使用NRF5340,LE音频实时连接多个扬声器
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当我有了AuraPlug的想法时,我正在开车穿越美国——那是大约半年前,我搬到纽约,在与一家音频初创公司合作后,我用光了最后的资金。Sonic Sprint挑战是将我的想法带入生活的绝佳机会,在一个完整的循环时刻,我在今年夏天的另一次公路旅行中设计了它!
想象一下,将一个拇指驱动器大小的加密狗插入多个扬声器,并通过蓝牙实时同步它们,而无需安装任何软件-感谢Auracast,这是可能的!
开箱即用,NRF5340音频开发套件支持BIS(广播同步流)和CIS(连接同步流)音频应用:第一个允许从单个蓝牙源广播到多个LE音频设备,第二个促进真正的无线立体声!(以前的无线立体声实现,如Airpods,是在蓝牙经典堆栈之上的一种“hack”)。
早期的原型
音频开发套件具有板载单声道DAC (Cirrus CS47L63),因为该套件设计用于串联测试真正的无线立体声(每个耳机使用一个开发套件)。这是不幸的,因为我想在一个NRF5340 IC周围设计一个立体声插头!我发现一些线索表明PCM5102,来自德州仪器的立体声DAC,我把我的朋友迈克尔拉到这个项目中来开发固件,而我设计了一个手持接收器单元。
EByte E83是我能在亚马逊上找到的最小的手工焊接包(是的,我手工焊接了所有65个BGA焊盘),我还发现了一个无处不在的PCM5102 breakout。在进入完全的SMD产品之前,用已知的工作组件验证概念通常是一个好主意。
Zephyr OS是一个陡峭的学习曲线——除了那些在我们之前尝试过的人的骨头之外,没有关于使用E83的公开文档——我们写了我们自己的板覆盖文件,在我们的程序中与内存问题相抗衡,以适应图形库,Michael在大约一个月内实现了一些技巧来对抗延迟和音频伪影!他之前没有嵌入式开发经验,而我也从未研究过Zephyr。
然而,我们建造了一个接收器,它可以在100毫安的电池上运行几个小时,并且能够在接收器上的多个广播同步流之间切换!为了测试这一点,我们使用另一个E83作为USB音频发射器。
SoAuraPlug只需要调到一个流,这应该很容易吧?
设计AuraPlug
我的第一个设计是无法制造的。嗯,很贵。NRF5340有QFN和WLCSP两种封装,令我惊讶的是,我在设计更大的QFN封装时遇到了更多的问题!通过焊盘和痕量公差推动了PCBWay的制造能力,我的报价是每板140美元-不含组装!
这是我第一次尝试4层阻抗匹配PCB设计-也是露营。我和一个朋友在美国国家公园的公路旅行中,我花了几个小时在路上阅读数据表和参考设计,每当我们通过手机服务范围时就下载Altium对话。
它真的只花了2天的时间来重新设计我的董事会周围的WLCSP,和某处,而开车通过科罗拉多州我送他们去制造。没有通过垫,更大的公差,更多的板空间意味着我甚至可以在板上添加NFC和状态LED !我想,通过使用NFC和移动应用程序,将AuraPlug与源发射器配对可能会很有用。
该设计还包括两个音量按钮,用于电池管理的NPM1100和用于监测电池电量的MAX17048。我很高兴找到了来自Same Sky的板装TRS音频插孔,并设计了一个简单的外壳来加强它。
设计发射机
我喜欢轻装旅行,并且有破坏硬件的倾向,所以我寻找小型NRF5340加密狗来取代我用来测试音频广播的音频DK和E83。令我吃惊的是,一个也没有!
我用与AuraPlug相同的原理图做了一个简单的设计,外形比边缘安装的USB-C插头略厚。
在运输过程中
在撰写本文时,这两种设计仍在生产中,因为我正在等待NRF5340-CEAA和NPM1100在世界各地发货。我在爱荷华州参加一个拖拉机黑客会议,焦急地等待着他们的到来,并继续修改我的设计,因为我在YouTube上滔滔不绝地讲着Rick Hartley的PCB设计讲座。
这个概念很简单:在没有任何软件的情况下,多个扬声器之间的低延迟、同步音频——最终将在无声迪斯科或带导游的博物馆参观等用例中实现——我们希望在手持控制台上进行迭代,以改善TWS在多语言影院广播等应用中的应用!
LE Audio正在为每个人重新定义可访问的音频技术,成为永无止境的RnD旅程的早期部分是很好的。感谢PCBWay, Hackster和Nordic的所有人使我们的项目成为可能!更新即将到来。
本文编译自hackster.io