Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03580.jsonl.gz/656

Posts tagged TMS320
Es gibt auf dem Markt eine enorme Auswahl an sehr kleinen Musikwiedergabegeräten. Alle sind jedoch auf Stereo, also zweikanalige Tonausgabe ausgelegt.
Für eine Spezialanfertigung – ein Helm mit 4 Lautsprechern – wurde ich angefragt, einen möglichst kleines, 4-kanaliges Musikwiedergabegerät zu entwerfen. Der Vorschlag vom Auftraggeber war, zwei bestehende Geräte zu kaufen und diese so zu modifizieren, dass sie über die “Play-Buttons” elektromechanisch synchronisiert werden können.
Mein Vorschlag war, ein eigenes Gerät zu bauen. Da ich jedoch noch nichts Ähnliches in der Hand hatte, einigte ich mich mit dem Auftraggeber darauf, einen Versuch zu starten und je nach Resultat die eine oder andere Variante zu realisieren.
Erste Versuche mit einem ATmega168/16MHz zeigten (Arduino Board), dass eine schnellere CPU benötigt wird, denn die 16MHz waren schnell ausgeschöpft, alleine mit dem Hin- und Herladen von Daten. Auf Empfehlung meines Mentors Georg Brügger arbeitete ich mich in die TMS320-Signalprozessortechnologie ein. Ich verwendete eine vorgefertigte Hardware. Hier wurde schnell klar, dass die Herstellung einer eigenen (sechs-schichtigen) Leiterplatte sehr anspruchsvoll ist und im gegebenen Zeitrahmen nicht möglich ist. Daher entschieden wir uns dafür, für den Auftrag die doch etwas weniger elegante Variante mit der elektromechanischen Synchronisation zu realisieren. Ich wollte aber für mich selbst und für zukünftige Anfragen die angefangene Arbeit doch weiterentwickeln.
Es dauerte nicht lange, da bekam ich die Anfrage, im Rahmen der Berner Musikfestwochen mehrere interaktive Klanginstallationen zu realisieren. Diese habe ich termingerecht mit der TMS320-Technologie realisiert und im Folgenden dokumentiert. Ich kann dazu noch sagen, dass diese Installationen zwar nicht über vier, sondern nur über zwei Audiokanäle verfügen, jedoch Funktionalitäten aufweisen, die mit einem regulär käuflichen Gerät beiweitem nicht möglich sind und wo normalerweise ein völlig überdimensionierter Universalcomputer zum Einsatz kommt. Es war zudem eine Anforderung der Auftraggeberin, die Installationen nicht mit einem handelsüblichen Universalcomputer zu realisieren, da dieser zu teuer und zu gross sei.
Ich habe während der ganzen Arbeit sämtliche Notizen in einem “Blog” unter mobile4ch.x21.ch geführt. Das hat den Vorteil, dass ich nicht abhängig von einer Datei auf einer Festplatte bin und meine Notizen immer dabei habe, sofern ein Webbrowser vorhanden ist, z.B. auch auf einem Smartphone. Die Daten habe ich noch etwas überarbeitet, mit CSS3 einige druckspezifische Modifikationen gemacht. Sie, werter Leser, haben das Resultat nun vor sich. Es verfügt teilweise über notizartigen Charakter. Es macht für mich jedoch keinen Sinn, alle Details zu formulieren. Sollten Sie jedoch Fragen dazu haben, können sie mich gerne kontaktieren unter <email-pii>.
Zu sehen ist hier die erwähnte Arbeit der Auftraggeber Joris Stemmle (Studierender Medienkunst) und Damian Fopp (Studierender Industrial Design)
Am 3.4.2011 habe ich folgendes Projektkonzept präsentiert:
Vorgaben
- Spezialangefertigter Audioplayer mit 4 Ausgängen
- 16-Bit Audio-Dateien abspielbar ab SD-Karte
- Kleine Abmessungen
- Sparsam im Stromverbrauch
Auftraggeber
- Zürcher Hochschule der Künste, Vertiefungsrichtung Mediale Künste, Joris Stemmle
- c1Audio.com
- Iris Rennert
Mentor
G. Brügger, HSZ-T
Block-Diagramm Hardware
Block-Diagramm Software
Design Entscheide
Folgende Entscheide haben wir gefällt:
- CPU: TMS-320
- DAC: extern
- Interface: SPI
- MP3/Vorbis-Decoder bei verbleibender Zeit
Diese Anwendung habe ich für eine Ausstellung im Auftrag von Iris Rennert erstellt. Es handelt sich dabei um einen “Teppich” mit Kontaktschaltern/Sensoren, die Audio-Samples ab einer SD-Karte mehrstimmig (polyphon) abspielen.
