Вступление:  

Данный проект начал свое развитие еще из далекого 2010г. Был сконструирован модуль ЦАП на связке AD1955 + DIR9001 , без всяких конфигураторов и т.д.

Первое включение меня ошеломило! Очень понравилось звучание. И я пошел дальше.Начитавшись того что если переключить ЦАП в 16бит. (а это возможно только при наличии микроконтроллера) звук стает еще более натуральный и качественный. Я взялся за поиски разработчика ПО для моего проекта. В скором времени я нашел исполнителя. Он создал мне софт для управления ЦАПом. Но меня не устроил его функционал. И я решил своими силами создать программу для ЦАП.

 В программировании на то время я был полный ноль. (я с трудом понимал что такое байт, бит.. о системах счисления я вообще молчу)  Начал изучение. Долго не давалось… но спустя некоторое время мне удалось добиться первых результатов. 

 Итак, спустя год я написал 1 версию программы для новой версии ЦАП (в этой версии была полностью переработана аппаратная часть) устройство было уже построено на современном приемнике WM8804 который по всем параметрам превосходил DIR9001 (убивало в этом приемнике срыв синхронизации SPDIF при грязной сети в доме…) Была полностью переразведена аналоговая и цифровая часть устройства. Микроконтроллер был интегрирован на плату что исключило сбои из за наводок на шлейфы. Микропроцессор тактировался уже от кварцевого резонатора на 4мГц а не от встроенного генератора. Было создано два независимых программных SPI (это позволило регулировать тактовую частоту шины в широких пределах) интерфейса для управления AD1955 и для WM8804 Что также исключило возможность сбоев. Также были заказаны заводские Печатные платы. Плату разводил в старой, доброй, простой программе — Sprint Layout . Некоторые могут сказать что я сошел с ума 🙂 но мне было удобно рисовать в ней, так как я ее отлично знал.

На сегодняшний день уже создана 4 версия программы. Отточена до идеала. В настройках отображается как 4.0SP

Индикация и управление:

Управление осуществляется одним «джойстиком» на четыре положения с центральным нажатием.

Индикация с помощью ЖК дисплея на 2 строки и 16 символов. В данном случае применил Winstar WH1602D

Возможности данного ЦАП:

1) Конфигурирование ЦАПа и приемника на лету (одновременно оба, для тестирования звучания при разных форматах)

2) Регулирование громкости средствами ЦАП. (отключаемая в меню)

3) Функцию HI-END MODE . Останавливается тактовый генератор MCU Отключается LCD , работает только ЦАП и приемник.
Эта опция срабатывает По истечению программного таймера примерно через > 30сек.
При нажатии любой из кнопок запускается MCU и активируется LCD при чем команда не срабатывает при первом нажатии, а только при втором.
(отключаемая в меню)

4) Функцию AUTO SEARCH поиск входа с наличием аудио потока.
Работает следующим образом:
При «пропадании» сигнала высвечивается NO SIGNAL потом через секунду SCAN в правом верхнем углу и после начинает переключать по порядку входы. Как только находит — сканирование прекращается. (функция отключается в меню) Также в этом режиме можно переключать входы кнопками NEXT и PREV.

5) Функцию авто отключения подсветки (настраивается в меню)

6) Устройство имеет на борту три входа: USB , coaxial , toslink и два выхода отключаемые с меню, toslink и coaxial

7) Устройство Умеет сканировать ЧД и выводить на дисплей .Отображаются соответствующие частоты 22kHz, 32kHz, 44.1kHz, 48kHz, 88.2kHz, 96kHz, 192kHz.

8) Так же имеется на борту «Зуммер» Тоже отключаемый по желанию.

9) Авто подстройка цифрового фильтра (отключаемое в меню). 

10) Для отладки. Возможность просматривать массив еепром памяти.

11) Подстройка тактовой частоты (можно ставить кварц от 1 до 8МГц) пробовал от 2 до 6МГц

12) и всякие мелкие функции типа сброса настроек и сброса конфигурации к заводским настройкам.

