어셈블리오디오 메인보드를 오픈소스 하드웨어로 발표합니다 (제 4 부)

Assm audio main1 - BD Rev0.4 - Oksang 공지 4 - ver.02.pdf

ass audio card1 - ver.1.3 - Oksang_20161126.zip

제 4 부에서는 메인보드의 슬롯에 장착될 각 유니트에 대한 기본 사항을 알아 보겠습니다.

1. 유니트 제어를 위한 기본회로

각 유니트는 고유의 기능을 수행하기 위하여 초기설정을 할 필요가 있으며, MPU가 동작모드를 변경할 수도 있으며, 동작상태를 확인 할 필요도 있으며, 동작 중에 사용자가 설정상태를 변경할 수 있습니다. 이때 MPU로부터 콘트롤 신호를 주고 받기 위한 인터페이스 부분이 필요합니다. 

I/O Expender IC PCF8574를 사용하여 8bit를 제어에 사용 할 수 있습니다.

PCF8574의 8bit 중에서 bit 7, 6, 5는 유니트의 기본기능을 위해서 사용됐습니다.

bit 7(/install)은 유니트가 삽입되었는지 확인하는 용도로 사용하며(로직 "0" 으로 설정함), bit 6(/error)은 유니트에 문제가 발생했을 때 로직"0"으로 설정 하는 것으로 MPU에게 알려주며,  bit 5(/ok)은 유니트가 정상동작 할 때 로직"0"으로 설정하는 것으로 MPU에게 알려줍니다.

나머지 bit 4,3,2,1,0 으로 유니트를 제어하는데 사용할 수 있습니다. 만일, 5개의 비트로 부족 할 경우에는 PCF8574A를 추가로 사용하면 8bit 더 추가 할 수 있습니다.

I2C와 INT 접속 및 하드웨어 어드레스 설정 기본회로 입니다.

 

1-1. 제어를 위한 기본회로 조건:

1-1-1. I/O expander IC PCF8574 를 사용합니다. (8 bit)

1-1-2. PCF8574는 전원전압 +3.3V를 공급합니다.

1-1-3. PCF8574(SO16)의 핀 접속:

1-1-3-1. Pin 1 (A0): 1-4항의 A0, (0은 GND에 접속, 1은 +3.3V에 접속)

1-1-3-2. Pin 2 (A1): 1-4항의 A1, (0은 GND에 접속, 1은 +3.3V에 접속)

1-1-3-3. Pin 3 (A2): 1-4항의 A2, (0은 GND에 접속, 1은 +3.3V에 접속)

1-1-3-4. Pin 4 (P0): 내부 제어용 Bit0.

1-1-3-5. Pin 5 (P1): 내부 제어용 Bit1.

1-1-3-6. Pin 6 (P2): 내부 제어용 Bit2.

1-1-3-7. Pin 7 (P3): 내부 제어용 Bit3.

1-1-3-8. Pin 8 (VSS): 디지탈 그라운드(dg1)에 접속.

1-1-3-9. Pin 9 (P4): 내부 제어용 Bit4.

1-1-3-10. Pin 10 (P5): /OK (Input), MPU에서 유니트의 정상동작 확인용 비트. MPU는 "0"일 때 유니트는 정상 동작하는 것으로 판단합니다.

1-1-3-11. Pin 11 (P6): /ERROR (Input), MPU에서 유니트에 에러 발생 확인용 비트. MPU는 "0"일 때 유니트에 문제가 생긴 것으로 판단합니다.

1-1-3-12. Pin 12 (P7): /INSTALL (Input), 반드시 GND로 접속합니다. MPU에서 유니트 설치 확인용 비트. MPU는 "0"일 때 유니트가 설치되었다고 판단합니다.

1-1-3-13. Pin 13 (/INT): Slot 의 Pin 7(int)에 접속.

1-1-3-14. Pin 14 (SCL): Slot 의 Pin 10(scl)에 접속.

1-1-3-15. Pin 15 (SDA): Slot 의 Pin 9(sda)에 접속.

1-1-3-16. Pin 16 (VDD): +3.3V에 접속.

1-1-4. Slot 별 하드웨어 어드레스 설정 방법:

1-1-4-1. 하드웨어 어드레스 계산: 하드웨어 어드레스 = (Slot번호 - 2), Slot 2인 경우 하드웨어 어드레스는 0 이 됩니다. 

Slot 1: (MPU), MPU는 하드웨어 어드레스가 없습니다.

Slot 2: (DDC), 하드웨어 어드레스 = 0, A2=0, A1=0, A0=0.

Slot 3: (DAC), 하드웨어 어드레스 = 1, A2=0, A1=0, A0=1.

Slot 4: (EXT-AMP), 하드웨어 어드레스 = 2, A2=0, A1=1, A0=0.

Slot 5: (PRE-AMP), 하드웨어 어드레스 = 3, A2=0, A1=1, A0=1.

Slot 6: (H-AMP), 하드웨어 어드레스 = 4, A2=1, A1=0, A0=0.

