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Jan 13, 2024

Audioausgabe über einen UART mit einem FTDI-USB

Was ist der einfachste Weg, Audio aus einer WAV-Datei in ein Line-Level-Format umzuwandeln, das dann an den Verstärker eines HiFi-Audiosets (oder eines tragbaren Lautsprechers) angeschlossen werden kann? Wie [Konrad Beckmann] am gezeigt hat

Was ist der einfachste Weg, Audio aus einer WAV-Datei in ein Line-Level-Format umzuwandeln, das dann an den Verstärker eines HiFi-Audiosets (oder eines tragbaren Lautsprechers) angeschlossen werden kann? Wie [Konrad Beckmann] auf Twitter gezeigt hat, braucht man eigentlich nur einen UART, ein Kabel und einen TRS-Phonostecker. In diesem Fall ein USB-TTL-Adapter, der auf dem FTDI FT232R IC basiert: der TTL-232R-3V3-AJ-Adapter mit 12 Mbit/s USB an einem Ende und einem 3 Mbit/s UART am anderen Ende.

[Konrad] hat den C-basierten Code auf GitHub verfügbar gemacht. Was unter der Haube passiert, ist im Wesentlichen, dass es eine PCM-kodierte Datei (z. B. WAV) aufnimmt. Da es sich um ein Demonstrationsprojekt handelt, ist es erforderlich, dass die eingegebenen PCM-Dateien eine bestimmte Abtastrate haben, wie in der README-Datei aufgeführt, die die Abtastwerte an die Baudrate des UART anpasst. Danach geht es darum, die Audiodatei zu kodieren und die UART-Sound-Binärdatei zu kompilieren.

Die Ausgabedatei besteht aus den rohen Audiodaten, die in PDM oder Pulsdichtemodulation kodiert sind. Im Gegensatz zur Pulse-Code-Modulation (PCM) kodiert dieses Kodierungsverfahren nicht den absoluten Abtastwert, sondern verwendet binäre Impulse, deren Dichte dem Signalpegel entspricht. Durch das Senden von PDM-Daten über die TX-Leitung des UART erhält die andere Seite diese Bits. Wenn es sich bei dem Empfangsgerät um einen Audioempfänger mit ADC handelt, kann dieser das PDM-Signal problemlos empfangen und als Audio wiedergeben. Wie man dem im Tweet eingebetteten Video entnehmen kann, ist das Endergebnis ziemlich gut.

Wenn wir uns das Datenblatt des Adapterkabels TTL-232R-3V3-AJ ansehen, können wir sehen, wie es verkabelt ist:

Wenn wir dies mit der Verkabelung einer Standard-Audio-TRS-Buchse vergleichen, können wir sehen, dass die Erdungen in beiden Verkabelungen übereinstimmen und TX (RX am Empfangsgerät) mit dem linken Kanal übereinstimmt, während der rechte Kanal ungenutzt bleibt. Auch hier ist Vorsicht geboten: Hierbei handelt es sich um die 3,3-V-Adapterversion, deren typische Ausgangshochspannung mit 2,8 V angegeben wird, was innerhalb der Toleranzen für Line-Level-Eingänge liegt. Allerdings sind nicht alle Eingänge gleichermaßen tolerant gegenüber höheren Spannungen.

Das Anschließen beliebiger mit TRS ausgestatteter Geräte an die eigene HiFi-Anlage, das Telefon oder die Ghettoblaster erfolgt am besten erst, nachdem sichergestellt wurde, dass keine Schäden zu erwarten sind. Seien Sie sicher und genießen Sie die Musik.