Исходный код написан на языке Си. Это дает большие возможности. Можно без проблем модифицировать код, добавить что то особенное и т.д.

Исходный код хорошо прокомментирован. Благодаря этому программист быстро сможет «въехать» в алгоритм работы.

Приведу пару важных участков кода. А также постараюсь их описать.

 // процедура запуска тактового генератора в режиме HI-END mode  interrupt [EXT_INT1] void ext_int1_isr()   {     sleep_disable();            timer_sleep=0;      enable_mcu=1;           //************************************************************//		  			 flags_enab=1; // флаг активирующий подсветку дисплея              min=sek=time=0; // таймер активирующий подсветку 			       //************************************************************//             LED=1;       timer_delay_read=TCCR1B=TCNT1=timer_sck=0;    }

В этой функции обрабатывается запуск процессора после Power down mode . Если не использовать опцию HI-END mode — можно смело выкинуть кусок кода и часть аппаратной части.

 

  if (in_scan == 0) // отображаем частоту дискретизации              {                                           if (freg > 5999 && freg < 9000)   //32000                {                 lcd_gotoxy(0,1);                   lcd_putsf(" 32kHz   ");                                       if (flags_sample_rate)                    {                      data_spi1 = data_spi1 &~ (1<<0);                      data_spi1 = data_spi1 &~ (1<<1); // 48kHz                       if (flags_sample_rate1)                        {                          flags=1;                          flags_sample_rate1=0;                          flags_sample_rate2=1;                          flags_sample_rate3=1;                                                   }                    }                }

Этот код определяет ЧД для 32кГц (код не совсем оптимизирован в этом плане, но работает отлично. Сейчас сделал бы по другом)

Для других частот код похож. Также в этом участке кода идет определение режима цифрового фильтра — если мы разрешили в настройках управлять автоматически цифровым фильтром.

 

   if (hi_end_mode==1)    // Флаг активации этого режима    {            if(++timer_sleep > 250)    // счетчик включения индикации HI-END MODE      {        flags_led_active=0;        LED=1;  // включаем подсветку       timer_sleep=251;       flags_scan_=1; // поднимаем флаг исключения глюка дисплея (Отображение частоты дискретизации)        timer_delay_read=0; // сбрасываем таймер подсчета импульсов (образцовый таймер)       timer_sck=0;         // таймер тактовой                lcd_gotoxy(0,1);        lcd_putsf("  HI-END MODE   ");                  if (++timer_sleep_enable > 200)       // таймер отключения дисплея и МК         {           timer_sleep_enable=0;            timer_sleep=0;           button_active=0; // флаг активации клавиатуры, нужен для исключения выполнения команд когда активирован этот режим          LED=0;            lcd_clear();          flags_led_active=1;           enable_mcu=0; // активируем прерывание          delay_ms(20);          sleep_enable();          powerdown();         }      }      }  

Этот код запускает процесс перехода в режим микро потребления. Из кода все довольно хорошо понятно.

 

 void menu_shou() {          switch (menu)        {           case 0: menu_active(); break;           case 1: menu_mclk_mode(); break;           case 2: menu_data_width(); break;           case 3: menu_serial_data_format(); break;           case 4: menu_de_emphasis(); break;           case 5: menu_pcm_sample_rate(); break;           case 6: menu_out_format(); break;           case 7: menu_reset(); break;           case 8: menu_mute_system(); break;           case 9: menu_version_system(); break;           case 10: menu_reset_system(); break;            case 11: menu_hi_end_mode(); break;           case 12: menu_zummer_enable(); break;           case 13: menu_spdif_enable1(); break;           case 14: menu_spdif_enable2(); break;           case 15: menu_led_control(); break;              case 16:  volume_control(); break;           case 17: mode_WM8804_control(); break;             case 18: mode_calibration(); break;           case 19: menu_eeprom();break;           case 20: menu_end(); break;           }  }

Здесь мы можем «наращивать» функции , добавлять пункты меню и т.д.

Исходник имеет линейную структуру. То есть, мы включаем устройство и ходим по настройкам. Также само выглядит и код. вверху — начало меню , вниз — конец.

