Amanero Combo384

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説明

USBオーディオを自作する人がよく使うモジュールにAmanero Combo 384があります。 パソコンとUSBでつながり、I2SまたはDSDの信号を出力します。 フォーマット変換の機能はありません。

このAmanero Combo384を使っていて遭遇した状況を説明します。

入手方法

国内の電子回路系DIYショップが扱っています。こちらは12000円くらいです。 Amazon.co.jpなども検索にヒットしますし、Alibabaでも売っています。こちらは3000円〜4000円くらいです。

ファームウェア

ファームウェアは届いた時点で古くなっていることが多いです。 Webmaster は2019年11月現在でCPLDに CPLD_for_1081 を、CPUに firmware_2006be10 を書き込んで使っています。 古いファームウェアの中にはDSD出力が左右反転しているものもあります。

Webmasterは、前記のバージョンのファームウェアで、11.2MHzのΔΣを送っています。 ALSAでは出力フォーマットを SND_PCM_FORMAT_DSD_U32_BE にしてサンプリング周波数を352.8kHzに設定すると、11.2MHzのΔΣをいわゆるネイティブで出力できます。

個体によっては、ファームウェアの書き込みに必ず失敗するものもあります。 ネットで調べると、中国語で書かれたサイトに対処方法が書かれていました。 正しい手順でファームウェアを書き込もうとしているのに、"Invalid or not authorized transaction"というエラーが出る場合、ConfigTool.exeにパッチを当てる必要があるそうです。 詳細は、みなさんで該当するサイトを検索してみてください。

初期不良

DSDの連続再生が5分を超えると、出力がノイズになってしまう個体に出会いました。 修理不能です。

Amaneroの不具合

  • 8時間以上連続稼働させたら、DSD出力がノイズまみれになってしまいました。 その後8時間停止した後で再起動したら、通常に戻りました。
  • PDMアンプで再生していると、ときどき再生時の先頭から高音がキンキン、低音がスカスカになることがあります。 LinuxのALSAでは再生をやり直すと、たいてい戻ります。 WindowsやMac OS Xの5.6MHzfsDoP再生でも、再生途中に音質がキンキンになってから戻ったりします。 OSに関わらず発生すること、ネイティブ伝送/DoP両方で発生すること、Windows/Mac OS Xで音質が劣化したり戻ったりすることから、USB音声データバッファのアンダーフロー/オーバーフローを疑っているところです。

AmaneroをALSAと組み合わせた時の不具合

原因不明のもの

  • Webmasterの環境で正常に動作している再生アプリが、知り合いのところでアンダーフローエラーを起こして止まってしまいます
  • 上記のファームウェアを使用すると、ALSAからはDoPもLittleEndianではなくてBigEndianで32bitを送らなくては再生してくれません

2020年12月14日追記

ALSAからAmaneroにDoPを送る時のフォーマットが、いつの間にかLittleEndianに戻っていました。 Ubuntu18.04で2020年下半期での変更です。 ALSAって、挙動が不安定で困ります。

原因に心当たりがあるもの

原因に心当たりのあるトラブルもあります。 PCM再生もしくはDSDネイティブ再生を試みると、再生アプリがアンダーフローエラーで止まります。 Linux カーネルのバージョンによって、あるいは直前の再生状況によって、PCM再生のときかDSDのときか変わります。 同じ再生を何度か試みると、そのうち再生できます。

恐らく、AmaneroのUSBインタフェース切り替えを、ALSAライブラリが待てないのだと思います。 DSD再生モード(32bit Big Endian)になっているAmaneroをPCMモード(32bit Little Endian)に切り替えようとして、USBコマンドでインタフェース切り替えを指示するものの、AmaneroからAckが返る前にライブラリがタイムアウトしているのでしょう。

再生中に DSDon = High, Mute = Low から外れるタイミングがあります。1秒間ほどです。 再生アプリをroot権限で実行し、nice(-10)をソースコードに入れることで大きく改善しました。 おそらく、ALSAのバッファが一時的に空になっていたのでしょう。 ALSAライブラリのタイミング再設計が必要ですね。

AmaneroコンパチのXMOSインタフェース

Alibabaを見ていてこんな製品を見つけてしまい買いました。

Amanero Combo384と基板サイズもピン配置もコンパチのXMOS基板です。 2020年5月18日現在、入手したばかりで評価中です。 すくなくとも、再生中に高音がキンキンすることはありません。 安定性はAmanero Combo384以上です。

