DoPをADATで

　DoPをADATで運用するためのFPGAの改造をGWの連休中に何とか立ち上げようと開始しました。


　以前　HQ Player 　dCS方式DSDネイティブ出力が手持ちのDDCでも出来るか　ということでこの時はSPDIFでの確認ですが、結果ノイズだらけで再生できずで頓挫してしまいましたが、いろいろ情報やツールも出揃ってきたので、ADATで再挑戦してみます。


　まずはADAT上のDoPのフォーマットについて...
　

ADAT　SMUXのチャネルマッピング

　上図はADAT（SMUX)のPCMデータのマッピングです。ADATは伝送速は、11.2896Mbit/s(44.1kHz系列）　or　　12.288Mbit/s(48kHz系列）　固定で、44.1k/48kHz時は8ch、88.2k/96kHz時は、4ch、176.4k/192kHz時は、2chを伝送することが出来ます。

　ステレオで扱う場合、44.1k/48kHz時は4つのステレオチャネル(a,b,c,d chとします）をa_ch L/R,b_ch L/R,c_ch L/R d_ch L/Rという順序でチャネル割当されます。

　 88.2k/96kHz時は、2つのステレオチャネル(a,b chとします）をa_ch L 2sample /a_ch R 2sample , b_ch L 2sample /b_ch R 2sample ,という順序でチャネル割当されます。

　 176.4k/192kHz 時は、1つのステレオチャネル(a chとします）をa_ch L 4sample /a_ch R 4sample という順序でチャネル割当されます。

 DoPでDSD64を伝送する場合、176.4kHzのモードを使用します。

DoP　DSD64のチャネルマッピングと受信後のフォーマット変換（*差替版）

1フレーム中のLch 4sample分の内、最初の1sampleの下位16bitをMSB側として、次の1sampleの 下位16bitをLSB側として32bitに連結し、FPGA内部バッファに書き込みます。その他も同様に2sample分の下位16bitを結合して32bit化してFPGA内部バッファに書き込みます。

　＊上記でも問題なく処理できますが、DSD128と制御方法を揃えるため、Upper側16bit、Lower側16bitを個別にメモリへライトすることにしました。

　DoPでDSD128を伝送する場合、1本のADATラインでは伝送容量が不足するため、2つのADATラインを使います。各ラインは176.4kHzのモードを使用します。

DoP　DSD128のチャネルマッピングと受信後のフォーマット変換　（*差替版）

1本でLchまたはRchを伝送します。ADAT 8chに順番にLchまたはRchの16bit×8コ分のデータが埋め込まれているので、 DoP　DSD64の場合と同じルールで 2sample分の下位16bitを結合して32bit化してFPGA内部バッファに書き込みます。  Lch はUpper側16bitにRchはLower側16bitに個別に書込メモリ上で、整列させます。

　

　前回の時は、内部ではDoPのフォーマットのまま扱い、出力時にDSDフォーマットに変換する方式をとっていましたが、プレーンDSDの入出力とDoPの入出力を相互にうまく扱うには一旦DSD（メモリ格納時32bit化）して扱う方が、処理し易いと思われるので、入力側でDSD化するように変更することにしました。

　

MUSILAND Monitor 01 MINI 2

MUSILAND Monitor 01 MINI が到着。とりあえず、基板を見てみました。
DACにはTI PCM1781 が使用されています。このチップ24bit@192kHzまでは対応しているようで、I2SでFPGAと接続されていますので、容易に引き出せそうです。

    MUSILAND Monitor 01 MINI

   MUSILAND Monitor 01 MINI

  MUSILAND Monitor 01 MINI 基板　と　BuffaloII

 MUSILAND Monitor 01 MINI 基板

MUSILAND Monitor 01 MINI 　基板裏 

  Xilinx Spartan3A  XC3S50A

CYPRESS  CY7C68013A

  EZ-USB®FX2LP™USBマイクロコントローラハイスピー​​ドUSBペリフェラルコントローラ 

DAC ChipはTI PCM1781 

MUSILAND Monitor 01 MINI

 今まで気がついていませんでしたが、MUSILAND Monitor 01 MINIという小さいUSB DDC/DACを見つけました。昨年6月発売で、代理店のテックの通販はすでに売り切れになっています。
そのせいもあるのか、送料別ですが\5,000で販売しているところもあり購入してみました。