Die Anlage besteht aus einer mehrschichtigen Kunststoffmatte, einer Steuerung und einem Verstärker- / Lautsprechersystem.
Mit einem Laptop werden die letzten Programmupdates über USB auf die Steuerung übertragen.
Die Steuerung besteht aus einem TMS320C5515 eZdsp USB Stick und dem Prototypen eines I/O Boards.
Das I/O-Board ist bestückt mit 3 8-Kanal-CMOS-Multiplexern (4051) und hat 22 Eingänge für Sensoren.
Eine Vorgängerversion des I/O-Boards arbeitete mit 4 Analogeingängen und “Analog-DACs” aus Widerstandreihen. Diese Idee habe ich nicht weiter verfolgt, weil die gemessenen Spannungwerte zu ungenau waren um die einzelnen Tastendrucke auseinanderzuhalten.
Bei der Inbetriebnahme des Tastaturdecoders (TDC) stellt sich heraus, dass dieser sehr empfindlich ist auf äussere elektromagnetische Störungen, z.B. einen eingeschalteten Lötkolben. Diese Empfindlichkeit wird enorm verstärkt, wenn die Leiterplatte auf einem ungeeignetem Material aufliegt.
Das äussert sich darin, dass die Tasten als gedrückt erscheinen, bzw. der GPIO/Input des TMS320 als “High” erkannt wird, obwohl die Taste nicht gedrückt ist. Das kommt sogar vor, wenn man den Eingang auf dem TDC-Board direkt auf Masse schliesst. Ich vermute, dass Potentialschwankungen auf der Masse des TDC-Boardes vorhanden sind.
Diverse Versuche u.a. mit RC-Filtern am Input und Verlegen weiterer Masse-Leitungen brachten nicht den gewünschten Erfolg.
Etwas Stabilität brachte es, die Leiterplatte auf eine Sichtmappe aus Plastik zu legen.
Es stellte sich schlussendlich heraus, dass die Lötaugen auf der Leiterplatte (PCB) zu fein waren und durch die geringe mechanische Belastung beim Einbau ins Gehäuse abgerissen sind. Auf den unteren Bildern ist zu sehen, wie ich die Übergänge zu der Steckerleiste notbehelfsmässig repariert haben. Für einen Prototypen ist dieses Verfahren akzeptabel, doch für einen produktiven Einsatz muss die PCB verbessert und neu hergestellt werden.
Die Idee, libsndfile (www.mega-nerd.com/libsndfile/, eine bestehende Bibliothek für das Lesen von Audio-Dateiformaten) auf den TMS320 zu portieren, verwarf ich. Eine Portierung würde den Zeitrahmen sprengen.
Die Bibliothek ist zu umfangreich und abhängig von anderen Bibliotheken, die ebenfalls portiert werden müssten.
Compiler output:
Too many unsatisfiable dependencies for the moment, eg. could not open source file "byteswap.h" MP3DecWithHI/libsndfile sfendian.h line 44 1314180429309 1408 could not open source file "sys/time.h" MP3DecWithHI/libsndfile common.c line 26 1314180429286 1374 * identifier "int64_t" is undefined MP3DecWithHI/libsndfile sndfile.h line 318 1314180429308 1406
Ein weiteres, sehr spannendes, (GNU/GPL) freies MP3-Player Projekt für den TMS320C55x liefert auch den Quellcode für den MP3-Decoder, sowie eine Hardwareanleitung mit PCB-Layout für die CPU TMS320 VC5507.