ただし、webmasterは読者に何も保証しません。 Alibabaで同じものを注文しようとして別のものが届いたり、読者の期待する機能、性能を実現していなくても、責任はとれません。 試したい方は、自己責任でどうぞ。

2020年9月19日追記 XMOSとAmaneroの違い

実際に使用していて、違いを発見したので報告します。

違い1 XMOSには信号が増えている

Amaneroは3.3VやGNDのピンが複数ありますが、XMOSでは電源ピンの一部が信号ピンになっています。 3.3Vの一つがS/PDIFになっているのは書いてありますが、その他のピンも変更してありました。

違い2 Mute信号の出方が違う

表に示します。

操作手順Amaneroの場合XMOSの場合
手順1 電源投入直後Mute=On,DSDonは不定Mute=On,DSDon=On
手順2 ネイティブDSD再生中Mute=Off,DSDon=OnMute=Off,DSDon=On
手順3 ネイティブDSD再生終了後Mute=On,DSDon=OnMute=Off,DSDon=On

XMOSの場合ネイティブDSD再生が終了してもMuteがOffのままです。

2021年2月8日追記 XMOSの不具合

使用していて、Windowsとの相性を発見したので報告します。

Windows10のマイクロソフト製UAC2デバイスドライバからXMOSにPCMを再生すると、ノイズになります。 システムの効果音もWASAPI出力もノイズになります。 Mac OS X MavericksやLinuxからの出力に問題はありません。

2021年2月26日追記 XMOSの不具合ではなかった

ノイズの原因が判明しました。 Webmaster自作のUSB DACで搭載マイコンのファームウェアにバグがあり、WindowsでPCM再生するときだけ顕在化していたのでした。 お騒がせしました。

2021年8月15日追記 XMOSの消費電流

AmaneroとXMOSの消費電流を測定してみました。

測定条件

  • バスパワーのUSBハブの先に接続
  • 11.2MHzfsのネイティブDSDを再生して測定
  • インターフェースだけで他に何も接続しない
測定条件Amaneroの場合XMOSの場合
条件1 待機電流4.58V 0.10A4.57V 0.14A
条件2 再生時電流4.58V 0.13A4.57V 0.15A

2021年8月17日追記 USBディスクリプタに示された消費電流

AmaneroとXMOSのディスクリプタを見てみました。 両方共消費電流は0mAとなっています。 バスパワーで動作するインターフェースとして、これはまずいでしょう。

ffmpegの不具合

ここにあった記述は CODECのトラブル体験記へ移動しました。

Pin配列

はんだ付けするたびにデータシートを読むのが面倒なので、ピン配列を転記しておきます。

ピン番号 信号名 ピン番号 信号名
1 Plug 11 Mute
2 SCL 12 SDA
3 I2SDATA/DSD1 13 GND
4 I2SCLK/DSDclk 14 GND
5 I2SLRCK/DSD2 15 GND
6 MCLK 16 DSD
7 DSDon 17 F0
8 GND 18 F1
9 3.3V(XMOSではS/PDIF) 19 F2
10 3.3V 20 F3

2021年10月5日追記

久しぶりにXMOSを個人輸入したら、S/PDIF端子が9ピンから1ピンへ移動していました。 9ピンはAmaneroと同じ3.3Vに戻っています。

入力フォーマット

はんだ付けするたびにデータシートを読むのが面倒なので、F0~F3の解釈を転記します。

F3 F2 F1 F0 入力フォーマット
0 0 0 1 44.1kHz
0 0 1 0 48kHz
0 0 1 1 88.2kHz
0 1 0 0 96kHz
0 1 0 1 176.4kHz
0 1 1 0 192kHz
0 1 1 1 352.8kHz
1 0 0 0 384kHz

DSDフォーマットのF0~F3の解釈を転記します。 S/PDIF出力が9ピンのXMOSの場合。

F3 F2 F1 F0 入力フォーマット
1 0 0 1 DoP2.8224MHz(注1)
1 0 1 0 DoP5.6448MHz
1 0 1 1 Native 2.8224MHz(注1)
1 1 0 0 Native 5.6448MHz(注1)
1 1 0 1 Native 11.2896MHz
1 1 1 0 Native 22.5792MHz(注1)

※ 注1 未確認の予想

S/PDIF出力が1ピンのXMOSは、また違っています。

掲載日

2019年11月22日 初出

2021年10月19日 追記


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