87×61×13mm　と比較的小さく（といってもXMOSとほぼ同じ大きさっぽい）、24bit@192kHzまで対応しているので、モバイル向けのDoP用DDCベースにも良いかもしれません。中の基板を取り出してDACと同じケースにいれることも考えられます。

MUSILAND Monitor 01 MINI

MUSILAND Monitor 01 MINI　基板

PSoC 3本

シリーズ最強 ! PSoCボード + デバック・ボード 2012年 05月号を買ってみました。


　PSoCには興味はありましたが、新しいツールをマスタするのそれなりに大変ですし、あまり日本語マニュアルは充実していなさそうなので、とりかかりにはよさそうです。


　アナログ機能は今のところあまり必要としていませんが、比較的小さなボードであるのでモバイル向けに組み込むのに良さそうです。
　チップ単体でもSOICやDIPタイプのものが秋月で購入できるので、ボードを起こすのも比較的容易そうです。
　ロジック部のゲート数があまり大きくないのと、使い勝手がどうか次第では使いものにならないかもしれませんが...

シリーズ最強 ! PSoCボード + デバック・ボード 2012年 05月号

　プリント基板作りの基礎と実例集もパターン引き回しの参考書として一緒に購入しました。

JRiver Media Center DoP対応

　PCで音楽さんの記事でJRiver Media Centerがv 17.0.106で  DoPに対応したことが紹介されています。
半月ぐらい前に試したときは未だ対応しておらず、そのままチェックしていませんでしたが、その後対応していたようです、
　v17.0.122をダウンロードしてインストール。今までライセンス未購入でしたが、特に問題なければ、メインで使用するつもりで購入してみました。

 JRiver Media Center

　DoPで使用するには、下記の設定を合わせればOK。

　DoPモードは見つけにくいところにあり ビデオ-bitstreaming にチェックボックスがあります。

　また、ASIOで試してみましたがダメでWASAPI-Event Styleでしかうまくいっていません。

 ビデオ-bitstreaming カスタムを選択し、DSD over PCM(DoP)　をチェック

　DoP Format:使用機器に合わせてDoPかdCSを選択

　オーディオ-出力モード：WASAPI-Event Styleを選択

　出力モード選択で使用するデバイスを選択

Thunderbolt光ケーブル

住友電気工業がThunderbolt光ケーブルのサンプル出荷を開始したとのこと。
最大伝送距離は20mとのこと。意外と短いですね。

ケーブルコネクタ内に電気⇔光変換機能を実装し、コネクタは通常のメタルケーブルと同じで Thunderboltポートに挿せば使えるようになっています。

　下のBelkin のThunderbolt Express DockなどのThunderbolt⇔USB変換機能を持つ装置があれば、USB DDC/DACとPCの電源を完全にアイソレートすることが可能になるはずです。

　 Belkin  Thunderbolt Express Dockは$299と少々お高いですが、だんだんとバリエーションも増え、価格もこなれてくるとを期待したいところです。

　光ケーブルの方は価格が不明ですが、それなりに高価になると思います。 

　Thunderboltポートを持つApollo High-Resolution Interfaceや、Apogee Symphony I/O　

Symphony 64 | ThunderBridgeなどのAudioIFもありますがやはり高価です。

 Thunderbolt光ケーブル（住友電気工業）

 Belkin  Thunderbolt Express Dock 

QuartusII システムコンソール Dashboard 2

DashboardのGUIからFPGA内のレジスタアクセスする例として、I2Cコントローラのレジスタを周期モニタしてDashboardに表示させることと、Dashboardの設定用Textboxから設定する機能を作りこんでみました。

　システムコンソール　Dashboard　I2Cレジスタモニタ、設定画面

　"Start Mon"プッシュでレジスタを周期的に読みDashboardに表示し、TextBoxに設定値を書いて、setを押すとレジスタの内容が書きかえます。
　細かい調整や画面デザインなどはこれから。

