インターフェース付録のSH-2A基板基板のUSB HOST機能を使った音楽の再生の実験3 I2S DACをドライブする
今回は、SH-2AのUSB HOST機能を使って USBメモリーから I2S(の24bit)フォーマットで動く DACで 音楽再生する実験をしてみた。
□回路
CQ出版社のオリジナルのSH-2A基板からの改造を下図に示す。
SH-2A基板にあるUSBコネクターに変換用のケーブ(Mini-A オス<-->A メス)をつけてUSBメモリーを接続している。
単独で動かせるように
PLAY,STOP,NEXT,BACKの操作スイッチを設け、 液晶表示モジュールを接続した。
単独で動かすときは、VBUSの+５VとGND間に外部電源（USB充電器）を接続できるようにして、電源を供給している。
サンプリング周波数が44.1KHz 叉は48KHzの4倍のWAVファイルも再生できるように、水晶に 22.5792MHz(=44.1KHz x
512) と 24.576MHz(=48KHz x 512)を使い、I2S DACのマスタークロックとして供給するようにしてある。
□ソフト
先回は、雑誌インターフェイス関連のサイトにあるサンプル・プログラム sh7264_usb_function_sample.zip をもとに作成した。今回は更にUSB機能をホストに変更するため、アルファプロジェクトさんの AP-SH2A-3A用サンプルの中に含まれるusbhost,,,usb_firm,srcをもとにしている（ここではusb_firm,host,src,hostディレクトリ以下に相当する）。ファイルシステムの処理には、汎用FATファイルシステム・モジュールFatFsを 具体的には雑誌インターフェイス2011年3月号のサンプルプロジェクトの中のものをもとにしている（ここではfatfsディレクトリにある。 misc.cのdisk_readでscsiコマンドのread(10)を呼んでいる ここではMSCドライバのような中間ソフトはない）。
デバッグ表示用のxxxx_printf()文の処理の部分(ここではcqディレクトリーにあるソース）とMSCの読み込み方は
雑誌インターフェイス2012年7月号付録DVDのUSB HOSTプログラム
fm3_sample_usbhost.20120313の中にあるものを参考利用させて頂いた。USBホストのMSCの制御については、雑誌インター
フェイス2010年9月号の記事「USB マス・ストレージ・クラスの制御手順」を参考にした（ここでは、h_main.c
の最後の方にある）。 USBメモリー接続時の初期処理にはノウハウがあるようであるが、そこまでおこなっていないので、読み込めないUSBメモリーがある。
１MバイトのRAM領域は WAVデータ取り込みと DAC出力のフォーマットにあわせた並び替え処理に 専用につかうようにセクションを宣言(section CDATA)している。
DACへの出力はSH-2AのSSI2をI2S 24bitに設定して使い、SSI1はDACのマスタークロック（MCK)供給用のみに使っている。
雑誌付属SH-2Aの基板の制約上、プログラムROMサイズを32Kバイト以内で収めないといけないので（他に方法はあるようだが）、実装項目はできるだけ少なくしている。以下のような制約事項がある。
①USBメモリーのセクターサイズは512バイトと固定にしている。
②SH-2AのUSBホスト部分から汎用メモリーへのDMA転送は未対応。（と言うかDMA転送の方は上手く動かせていない。現状の方式でも192KHz 24bit のステレオ再生処理が間に合っているので そのままにしてある。）
③扱えるファイルシステムは、FATでルートディレクトリーにあるWAVファイルで数は90個まで。 ファイル
名は、昔のMS-DOSの様に、アルファベットの8文字表示(xxxxxxxx..WAV)で、ロングファイル名は未対応。日本語も不可。
プログラムでは、ファイル名の頭の２文字の数字で 曲順をソーティングするように作ってみた（はず）。
④FATFSで対応したコマンドは、disk_read。
⑤SCSIコマンドで対応したのは、Test Unit Ready, Inquiry, Read Capacity, Read(10)のみで。エラー処理はなし。
⑥サンプリング周波数(44.1KHz, 88.2KHz, 176.4KHz, 48KHz, 96KHz,
192KHz,）のデータのビット数（16bits,
24bits）のPCMのWAVファイル。２チェンネル。 世の中には色々なヘッダがあるので読めないWAVファイルもあるだろう。
DACへはI2Sの 24bitでデータを送っている。16bits WAVの場合は、17ビット以下24ビットまで零データを挿入している。 DACは4倍のときサンプリング周波数の128倍のマスタークロックでも動作するものを使った。
⑦その他。多数。
⑧PLAY,STOP,NEXT,BACKの操作ボタンの反応は怪しい。
Strawbery Linux社のavr-i2clcd.zip AVRサンプルを参考にしながら、SH-2AとI2C接続したキャラクタ液晶モジュール（１６ｘ２行）をつかって、8文字のファイル名を表示させることにした。 下図は1曲目を再生しているときの表示例である。
□ご注意
不完全なものですが、I2Sフォーマットの DAC ドライブの参考用に載せておきます。
参考用：更新作成したソースファイル
■致命的な問題
①左右のチャンネルが逆転することがある。 現物合わせ的に調整してみた（ssif_ctrl.c） が、まだ、DMCの起動方法が不完全と思われる。I2Sフォーマットの設定すること自体は難しいことではないが、WSタイミングのとり方がよくわからない。
②出力されるオーディオデータがノイズ再生になるときがある。
③再生できないUSBメモリーがある。
④同じUSBメモリーでも、USBメモリーが抜いたときの処理が不完全のため、抜き刺しをすると、再生できない場合がある。 その場合、RESETしてやり直すと再生できることがある。
■設計の参考になる資料
■
警告
SH-2A基板をつかって接続する場合は、電気的なことをよく理解した上でお
使いください。そうしないと、PCやその基板と接続した相手などを破壊する危険があります。
供給元が違うVBUS＋５V同士を接続すると、電源が喧嘩をして破壊する恐れがあります。供給元が違う電源は一緒に接続しないように。
デバッグ用のUSBシリアルモジュールの電源と（外部）電源が同時に供給されると、破壊する危険があるので、電源ライン同士が短絡しないようにしましょう。
破壊する危険があるので、電源の入れ方と切り方の順番は慎重に考えて行動しましよう。
■免責
(1)回路図やプログラムやデータの使用により、使用者に損失が生じたとしても、その責任
を負いません。
(2)回路図やプログラムやデータにバグや欠陥があったとしても、修正や改良の義務を負い
ません。