Das Schöne daran ist, dass der VC5507 über ein LQPF Gehäuse mit 114 Pins verfügt, was die Herstellung wesentlich vereinfacht im Gegensatz zum C5515, der sich in einem NFBGA/196-Pin (ball grid array) Gehäuse befindet. Auch sind die Anschaffungskosten der CPU (ca. CHF 20, im Gegensatz dazu C5515: ca. CHF 40) und Herstellungskosten der PCB (weniger Schichten) geringer.
git://dspdap.git.sourceforge.net/gitroot/dspdap/dspdap
Bei der Evaluation des Testhardware standen folgende Kandidaten in der engeren Auswahl. Es ergab sich eine Rangliste:
- eZDSP TMS320C5515: erste Wahl, verfügt über vielfältige Möglichkeiten, insbesondere programmierbare USB-Schnittstelle und Micro-SD Slot.
- eZDSP TMS320VC5505: Geeignet, aber ohne USB und SD-Karten Unterstützung.
- Beagleboard: wenig Informationen vorhanden, Linux-basiert daher tendenzieller Universalrechner mit hohem Software-Overhead
- Arduino: viel zu langsam
Ich bin bereits im Besitz einer unter Arduino laufenden Programmbibliothek (SDFATLIB) für den Zugriff auf ein FAT32-Dateisystem auf einer SD-Karte über SPI. Diese besteht im Grunde aus zwei Komponenten:
- Zugriff auf SD-Karte via SPI-Schnittstelle
- Zugriff auf ein FAT-Dateisystem
Davon gibt es eine vereinfachte Version (FAT16LIB). Diese werde ich zuerst portieren, um die Aufgabe etwas zu vereinfachen.
Auf der Seite des TMS320 finde ich einen Beispielcode für den Zugriff auf ein über SPI angeschlossenes ROM (SPIROM).
Es gibt zwei Ansätze, diese auf dem TMS320 zum laufen zu bringen:
- Die SDFATLIB Bibliothek als Gesamtes mit möglichst wenig Codeänderungen für den TMS320 kompilieren.
- Aufbauend auf den Code SPIROM die Bibliothek SDIFAT nachbauen
SDFATLIB als Gesamtes portieren
Um die Bibliothek für den TMS320 zu importieren, müssen folgende Schritte unternommen werden:
- Besorgen und hinzufügen der AVR und Arduino include Dateien. Diese sind in der Arduino IDE beinhaltet.
- Definieren des Types uint8_t in diversen Header-Dateien.
Die darauf folgende Fehlermeldung, es würden keine Arrays von Funktionen unterstützt, konnte ich nicht mehr beheben. Daher habe ich diesen Ansatz vorerst beiseite gelegt und verfolge nun den zweiten Ansatz.
Schlussendlich verwende ich nun die im Elektor-Beispiel bereit implementierte Portierung der FATLIB, die über die Treiber von DSP/BIOS auf die SD-Karte zugreift.
Datasheet
eZdsp Stick
Schematics
Board schematics. PDF – 08/06/09
Test Code
Test code and board support library (CCS 4.0) for the TMS320VC5505 DSP USB STICK . ZIP – 09/01/10
– SPIROM test
SD Card Controller
– TMS320C674x/OMAP-L1x Processor
Multimedia Card (MMC)/
Secure Digital (SD) Card Controller
Interrupts
– “avoid calling other functions from within
the ISR.”
Demo Code
– läuft unter arduino
– fft filter demo läuft auf eZdsp
Schätzung Grössenordnung
Min. clock f spi = samplerate * n kanäle * 16 = 44100 * 4 * 16 = 2.8224 MHz
Clock Arduino: 16 Mhz
Clock TMS320: 100MHz
Resultate
FFT-Filter läuft auf TMS320 Testplatform “eZdsp”
Nächste Schritte
- 4h SD-Karte hardwaremässig an eZdsp-Board anschliessen
- 8h sdfatlib auf TMS320 portieren
- 2h DAC Baustein evaluieren
- 8h DAC Board layouten
- 8h DAC Software für TMS320/Arduino schreiben