Ich habe aktuell ein Projekt, bei dem es darum geht, vorgefertigte
"Audiofiles" mit Samplingraten bis 500 kHz bei 24-32 bit von einer
SD-Karte auf einen Trigger hin abzuspielen (gibt also gern mal knapp 40
MBit/s Datenverkehr). Es gibt mehrere verschiedene Dateien, und eine
Playlist, die festlegt, in welcher Reihenfolge (mit Wiederholung) die
gespielt werden sollen Vor und nach jeder Wiedergabe ist relativ lang
Zeit (>5x Länge der Datei), eine Datei selbst ist nicht länger als 2 s.
Soweit so einfach, der eigentliche Trick ist aber, dass das Abspielen
getriggert sein soll. Also auf einen Pin Change hin, soll mit 100 us
Zeitgenauigkeit die Wiedergabe der nächsten Datei starten.
Wie würdet an so eine Aufgabe rangehen? Je "einfacher", desto besser.
Das Teil soll wirklich nur Daten von SD lesen und die an einen DAC
weiterreichen, nur halt zeitgenau auf einen Trigger hin.
Einen entsprechenden Bereich im RAM für die Sample-Datei reservieren
sowie die Playlist ebenfalls bereits im RAM ablegen.
Bei Port IRQ einen DMA auziehen und die richtige Datei von SD-Karte in
Ram kopieren - zeitgleich einen zweiten One Shot-Timer starten. Länge
des Timers auf 100us einstellen
Bei Timer-IRQ dann einen zweiten DMA starten um aus dem RAM in den DAC
zu schreiben.
Die SD Karte muss natürlich schnell genug sein dun das Filesystem muss
innerhalb der 100us die richtige Datei ausspucken - aber durch die
Trennung der beiden Datenströme werden die beiden Zugriggs-Funktionen
etwas entkoppelt
SD-Karten sind nicht deterministisch. Die machen zwischendurch einfach
mal bis zu einigen 100ms Pause, wenn der Controller irgendwas anderes zu
tun hat. Du hast auf das interne Zeitverhalten Null Einfluss. Und das
ist von Karte zu Karte auch unterschiedlich. Deine 100us Reaktionszeit
kannst Du so nicht garantieren.
SD-Karten sind daher das falsche Medium.
Es gibt mehrere Möglichkeiten:
1. alle Samples vorher ins RAM laden, oder wenn das reicht, nur das
nächste. Du brauchst dann natürlich genug RAM.
Es gibt SPI PSRAM, z.B.:
https://www.apmemory.com/wp-content/uploads/APS1604M-3SQR-SN.pdf
2. anderes Flash-Speichermedlum, und zwar eines OHNE internen
Controller. NOR-Flash ist einfach, aber die verfügbaren Kapazitäten sind
begrenzt (so bis 16 oder 32MB). NAND-Flash ist komplizierter, weil es
defekte Blöcke haben kann. Dafür hast Du viel mehr Kapazität. Dadurch,
dass Du das Flash direkt steuerst, ist das Zeitverhalten absolut
deterministisch, d.h. bei jedem Takt kommt zuverlässig ein Byte/Wort
heraus, auf die ns genau.
fchk
Danke, die Idee mit DMA hatte ich auch. Ich frage mich nur, ob ich mit
einem Raspberry nicht besser aufgehoben bin. Ich könnte doch die
SD-Schnipsel in dessen umfangreichen RAM laden und das dann per Software
abspielen. Habe ich da eine chance, oder macht mir da das Betriebssystem
bei 100 us einen Strich durch die Rechnung? Die 100 us sind der erlaubte
Jitter..., einige ms zusätzlicher, deterministischer delay wären auch
ok.
Josef schrieb:> Danke, die Idee mit DMA hatte ich auch. Ich frage mich nur, ob ich mit> einem Raspberry nicht besser aufgehoben bin.
Ich weiß nicht ob der Pi die geforderten 500 kHz Samplerate auf dem I2S
kann. Ich denke, mehr wie die üblichen 48kHz werden nicht drin sein. Die
Doku schweigt sich dazu leider aus.
fchk
Josef schrieb:> dass das Abspielen> getriggert sein soll. Also auf einen Pin Change hin, soll mit 100 us> Zeitgenauigkeit die Wiedergabe der nächsten Datei starten.> Wie würdet an so eine Aufgabe rangehen? Je "einfacher", desto besser.> Das Teil soll wirklich nur Daten von SD lesen und die an einen DAC> weiterreichen, nur halt zeitgenau auf einen Trigger hin.