　下記が該当部のtcl記述になります。

proc count_g3 {group_name} {

variable dash

variable prescale_val

variable control_val

variable status_val

variable transmit_val

variable receive_val

variable command_val

variable timer_val

#  reg read and display

set i2c_baseadd 0x00000000

set i2c_prescale       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x0 ] ] 

set i2c_ctrl         [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x4 ] ] 

set i2c_status       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x8 ] ] 

set i2c_transmit     [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0xc ] ] 

set i2c_receive       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x10 ] ] 

set i2c_command       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x14 ] ]

set i2c_timer       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x40 ] ]

   set mast [lindex [get_service_paths master] 0]

   open_service master $mast

   # prescale

   set prescale_val [master_read_32 $mast $i2c_prescale 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.prer_val text [format "0x%04x" [expr ($prescale_val)] ]

   # ctrl

   set control_val [master_read_32 $mast $i2c_ctrl 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.ctrl_val text [format "0x%04x" [expr ($control_val)] ]

   # status 

   set status_val [master_read_32 $mast $i2c_status 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.status_val text [format "0x%04x" [expr ($status_val)] ]

   # transmit

   set transmit_val [master_read_32 $mast $i2c_transmit 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.transmit_val text [format "0x%04x" [expr ($transmit_val)] ]

   # receive

   set receive_val [master_read_32 $mast $i2c_receive 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.receive_val text [format "0x%04x" [expr ($receive_val)] ]

   # command

   set command_val [master_read_32 $mast $i2c_command 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.command_val text [format "0x%04x" [expr ($command_val)] ]

   # timer

   set timer_val [master_read_32 $mast $i2c_timer 1]  

   dashboard_set_property $dash $group_name.timer_val text [format "0x%04x" [expr ($timer_val)] ]

   

   after 1000 i2c_Control::count_g3 $group_name

 }

 proc set_prer {group_name} {

variable dash

variable set_prescale_val

set i2c_baseadd 0x00000000

set i2c_prescale       [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0x0 ] ] 

   set mast [lindex [get_service_paths master] 0]

   open_service master $mast

   

   set set_prescale_val [format "0x%04x" [dashboard_get_property $dash $group_name.prer_wr_val text]]

   master_write_32 $mast $i2c_prescale $set_prescale_val

 }

 proc set_tx {group_name} {

variable dash

variable set_tx_val

set i2c_baseadd 0x00000000

set i2c_transmit     [format "0x%08x" [expr $i2c_baseadd + 0xc ] ] 

   set mast [lindex [get_service_paths master] 0]

   open_service master $mast

   

   set set_tx_val [format "0x%04x" [dashboard_get_property $dash $group_name.tx_wr_val text]]

   master_write_32 $mast $i2c_transmit $set_tx_val

 }

# gen_group3

#

proc gen_group3 { { group_name "myTab.g3" } } {

variable dash

dashboard_add $dash $group_name  group myTab

dashboard_set_property $dash $group_name itemsPerRow 2

# read reg 

#prer reg

dashboard_add $dash $group_name.prer label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.prer text "Clock Prescale"

dashboard_set_property $dash $group_name.prer preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.prer_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_val preferredWidth 30

#ctrl reg

dashboard_add $dash $group_name.ctrl label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.ctrl text "Control"

dashboard_set_property $dash $group_name.ctrl preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.ctrl_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.ctrl_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.ctrl_val preferredWidth 30

#status reg

dashboard_add $dash $group_name.status label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.status text "Status"

dashboard_set_property $dash $group_name.status preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.status_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.status_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.status_val preferredWidth 30

#transmit reg

dashboard_add $dash $group_name.transmit label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.transmit text "Transmit"

dashboard_set_property $dash $group_name.transmit preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.transmit_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.transmit_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.transmit_val preferredWidth 30

#receive reg

dashboard_add $dash $group_name.receive label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.receive text "Receive"

dashboard_set_property $dash $group_name.receive preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.receive_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.receive_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.receive_val preferredWidth 30

#command reg 

dashboard_add $dash $group_name.command label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.command text "Command"

dashboard_set_property $dash $group_name.command preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.command_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.command_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.command_val preferredWidth 30

#timer reg

dashboard_add $dash $group_name.timer label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.timer text "Timer"

dashboard_set_property $dash $group_name.timer preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.timer_val label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.timer_val text "-"

dashboard_set_property $dash $group_name.timer_val preferredWidth 30

# button 

dashboard_add $dash $group_name.bstart button $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.bstart text "Start Mon"

dashboard_set_property $dash $group_name.bstart onClick  "i2c_Control::count_g3  $group_name"