Slot 7; (P-AMP), 하드웨어 어드레스 = 5, A2=1, A1=0, A0=1.

Slot 8: (PSU), 하드웨어 어드레스 = 6, A2=1, A1=1, A0=0.

1-1-4-2. "하드웨어 어드레스 = 7, A2=1, A1=1, A0=1."은 예약되어 있습니다.

1-1-4-3. PCF8574의 I2C 디바이스 슬레이브 어드레스 포맷은: 0,1,0,0,A2,A1,A0,R/W 입니다.

1-1-4-4. PCF8574A의 I2C 디바이스 슬레이브 어드레스 포맷은: 0,1,1,1,A2,A1,A0,R/W 입니다.

이 디지탈 입출력 기본회로는 각각 유니트에 기본으로 들어가야 할 것입니다. 

2. 반도체 볼륨을 위한 기본회로.

 

2-1. 반도체 볼륨을 위한 기본회로 조건:

2-1-1. Digital Potentiometer IC AD5282를 사용합니다. (200Kohm, 2CH, 256 Positions)

2-1-2. AD5282는 전원전압 +-5V를 공급합니다.

2-1-3. AD5282 (TSSOP16)의 핀 접속:

2-1-3-1. Pin 1 (01): /SHDN (Pin 6)과 접속, 10Kohm로 풀다운.

2-1-3-2. Pin 2 (A1): 아날로그 오디오 +L 신호입력.

2-1-3-3. Pin 3 (W1): 볼륨제어 +L 출력.

2-1-3-4. Pin 4 (B1): AGND에 접속, Slot의 pag(핀 43, 44, 45, 46) 신호 그라운드에 접속.

2-1-3-5. Pin 5 (VDD): +5va에 접속, 아날로그 전원.

2-1-3-6. Pin 6 (/SHDN): O1 (Pin 1)과 접속, 오디오 출력 셧다운 모드 제어.

2-1-3-7. Pin 7 (SCL): Isolator (ISO1540D)의 SCL2와 접속.

2-1-3-8. Pin 8 (SDA): Isolator (ISO1540D)의 SDA2와 접속.

2-1-3-9. Pin 9 (AD0): pag에 접속.

2-1-3-10. Pin 10 (AD1): pag에 접속.

2-1-3-11. Pin 11 (GND): pag에 접속.

2-1-3-12. Pin 12 (VSS): -5va에 접속, 아날로그 전원.

2-1-3-13. Pin 13 (VL): +5vdd에 접속, 디지털 전원.

2-1-3-14. Pin 14 (B2): AGND에 접속, Slot의 pag(핀 43, 44, 45, 46) 신호 그라운드에 접속.

2-1-3-15. Pin 15 (W2): 볼륨제어 +R 출력.

2-1-3-16. Pin 16 (A2): 아날로그 오디오 +R 신호입력.

2-1-4. Digital Potentiometer AD5282의 I2C 디바이스 슬레이브 어드레스 포맷은 0,1,0,1,1,A1,A0,R/W 이며, 회로도에서는 0,1,0,1,1,0,0,R/W 으로 설정되었습니다.

2-2. Isolators IC ISO1540D 접속.

2-2-1. ISO1540D (SOIC8)의 핀 접속:

2-2-1-1. Pin 1 (VCC1): +3.3Vd에 접속

2-2-1-2. Pin 2 (SDA1): Slot 의 Pin 9(sda)에 접속.

2-2-1-3. Pin 3 (SCL1): Slot 의 Pin 10(scl)에 접속.

2-2-1-4. Pin 4 (GND1): Slot의 dg1(17,18,19,20)에 접속.

2-2-1-5. Pin 5 (GND2): Slot의 pag(29,30,31,32)에 접속.

2-2-1-6. Pin 6 (SCL2): AD5282 Pin 7 (SCL)과 접속.

2-2-1-7. Pin 7 (SDA2): AD5282 Pin 8 (SDA)과 접속.

2-2-1-8. Pin 8 (VDD2): +5Vdd에 접속.

이 디지탈 볼륨회로는 프리앰프 유니트에 기본으로 들어가야 할 것입니다. 

3. I2S 셀렉터를 위한 기본회로.

 

3-1. I2S 셀렉터를 위한 기본회로 조건:

3-1-1. 4-CHANNEL 2:1 MULTIPLEXER IC TS3L110을 사용합니다. 

3-1-2. TS3L110은 전원전압 +3.3V를 공급합니다.

3-1-3. TS3L110 (TSSOP16)의 핀 접속:

3-1-3-1. Pin 1 (In, S): 2조의 I2S를 선택합니다. (3.3V 레벨)

3-1-3-2. Pin 2 (In, IA0): 제 1 I2S_data 입력.

3-1-3-3. Pin 3 (In, IA1): 제 2 I2S_data. 입력

3-1-3-4. Pin 4 (Out, YA): I2S_data 출력.

3-1-3-5. Pin 5 (In, IB0): 제 1 I2S_bck 입력.

3-1-3-6. Pin 6 (In, IB1): 제 2 I2S_bck 입력.

3-1-3-7. Pin 7 (Out, YB): I2S_bck 출력.

