Radio internetowe (i nie tylko) na PIC32

[atlantis86]

Mikrokontrolery PIC32 już od dość dawna stanowią jedną z moich ulubionych platform do projektów elektronicznych. No, może z pominięciem projektów retro, bo to zupełnie inna sprawa. Nawet nieco starsze układy z tej rodziny wciąż dysponują sporym zapasem mocy obliczeniowej, dzięki czemu można z nich naprawdę sporo wycisnąć, uzyskując wyniki nie gorsze niż w przypadku bardziej popularnych STM32 albo Raspberry Pi Pico.

Jakiś czas temu przyszedł mi do głowy pomysł budowy Internetowego radia do słuchania streamów. Pierwsze eksperymenty rozpocząłem jeszcze na płytce prototypowej z PIC24, którą kilka lat temu opisywałem na forum. Układ łączył się z siecią za pomocą popularnego scalaka ENC28J60, oferującego zaledwie Ethernet w wersji 10 Mbps. Do dekodowania streamów i odtwarzania audio użyłem popularnego dekodera VS1003, a w celu sterowania odtwarzaniem napisałem proste UI, dostępne z przeglądarki. Niestety, poczciwy PIC24 okazał się zbyt wolny dla niektórych streamów - urządzenie nie było w stanie dostatecznie szybko buforować przychodzących ramek, co objawiało się efektem "czkawki" podczas odtwarzania.

Stało się jasne, że będę musiał użyć szybszego układu. Wybór padł na PIC32MX795F512. Po pierwsze miałem ich trochę w szufladzie, po drugie ze względu na podobieństwo bibliotek od Michrochipa mogłem liczyć na łatwe przeniesienie istniejącego kodu. Początkowo planowałem zastosować ten sam interfejs sieciowy z ENC28J60 (powstała nawet taka wersja płytki).

Świadomość, że nowy mikrokontroler posiada wbudowany kontroler MAC w wersji FastEthernet (100 Mbps) nie dawała mi jednak spokoju. W Internecie można trafić czasem na opinie, że ze względu na szybkie sygnały (25/50 MHz) implementacja interfejsu MII/RMII na amatorskiej (w dodatku samodzielnie trawionej) płytce nie jest możliwa. Zdawały się temu przeczyć filmy na YT, na których ludzie łączyli takie moduły za pomocą kabli i płytek prototypowych (co oczywiście nie znaczy, że takie rozwiązanie działałoby stabilnie na dłuższą metę). Postanowiłem jednak zaprojektować odpowiednią wersję płytki. Ponieważ projekt był przeznaczony do samodzielnego trawienia, prowadzenie ścieżek w 100% zgodnie ze sztuką odpadało, skupiłem się więc na tym, by połączenia były możliwie najkrótsze. W roli interfejsu PHY użyłem popularnego układu DP83848. Po zmontowaniu wszystko ruszyło właściwie od razu, a połączenie sieciowe działało całkowicie stabilnie, nie gubiąc żadnych ramek nawet w dłuższych testach. Od tego czasu zacząłem stosować podobne rozwiązanie kwestii połączenia sieciowego w innych projektach, także na STM32. W międzyczasie projekt został przeniesiony ze starych bibliotek Microchipa (MLA) na ich nową platformę Harmony v3.

Podczas testów okazało się, że dekoder VS1003 posiada jednak dość istotne wady. Przede wszystkim nie jest w stanie dekodować streamów AAC, a część internetowych rozgłośni w ostatnich latach zdążyła się już przerzucić na ten format. Zastosowałem więc lepszy układ VS1053. Na tym etapie modyfikacje wprowadzane za pomocą cięcia ścieżek i połączeń kynarem zaczęły mnie trochę irytować, płytka została więc przeprojektowana po raz kolejny.

Ponieważ nowy kodek posiada stereofoniczne wejście liniowe, postanowiłem wyprowadzić je na osobne złącze. Docelowo chciałem tam podłączyć moduł radia SDR z dekoderem IQ, jednak finalnie postawiłem na dużo prostsze rozwiązanie - scalony odbiornik AM/FM Si4732 zmontowany na osobnej płytce. Ta funkcjonalność jeszcze nie działa - jedyna biblioteka do obsługi tego układu na GitHubie została napisana w C++ dla Arduino, będę musiał więc ją przeportować. Gdy to się uda, układ będzie mógł także odbierać tradycyjne rozgłośnie radiowe.

Układ został zamontowany w metalowej obudowie, z wyświetlaczem, kilkoma przyciskami i dekoderem obrotowym na przedniej ściance. Na chwilę obecną UI wyświetlacza oferuje ograniczone możliwości (można regulować głośność i wybierać stację). Dodatkowe opcje (jak odtwarzanie plików z pendrive'a lub karty SD) wymagają skorzystania z WebUI.

Następnie powstała też jeszcze mocniejsza (i najprawdopodobniej finalna) wersja hardware'u, wyposażona mikrokontroler PIC32MZ2048. Głównym powodem był większy rozmiar pamięci flash pod przyszłe aktualizacje (oraz RAM-u na bufor audio), ale przy okazji zauważalnie wzrosła też responsywność systemu.

Edytowano 20 marca przez atlantis86

[orb777]

Zawsze jestem pod wrażeniem tworzenia takich rzeczy przez "jednoosobowy zespół z paroma głowami", żeby to wszystko obczaić. Elegancko wygląda i jeszcze działa. Super.