Звуковая плата Teensy Audio Shield Board модель B

Продажи временно приостановлены

Звуковая плата Teensy Audio Shield rev B (2)

• Питание: 3.3 вольта (от Teensy 3.x)
• Потребляемый ток: до 51 миллиампер
• Стереокодек: SGTL5000
• Встроенный усилитель для наушников
• Частота дискретизации аудио: 44.1 кГц, 16 бит
• Воспроизводимые форматы: Raw audio, WAV (не сжатый)
• 4-канальный программный микшер
• 3.5-мм аудиоразъём
• Слот micro-SD карт памяти
• 2-канальный линейный вход и выход
• Размеры: 36.8 х 35.6 х 6.5 мм

Вступление

Появление в коллекции многоцелевой универсальной Arduino-совместимой платформы Teensy новых разработок радует всех любителей и знатоков конструирования, оживляя их интерес к активному обсуждению на просторах всемирной паутины, одновременно вдохновляя на новые творческие мысли. Очередная долгожданная новинка в виде компактной аудио платы Teensy Audio Board призвана добавить голосовое или звуковое сопровождение различных событий в собственных электронных проектах. На её базе удастся построить увлекательные и в тоже время уникальные в своём роде звукообрабатывающие схемы с невероятным набором спецэффектов на борту.

Звуковая плата для Teensy не оставит без внимания и меломанов — она обладает высококачественными звуковыми характеристиками частотной дискретизации аудио 44.1 кГц с разрядностью 16 бит и умеет воспроизводить аудиосемплы в качестве, приближенным к оригинальному заводскому звучанию CD-диска. Плата "дружит" со стереонаушниками, располагает линейными стереовходом и стереовыходом, поддерживает подключение монофонического микрофона и взаимодействие с картами памяти стандарта micro-SD.

Для расширения Teensy Audio Board существует библиотека Teensy Audio (страница проекта на GitHub.com), наделённая обширными возможностями обработки звукового потока. Её совсем нескромные возможности:

• Полифоническое воспроизведение
• Запись звука
• Синтезирование сигналов различной формы
• Спектральный звуковой анализ
• Создание эффектов
• Фильтрация
• Микширование
• Одновременное использование нескольких входов и выходов
• Гибкая маршрутизация сигналов между объектами библиотеки
• Автоматический стриминг, не зависящий от текущего выполнения скетча Arduino

В ядрах Cortex-M4 каждой Teensy 3.x заложены DSP-инструкции (инструкции цифрового сигнального процессора), обеспечивающие достаточную мощность для реализации сложного алгоритма вычисления "Быстрого Преобразования Фурье" (спектральный анализ), открывая возможность для создания продвинутых "звукореактивных" проектов.

Средство проектирования аудиосистем

Целенаправленно для звуковой платы Teensy Audio Board разработана графическая утилита, предназначенная значительно облегчить проектирование собственной аудиосистемы. Интуитивно понятный визуальный инструментарий позволяет без труда просматривать многие функции библиотеки, получать доступ к подробным сведениям о функциях, подключать объекты, экспортировать полученную связку схем в код Arduino.

Утилита самодостаточна, автономна и не привязана к серверам, её функционал полностью доступен как в оффлайн режиме (копия находится в архивном файле библиотеки Teesny Audio Library, в папке GUI), так и в режиме онлайн на странице Средство проектирования аудиосистем.

Поддержка других звуковых форматов

Воспроизведение популярных форматов на программном уровне до 320 кб/с MP3, MP4(AAC), M4A(AAC), AAC-RAW или FLAC станет возможным при подключении в проект библиотеки Arduino-Teensy-Codec-lib.

• Оптимизация под набор команд ARM Thumb2
• Проигрывание с карты памяти SD, встроенной флеш-памяти или опциональной последовательной флеш-памяти (Звуковая плата Teensy Audio Shield)
• Flac 4-24 BIT, (Teensy 3.1 и 3.2: размер блока 128-1024 байт)

Обзор Teensy Audio Board

Питание звуковой платы Teensy Audio Board Shield

Электрическая схема настроена на работу от постоянного напряжения, не превышающего +3.3 вольта. Подключение внешнего источника не предусмотрено, контактов или разъёмов входного напряжения в конструкции расширения никаких нет. Необходимое рабочее напряжение берётся напрямую от основной микроконтроллерной платы Teensy 3.x. Максимальный потребляемый ток звуковой платы составляет 51 миллиампер (91 миллиампер с платой Teensy 3.1).