# reg edit

#prer reg

dashboard_add $dash $group_name.prer_wr label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_wr text "Clock Prescale"

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_wr preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.prer_wr_val textField $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_wr_val preferredWidth 60

 

dashboard_add $dash $group_name.prer_set button $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_set text "Set"

dashboard_set_property $dash $group_name.prer_set onClick  "i2c_Control::set_prer $group_name"

dashboard_add $dash $group_name.null label $group_name

#transmit reg

dashboard_add $dash $group_name.tx_wr label $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.tx_wr text "Transmit"

dashboard_set_property $dash $group_name.tx_wr preferredWidth 30

dashboard_add $dash $group_name.tx_wr_val textField $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.tx_wr_val preferredWidth 60

 

dashboard_add $dash $group_name.tx_set button $group_name

dashboard_set_property $dash $group_name.tx_set text "Set"

dashboard_set_property $dash $group_name.tx_set onClick  "i2c_Control::set_tx $group_name"

}

DSD to PCM Converter 2

DSD to PCM Converterdで書いた、　YUKI-SAN　の DSD to PCM Converter　AES/EBUなどサンプリングレート352.8kHzをサポートしない規格のための、MSB8bitコード　0x09/0xF9を用いる代替規格の0x09/0xF9のコード挿入パターンの違いについて、早々に対応していただきました。ありがとうございます。


　私の想定と同じで、各ch毎に0x09/0xF9パターンを繰り返すようになっています。

　Waveファイル　先頭部分

上：DSD128_DoP(0x06/0xF9)-　DSD to PCM Converter Version 0.0.12

下：DSD128_DoP(0x06/0xF9)-　DSD to PCM Converter Version 0.0.13

DSD to PCM Converter

YUKI-SAN　の DSD to PCM Converterが　DSD128のDoP（DSD over PCM）をサポートし、AES/EBUなどサンプリングレート352.8kHzをサポートしない規格のための、MSB8bitコード　0x09/0xF9を用いるへの代替規格もサポートしてくれました。

 DSD to PCM Converte

左：DSD64_DoP(0x05/0xFA)　　中：DSD128_DoP(0x05/0xFA)　右：DSD128_DoP(0x06/0xF9)　

WaveファイルのRIFFタグ情報　

　まだ、DSD128_DoP(0x06/0xF9)を試す環境が準備できていませんが、とりあえずフォーマットを確認するため、DSD64のデータを、DSD64_DoP(0x05/0xFA) へと、AudioGateでDSD128に変換して、 DSD128_DoP(0x05/0xFA)、DSD128_DoP(0x06/0xF9)に変換してみました。

　上記がRIFFタグ情報を覗いてみた様子です。DSD128_DoP(0x05/0xFA)では、2チャンネル、352.8kHz、24bitのwaveファイルとなっています。DSD128_DoP(0x06/0xF9)では、4チャンネル、176.4kHz、24bitのwaveファイルとなっています。

Waveファイル　先頭部分

上：DSD128_DoP(0x06/0xF9)　

中：DSD128_DoP(0x05/0xFA)

下：DSD64_DoP(0x05/0xFA)　

　つぎにデータ部を見てみます。上が、DSD128_DoP(0x06/0xF9)、DSD128_DoP(0x05/0xFA)　DSD64_DoP(0x05/0xFA) のデータの先頭部分です。

　0x00002Bまでが、タグ情報で、0x00002Cからがデータ部になっているようです。

　　オレンジでハッチングしているのは、DSD128でのLchデータと思われる部分の先頭から20byte分になります。　

　0x05/0xFA方式では、16bit毎にL/Rchが埋め込まれています。

　0x06/0xF9方式では、32bir毎にL/Rchが埋め込まれています。

　これは、4chマルチチャネルのWaveファイルの1番目と2番目のチャネルにLchを、3番目と4番目のチャネルにRchを埋め込んでいるためで、これでDoPの規定に合っていると推測します。

　　水色、黄色でハッチングしているのが、0x05/0xFAあるいは0x06/0xF9のコード、0x05/0xFA方式の場合は、DSDデータ16bit- 0x05 - DSDデータ16bit - 0xFAの順序で埋め込まれています。

　0x06/0xF9方式の場合も、DSDデータ16bit- 0x06 - DSDデータ16bit - 0xF9の順序で埋め込まれています。

　

　こちらは、少し私の推測と異なります。　0x06/0xF9方式の場合、4chの各chで0x06/0xF9を交互に埋め込むのではと推測しています。（あまり自信はありません...)