3-1-3-8. Pin 8 (GND): 디지탈 그라운드 dg1에 접속.

3-1-3-9. Pin 9 (Out, YC): I2S_mclk 출력.

3-1-3-10. Pin 10 (In, IC1): 제 2 I2S_mclk 입력.

3-1-3-11. Pin 11 (In, IC0): 제 1 I2S_mclk 입력.

3-1-3-12. Pin 12 (Out, YD): I2S_lrck 출력.

3-1-3-13. Pin 13 (In, ID1): 제 2 I2S_lrck 입력.

3-1-3-14. Pin 14 (In, ID0): 제 1 I2S_lrck 입력.

3-1-3-15. Pin 15 (In, /E): dg1에 접속.

3-1-3-16. Pin 16 (VCC): +3.3vdd에 접속.

이 I2S 셀렉터 회로는 DDC 유니트와 DAC 유니트에 기본으로 들어가야 할 것입니다.  

DDC 유니트는 MPU에서 출력되는 I2S와 외부 USB에서 변환된 I2S를 전환 합니다.

DAC 유니트는 DDC에서 입력되는 I2S와 외부 Coaxial, Toslink, S/PDIF 등에서 변환된 I2S를 전환 합니다.

 

4. Analog Input 셀렉터를 위한 기본회로.

 

4-1. Analog Input 셀렉터를 위한 기본회로 조건:

4-1-1. 2-CHANNEL 4:1 MULTIPLEXER IC DG409를 사용합니다. 

4-1-2. DG409는 전원전압 +-5V를 공급합니다.

4-1-3. DG409 (SOIC16)의 핀 접속:

4-1-3-1. Pin 1 (In, A0): 2조의 Analog Input 을 선택합니다. (3.3V to 5V 레벨변환 필요)

4-1-3-2. Pin 2 (In, EN): pag(핀 29,30,31,32)에 접속.

4-1-3-3. Pin 3 (-V): -5va에 접속.

4-1-3-4. Pin 4 (I/O, S1A): 제 1 Analog Input +R 입력.

4-1-3-5. Pin 5 (I/O, S2A): 제 2 Analog Input +R 입력.

4-1-3-6. Pin 6 (I/O, S3A): 제 3 Analog Input +R 입력.

4-1-3-7. Pin 7 (I/O, S4A): 제 4 Analog Input +R 입력.

4-1-3-8. Pin 8 (I/O, DA): Analog Output +R 출력.

4-1-3-9. Pin 9 (I/O, DB): Analog Output +L 출력.

4-1-3-10. Pin 10 (I/O, S4B): 제 1 Analog Input +L 입력.

4-1-3-11. Pin 11 (I/O, S3B): 제 2 Analog Input +L 입력.

4-1-3-12. Pin 12 (I/O, S2B): 제 3 Analog Input +L 입력.

4-1-3-13. Pin 13 (I/O, S1B): 제 4 Analog Input +L 입력.

4-1-3-14. Pin 14 (+V): +5va에 접속.

4-1-3-15. Pin 15 (GND): pag(핀 43, 44, 45, 46) 신호 그라운드에 접속.

4-1-3-16. Pin 16 (In, A1): 2조의 Analog Input 을 선택합니다. (3.3V to 5V 레벨변환 필요).

4-2. 3.3V to 5V 레벨컨버터

4-2-1. Isolators IC ISO7220 (SOIC8)의 핀 접속:

4-2-1-1. Pin 1 (VCC1): +3.3Vd에 접속

4-2-1-2. Pin 2 (INA): PCF8574의 BitX 에 접속.

4-2-1-3. Pin 3 (INB): PCF8574의 BitX 에 접속.

4-2-1-4. Pin 4 (GND1): Slot의 dg1(17,18,19,20)에 접속.

4-2-1-5. Pin 5 (GND2): Slot의 pag(29,30,31,32)에 접속.

4-2-1-6. Pin 6 (OUTB): AD5282 Pin 1 (A0) 과 접속; Sel_a0.

4-2-1-7. Pin 7 (OUTA): AD5282 Pin 16 (A1)과 접속; Sel_a1.

4-2-1-8. Pin 8 (VCC2): +5Va에 접속.

이 Analog Input 셀렉터 회로는 프리앰프 유니트에 기본으로 들어가야 할 것입니다.  

제 4 부에서는 메인보드와 함께 어셈블리오디오를 구성하는데 각 유니트가 기본으로 구성되어야 하는 여러 가지 회로를 알아 보았습니다. 이 구성과 규격으로 유니트를 제작 했을 경우 쉽게 호환될 것입니다.

각 유니트에서 필요한 전압과 전류가 메인보드에서 공급받기 어려운 경우에는 유니트 보드에 직접 별도의 전원을 공급할 수 있도록 설계하시기 바랍니다.

저는 지금까지 내용 대로 제작하겠습니다.

제작이 진행되는 데로 수정사항은 업데이트 하겠습니다.

감사합니다,

진옥상 드림

- 누구에게든 새로운 기회가 되기를 바랍니다 -