Необходимые компоненты:

Резисторы СМД счетверенные, шаг – 0.5мм
33 – 100 Ом – 1шт.
4.7к – 1шт.

Резисторы СМД 0603
22 Ом – 1шт.
1к – 1шт.

Резисторы СМД 0805
16 Ом – 3шт.
100 – 3шт.
300 Ом – 1шт.
1к – 11шт.
1.2к – 1шт.
1.5к – 3шт.
1.8к – 1шт.
2к – 5шт.
2.2к – 5шт.
3.3к – 3шт.
5.6к – 3шт.
10к – 6шт.
16к -1шт.
47к – 3шт.
150к – 1шт.
1мОм – 1шт.

Резисторы СМД 1206
0 Ом – 3шт.
1 Ом – 6шт.
4.7 Ом – 6шт.
75 Ом – 12шт.
200 Ом – 1шт.
220 Ом – 2шт.
470 Ом – 1шт.
680 Ом – 5шт.
820 Ом – 1шт.
1к – 4шт.
1.2к – 1шт.
1.8к – 1шт.
2к – 4шт.
3к – 1шт.
3.3к – 4шт.
4.7к – 1шт.
6.8к – 4шт.
10к – 4шт.
33к – 1шт.
1мОм – 1шт.

Конденсаторы СМД 0805 NP0
100пФ – 8шт.
270пФ – 4шт.
560пФ – 4шт.
10нФ – 12шт.
100нФ – 2шт.

Конденсаторы СМД 1206 NP0
10нФ — 19шт.
1мкФ – 5шт.

Конденсаторы танталовые СМД (сниженные габариты)
10мкФ/16В – 4шт.

Конденсаторы выводные Nichicon Stand Power (для аналога)
4700мкФ/35В – 2шт.
4700мкФ/25В – 1шт.

Конденсаторы выводные SAMWA (для цифры) 105гр.
4700мкФ/25В – 1шт.
47мкФ/50В – 1шт.

Конденсаторы выводные Nichicon FG
470мкФ/25В или 470мкФ/16В MUSE – 2шт.

Конденсаторы выводные Nichicon MUSE
47мкФ/16В или 25В – 4шт.
100мкФ/16В или 25В – 1шт.

Конденсаторы выводные Nichicon FG
22мкФ/25В или 47мкФ/25В– 7шт.

Конденсаторы выводные ELNA SILMIC2
100мкФ/16В или 100мкФ/25В – 1шт.

Конденсаторы выводные пленочные WIMA MKP2 или подобные по качеству
10нФ – 5шт.
15нФ – 1шт.
100нФ – 3шт.
680нФ – 2шт.

Конденсатор 2кВ
4.7нФ – 1шт.

Диоды СМД 1206
1N4148 – 9шт.

Ферритовые бусины СМД 0805
 2-10мкГ — 1шт.

Ферритовые бусины СМД 1206
2-10мкГ — 5шт.

Ферритовые бусины выводные
?мкг – 8шт.

Резисторы выводные 0.25Вт
300 Ом – 2шт.
10к – 2шт.

Резисторы выводные 1Вт
1 Ом – 1шт.
4.7 Ом – 2шт.
10 Ом – 6шт.
39 Ом – 1шт.

Резисторы выводные 2Вт
2.2 Ом – 2шт.

Стабилитроны выводные 0.25- 1Вт
12В – 1шт.

Диоды выводные
FR207 – 5шт.

Разьем штырьковый двухрядный, шаг 2.54
BH-10  — 2шт.
BH-10 R – 1шт.

Разьем штыревой однорядный, шаг 2.54
ZL202-40G – 1шт.
ZL201-40G – 1шт.

Кварцевые резонаторы
4МГц – 1шт.
12МГц – 2шт.

Кнопка тактовая СМД -1шт. 5мм

Кольцо ферритовое СВЧ наружный диаметр 4мм. – 1шт.