Назначение контактов

Звуковой чип SGTL5000 общается с микроконтроллером Teensy с помощью 7 сигналов. I2C-выводы SDA (18) и SCL (19) управляют микросхемой звуковой платы и настраиваемыми параметрами. Передача и приём сигналов аудиоданных реализован по интерфейсу I2S — контакт TX (22) для наушников и/или линейного выхода, контакт RX (13) от линейного входа или микрофона. Задействованы 3 тактовых сигнала, генерируемых самой Teensy 3: контакт LRCLK (23) на частоте 44.1 кГц, контакт BCLK (9) с частотой 1.41 МГц и контакт MCLK (11) на частоте 11.29 МГц. Стереокодек SGTL5000 настроен в "подчиненный режим" (Slave), все его тактовые выводы являются входами.

Регулировка громкости предусилителя на выходе разъёма 3.5-мм выполняется потенциометром (переменным резистором) номиналом 25 кОм, самостоятельное приобретение и добавление которого предусмотрено на специально обозначенное место на плате. Аналоговый выход потенциометра привязан к контакту 15.

Обращение и работа с картой памяти сформировано по четырехпроводному интерфейсу SPI - контакты Teensy: 7, 10, 12 и 14. Дополнительно устанавливаемый чип памяти использует тот же интерфейс SPI, его сигналы разведёны на контакты 6, 7, 12 и 14.

Принципиальная схема Teensy Audio Shield rev B (2)

На обратной стороне платы расположены специальные площадки прямоугольной формы (совмещённые с контактами 13 и 22), используемые линиями приёма и передачи интерфейса I2S. А также, площадки конфигурации адреса I2C. Благодаря им, модели Teensy 3.1 и 3.2 способны поддерживать четырехканальное I2S аудио. Площадки предназначены для совместного использования со второй аудиоплатой при формировании 4-канального аудиовхода и выхода. Возможность поддержки 4-х каналов на моделях Teensy 3.5 или 3.6 разработчиками не протестирована.

Дополнительный чип(ы) памяти

Платой Teensy Audio Board предусмотрена установка дополнительной флеш-памяти в корпусе SOIC8 (приобретаемой отдельно), обозначенной в принципиальной схеме серым цветом. Для её размещения, на обратной стороне присутствуют площадки и соответствующая маркировка "МЕМ". Наличие флеш-памяти позволяет организовать намного быстрый доступ к управлению над аудиозаписями и воспроизводить одновременно много файлов, так как карты памяти SD обладают большей задержкой доступа к данным. В схему могут быть добавлены чипы памяти, имеющие заводские наименования W25Q128JV или W25Q128FV. Программная библиотека Teensy Audio Library может проигрывать звуковые файлы, помещённые в память этих чипов, используя дополнительную библиотеку SerialFlash.

В будущих версиях библиотеки Teensy Audio Library возможно появление использования чипов памяти для поддержки волнового синтеза.

Рекомендуемые карты памяти SD

Большинство карт памяти стандарта SD оптимизированы для продолжительного доступа к чтению или записи одного большого файла. Все карты памяти SD отлично справляются с одновременным воспроизведением только одного WAV-файла.

Многие распространённые карты памяти 10 класса показывают себя не с лучшей стороны при проигрывании в один момент двух, трёх или четырёх WAV-файлов. Имея высокие скорости чтения и записи, они обладают медленной способностью обрабатывать одновременно сразу несколько файлов, доступ к котором предполагается не последовательно.

Протестировав несколько брендов SD-карт, разработчики Teensy предлагают использовать в проектах к с одновременным воспроизведением нескольких файлов карты памяти "SanDisk Ultra". Одновременно с этим не отрицают, что могут существовать карты памяти, аналогичные по характеристикам.

Библиотека Arduino SD поддерживает максимальный размер памяти до 32 Гб.

Габаритные размеры, мм

Техническая информация

1. Документация по звуковому кодеку SGTL5000 (PDF, англ.)
2. Документация по флеш-памяти W25Q128JV (PDF, англ.)
3. Документация по флеш-памяти W25Q128FV (PDF, англ.)