Sowas hab ich vor Jahren mal gebaut, wenn gleich nur für 44.1kHz. Die
Dateien lagen in einem parallelen Flash mit 1Gbit. Da konnte man sehr
einfach taktgenau (44.1kHz) starten und stoppen, ohne Handstände. Lief
über ein kleines FPGA. Vorher wurden die Dateien per AVR von SD-Card in
den Flash geschrieben.
Ich habe mal in die Doku vom Arm Prozessor STM32H743 geschaut. Der hat
einen recht frei programmierbaren I2S Kanal. Allerdings ist die maximale
Frequenz dort auch nur 192 KHz. Mehr wird von den 'normalen'
Audiospielern wohl nie gefordert.
Ich denke, dass Standardwege über I2S für 500 KHz nicht mehr gehen, weil
es für alle Chips ausserhalb der Specs liegt.
Und das Raspi-Betriebssystem wird wir auf jeden Fall Knüppel in den Weg
legen. Die Genauigkeit mit einem Linux auf dem kleinen Prozessor, das
geht kaum.
Da ist dann wohl eigene Hardware und Software fällig.
> Ich habe aktuell ein Projekt, bei dem es darum geht, vorgefertigte> "Audiofiles" mit Samplingraten bis 500 kHz bei 24-32 bit von einer
Von welchem Planeten kommst du eigentlich? Weil es klingt irgendwie
nicht so als wenn Menschen das hoeren koennten.
Und sollte dir irgendeine Messtechnikanwendung im Sinn kommen,
dir ist schon klar das Audio-DACs eben auch auf Audio optimiert
sind und fuer Messtechniksachen oftmal unbrauchbar?
Olaf
Peter D. schrieb:> Josef schrieb:>> 500 kHz bei 24-32 bit>> Soso, welchen 32Bit-DAC mit 2µs Settling-Time hast Du Dir denn dafür> ausgesucht?
Er schrieb "Audiofiles", weil ihm der Begriff programmierbarer
Funktionsgenerator nicht geläufig ist.
Naja, es reicht wenn Mäuse und Fledermäuse die Töne hören können. Ist
für eine Anwendung in der Verhaltensforschung im Tierreich, und da die
natürlichen Rufe der Tiere teilweise bis 120 kHz gehen, reichen 192 kHz
DAC halt nicht aus.
Frank K. schrieb:> SD-Karten sind nicht deterministisch. Die machen zwischendurch einfach> mal bis zu einigen 100ms Pause, wenn der Controller irgendwas anderes zu> tun hat.
Bei rein lesendem Zugriff gibt es sicherlich keine 100ms Pause. Ob die
100us eingehalten wegen können müsste man prüfen, aber mit einem
entsprechend schnellen Controller, kann ich mir das schon vorstellen.
Josef schrieb:> reichen 192 kHz DAC halt nicht aus.
ja ok, aber hören die Viecher 24-32 Bit? Weißt du was das für ein
Störabstand ist (wäre...)? Sind das audiophile Fledermäuse?
> ja ok, aber hören die Viecher 24-32 Bit?
Yep, wuerde auch empfehlen mal testweise das aktuelle Radioprogramm
auf 8Bit runterzurechnen. So schlecht ist das garnicht mal.
Andererseits wenn eine Fledermaus goldene Ohren hat dann sind
die natuerlich auch sehr gross. :-D
Olaf
Die hören nicht 32 bit, aber es wäre sehr praktisch, wenn die Lautstärke
der Töne über einen weiten Bereich direkt in der Datei codiert werden
könnte, ohne zusätzlich am Gain rumdrehen zu müssen. Aktuell nehmen die
Leute 16 bit, aber das ist nicht optimal. 24 bit müssten schon drin
sein.
Wenn die Reihenfolge, in der die Dateien abgespielt werden, feststeht,
kann man die jeweils nächste Datei rechtzeitig vorher ins RAM laden,
dann sind Timing-Unregelmäßigkeiten der SD-Karte schonmal egal. Dazu ist
natürlich genug RAM nötig (4MB), aber Controller, an die man SDRAM
anflanschen kann, gibt es ja genug.
Zum Abspielen ist dann nicht einmal DMA nötig, weil die CPU in der Zeit
ja sowieso nichts anderes zu tun hat.
Josef schrieb:> 24 bit müssten schon drin sein.
Dann will ich sehen, wie du 140dB Dynamikumfang zum Schallwandler
bringst. Nochmal: Ist dir klar was das bedeutet?