Мотается в два провода 0.1-0.3мм 10витков

Потом провода отделяются на первичную и вторичную обмотку

Кольцо такое можно выколупать с трансформатора гальвано-развязки сетевой карты 100мБит.

Список ИМС и их корпуса:

AD1955		SSOP-28		1шт.		ЦАП
WM8804		SSOP-20		1шт.		Приемник
PCM2705		SSOP-28		1шт.		Конвертер
AD8066		SOIC-8		2шт.		ОУ
LM4562		DIP-8		1шт.		ОУ
ADM1485		SOIC-8		2шт.		Преобразователь
ADUM1100		SOIC-8		1шт.		Развязка
AHC1G125		SOT23-5		2шт.		Ст. Логика
Atmega32/16		TQFP-44		1шт.		Микроконтроллер
WH1602D		…		1шт.		Дисплей
IRLML0030		SOT23		3шт.		Силовой транзистор
BC847		SOT23		1шт.		Транзистор
BC857		SOT23		1шт.		Транзистор
TQ2-5V/A-5W-K		DIP-10		2шт.		Реле сигнальное
LM1117-5V		SOT-223/D-PAK		3шт.		Линейный стабилизатор
LM1117-3.3V		SOT-223/D-PAK		1шт.		Линейный стабилизатор
LM317		D2PAK/TO220mod		1шт.		Линейный регулятор
M5230L		SIP-8		1шт.		Сверхмалошумящий стабилизатор
2SC4793		TO220F		1шт.		Силовой транзистор
2SA1837		TO220F		1шт.		Силовой транзистор
L7808-09		TO220F		2шт.		Стабилизатор общего назначения
L7805		TO220F		1шт.		Стабилизатор общего назначения
MBRA340		SMA		4шт.		Диод Шоттки
MBRA160		SMA		12шт.		Диод Шоттки
TORX179		…		1шт.		Приемник SPDIF
TOTX179*		…		1шт.		Передатчик SPDIF
Гнездо тюльпан		…		4шт.
Гнездо USB-B		…		1шт.

Краткое описание работы меню можно увидеть в архиве.

Также там можно увидеть монтажную схему для сборки устройства.

Схема устройства состоит из 3-х частей.

1) Микропроцессорная

2) Основная (аналог + частично цифра)

3) Мультиплексорная часть.

Схема №1

​

Схема №2

Схема №3

Эта схема показывает принцип коммутации цифрового сигнала. А также можно понять принцип работы авто поиска. Авто поиск работает очень просто:

Приемник генерирует сигнал отсутствия «аудио», а микропроцессор тем временем перебирает входы. Когда выбран вход с наличием «аудио» приемник снимает сигнал ошибки, и МК перестает переключать входы. Эта функция может отключаться в главном меню.

Фото ЦАП:

Фьюзы ЦАП для прошивки контроллера:

Программа для прошивки Uniprof специально сделал ее скрин, так как она самая простая. Советую шить в ней на маленькой скорости!

Ссылка на программатор: http://avr.nikolaew.org/progr

Измерения:

Данные тесты проводились на бюджетной ЗК  ( ~100$ )

В результате получены следующие картинки:

