KHz,192KHz,352.8KHz,384KHz
DSD支持的采样率:
1) 2.8 MHz (DSD64) (DoP, ASIO native DSD), DSD over SPDIF输出
2) 5.6 MHz (DSD128) (DoP, ASIO native DSD), DSD over SPDIF输出
3) 11.2 MHz (DSD256) (ASIO native DSD)
4) 22.5 MHz (DSD512) (ASIO native DSD); 已做了该支持功能,但未用DSD512的音乐检验过。
应用低相噪的CRYSTEK晶振:
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电源部分不能偷工减料,带EMI滤波,taelema变压器两个独立的电源分别给XMOS和FPGA供电,不再从电脑的USB取电:
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装箱内部图:
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外部图:
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再加个DSD的SDIF-3的输出:
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Mac OS,Linux 无需驱动,windows 32/64位下采用自家开发的驱动和ASIO。
由于采用隔离技术,独立电源供电,多重FIFO去抖动,高性能时钟晶振和时钟系统,使得声音背景干净,细节丰富。

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