QuartusII システムコンソール Dashboard

システムコンソールのGUI機能、Dashboardの習得のため、DailとTimeChartで、FPGA内に作った32bit Timerカウンタを読みだして表示させてみました。

 Dashboardでは、これ以外にも　Label, Text, Button, checkBox, LED, ComboBox, Table, BarChart, LineChart, PiChartなどが使えます。

システムコンソール　Dashboard

上記Dashboardの表示Tabに関するTclは下記

namespace eval i2c_Control {

variable dash [add_service dashboard i2c_Control "I2C Control" "Tools/Dashboard"]

dashboard_set_property $dash self developmentMode true

dashboard_set_property $dash self itemsPerRow 1

# count g2 
proc count_g2 {group_name} {


variable dash
variable g2_cnt_val
variable g2_cnt_en


#  Timer read and display dail and chart
if { $g2_cnt_en } {


   set mast [lindex [get_service_paths master] 0]


   open_service master $mast


 # 0x40番地の32bit Timer counterをリードし、g2_cnt_valにセット　   
   set g2_cnt_val [master_read_32 $mast 0x040 1]


  # dialへの読み取ったカウント値のセット
   dashboard_set_property $dash $group_name.dial value [expr ($g2_cnt_val /10000000)]
  # timechartへの読み取ったカウント値のセット
   dashboard_set_property $dash $group_name.tchart latest [expr ($g2_cnt_val /1000000)]

   after 1000 i2c_Control::count_g2 $group_name
   }
 }


# gen_group2 


proc gen_group2 { { group_name "myTab.g2" } } {
variable dash


dashboard_add $dash $group_name  group myTab
dashboard_set_property $dash $group_name itemsPerRow 1


# dial
dashboard_add $dash $group_name.dial dial $group_name
dashboard_set_property $dash $group_name.dial title "Dial_fpga"
dashboard_set_property $dash $group_name.dial min 0
dashboard_set_property $dash $group_name.dial max 440
dashboard_set_property $dash $group_name.dial preferredWidth 300
dashboard_set_property $dash $group_name.dial preferredHeight 300
dashboard_set_property $dash $group_name.dial value 0
  
# timechart
dashboard_add $dash $group_name.tchart timeChart $group_name
dashboard_set_property $dash $group_name.tchart title "Time chart"
dashboard_set_property $dash $group_name.tchart preferredWidth 800
dashboard_set_property $dash $group_name.tchart labelX "Time"
dashboard_set_property $dash $group_name.tchart labelY "Counter value"
dashboard_set_property $dash $group_name.tchart latest 0
  
# button to start the counter
dashboard_add $dash $group_name.bstart button $group_name
dashboard_set_property $dash $group_name.bstart text "Start counter"
dashboard_set_property $dash $group_name.bstart onClick  "set i2c_Control::g2_cnt_en 1; dashboard_set_property $dash  $group_name.bstart enabled false; dashboard_set_property $dash  $group_name.bstop enabled true; i2c_Control::count_g2  $group_name"
 
# button to stop the counter
dashboard_add $dash $group_name.bstop button $group_name
dashboard_set_property $dash $group_name.bstop text "Stop counter"
dashboard_set_property $dash $group_name.bstop enabled false
dashboard_set_property $dash $group_name.bstop onClick   "set i2c_Control::g2_cnt_en 0; dashboard_set_property $dash  $group_name.bstart enabled true; dashboard_set_property $dash  $group_name.bstop enabled false"
}

# tabbedGroup


dashboard_add $dash myTab tabbedGroup self
dashboard_set_property $dash myTab preferredWidth 1024
dashboard_set_property $dash myTab preferredHeight 700


# Create Grourps


gen_group1 "Dial"
gen_group2 "Counter_fpga"
#gen_group3 "I2C_Control"
}