Измерялось при 24бит 44.1кГц.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Схема №1
	МК AVR 8-бит	ATmega32A	1
	MOSFET-транзистор	IRLML2502	2
	Биполярный транзистор	2N5551	1
	Биполярный транзистор	2N5401	1
	Линейный регулятор	LM7808	1
	Линейный регулятор	LM1117-N	1
А1	Диод Шоттки	MBRA340	1
D1, D2, D5-D8	Выпрямительный диод	1N4148	6
D3	Светодиод		1
D4	Стабилитрон	9 V	1
С1, С6, С7	Конденсатор	10 мкФ	3
С2, С3, С12	Конденсатор	1 мкФ	3
С4, С5	Конденсатор	22 пФ	2
С9-С11	Конденсатор	0.01 мкФ	3
R5, R12-R15, R21, R25	Резистор	1 кОм	12
R6, R8, R16-R19	Резистор	10 кОм	6
R7	Резистор	10 кОм	1	1В
R20, R22	Резистор	47 кОм	2
R23	Резистор	10 Ом	1
R24	Резистор	680 Ом	1
R27	Резистор	75 Ом	3
R26	Резистор	100 Ом	3
	Кварцевый резонатор	4 MГц	1
K1.1	Кольцо ферритовое		1
K1.2, K1.3	Реле сигнальное	TQ2-5V/A-5W-K	2
LS1	Динамик		1
L1	Дроссель		1
J9.1, J8.2	Панелька	BH-10	1
J1-J5, J7, J1	Кнопка		7
	Схема №2
D1	Приёмник	WM8804	1
	Цап	AD1955	1
U2, U3	Операционный усилитель	AD8066	2
U4	Операционный усилитель	LM4562	1
	Линейный регулятор	LM317HV	1
	Линейный стабилизатор	MC7805CT	1
	Линейный регулятор	LM1117-N	1
	Линейный регулятор	LM1117-N	1
U9	Сверхмалошумящий стабилизатор	M5230L	1
A2-A4	Диод Шоттки	MBRA160T3	3
D2	Выпрямительный диод	1N4148	1
	MOSFET-транзистор	IRLML2502	1
Q2	Биполярный транзистор	BC547	1
Q3	Биполярный транзистор	BC557	1
Q4	Биполярный транзистор	2SA1837	1
Q5	Биполярный транзистор	2SC4793	1
С1, C3, C6, C22, C25-C27, C30, C32, C37, C38C42, C44, C47, C51, C52	Конденсатор	0.1 мкФ	18
С2, C36, C43	Конденсатор	47 мкФ 35B	3
С4, C5, C21, C39, C41	Конденсатор	10 мкФ	5
C7-C10, C19, C20	Конденсатор	100 пФ	6
C11, C12, C15, C16	Конденсатор	270 пФ	4
C13, C14, C17, C18	Конденсатор	560 пФ	4
C28, C29	Конденсатор	390 пФ	2
С31	Конденсатор	0.01 мкФ	1
С33-С35	Конденсатор	2200 пФ	3
С45,С46	Конденсатор	470 мкФ	2
С48-С50	Электролитический конденсатор	4700 мкФ 35В	3
С55-С58	Конденсатор	470 пФ	4
R1, R5, R6, R25, R26	Резистор	100 Ом	7
R3, R4	Резистор	10 кОм	2
R7, R21-R24, R46	Резистор	2.2 кОм	6
R8	Резистор	2.8 кОм	1
R9-R12, R50-R52	Резистор	2 кОм	7
R13-R16	Резистор	6.8 кОм	4
R17-R20	Резистор	3.3 кОм	4
R27, R28	Резистор	22 Ом	1
R29, R34-R37, R39-R43, R45, R49	Резистор	1 кОм	12
R30	Резистор	300 Ом	1
R31-R33	Резистор	75 кОм	3
R38	Резистор	47 кОм	1
R44	Резистор	18 Ом	1
R47	Резистор	470 Ом	1
R48	Резистор	240 Ом	1
К1,1	Кольцо ферритовое		1	Мотается в два провода 0.1-0.3мм 10витков
	Гнездо RCA		2
	Резисторы без обозначения
	Резистор	1 Ом	4
L1-L3	Дроссель		1
	Резистор	22 кОм	2
	Резистор	10 кОм	9
	Резистор	1.82 кОм	1
	Схема №3
IC1	Преобразователь	ADM1485	1
IC2	Рфзвязка	ADUM1100	1
IC3, IC4	ИС буфера, драйвера	SN74AHC1G125	2
IC5	Приемник SPDIF	TORX179	2
R2, R7-R9, R11	Резистор	70 Ом	6
R3, R6, R10	Резистор	10 кОм	3
R12	Резистор	1 МОм	1
R13	Резистор	300 Ом	1
R14	Резистор	1 кОм	1
R15	Резистор	100 Ом	1
C1	Конденсатор	100 нФ	1
С2	Конденсатор	2200 пФ	1
С3	Конденсатор	10 нФ	1
Tr1	Трансформатор		1