mp3-Player Selbstbau

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Triple7even
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Beitrag von Triple7even » 08.02.2008 13:08

Schönen guten Tag, liebe Leute.

Für ein kleines Projekt will ich nen mp3-player basteln: Lesen von SD-Karte, kein Display, Grundfunktionen wie: vor, zurück, pause,leiser, lauter und Zufallswiedergabe.

Meine Frage nun: welche Bauteile benötige ich dafür; präzise, welche CPU und D/A-Wandler?
Gibt es evtl. bereits fertige Baugruppen, die diese Funktionen schon inne haben und die man nur noch softwareseitig konfigurieren muss?

Recht schönen Dank

der Hannes
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Beitrag von Psychodoc » 08.02.2008 15:56

einmal googlen brachte dieses hier...
http://www.mikrocontroller.net/articles/MP3
ich denk da steht was du suchst

Konrad
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Beitrag von Konrad » 09.02.2008 00:55

Nur so interessenhalber:

Was hast du denn mit dem selbstgebauten Player vor, dass es sich lohnt, den ganzen Enwicklungsaufwand auf sich zu nehmen? Ich mein - ok, ich hab sowas auch schonmal gemacht, aber nur um nen normalen mp3-Player zu haben wär mir das zu viel Arbeit...


Gruß
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Beitrag von MadCyborg » 09.02.2008 11:33

Mich würde das auch mal interessieren. Fertige mp3-player kriegt man ja mittlerweile fast geschenkt, da braucht man auch keine hemmungen zu haben, so ein teil aufzumachen und für den zweck anzuzapfen.

Triple7even
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Beitrag von Triple7even » 09.02.2008 14:04

Eben deshalb geht kein gekaufter, Weil die ja alle mit Display kommen und ich nur ganz wenige Grundfunktionen nutzen will.
Außerdem steht ja auch noch der Lernaspekt im Vordergrund, man will sich schließlich was beibringen.

Hab noch ein paar Projekte im Netz gefunden, die realsieren das relativ einfach über nen AtMega8 und nen Mp3-Decoderchip.

Meine Frage bezog sich auch auf diese beiden Sachen, da ich wissen wollte, welcher IC für so eine Aufgabe am besten geeignet ist, Daten ausreichend schnell von der SD-Karte zu lesen.

bye, der Hannes
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Konrad
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Beitrag von Konrad » 09.02.2008 18:24

Das lässt sich doch ganz einfach aus der maximal infragekommenden Bitrate ausrechnen. Je nach Übertragungsprotokoll zwischen Controller und Decoder sind vielleicht noch paar Bits mehr pro Byte zu rechnen.
An sich ist jeder Mikrocontroller geeignet, vorrausgesetzt er hat genügend I/O-Pins. Man kann sich\'s natürlich leichter machen, wenn man einen mit ner SPI-Schnittstelle nimmt, aber das haben eigentlich sowieso alle, heutzutage.


Gruß
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Beitrag von Frankynstone » 10.02.2008 15:22

So ein Projekt lohnt sich doch eigentlich nur, wenn der Eigenbau irgend einen Fortschritt gegenüber anderen verfügbaren Lösungen darstellt, sprich gegenüber den billigen MP3-Playern vom Kaffeeröster des Vertrauens.

Die Decodierung von MP3 ist offen, jeder kann die implementieren. Wenn man schon dabei ist, kann man auch gleich noch das artverwandte Format Ogg Vorbis umsetzen, denn hier besteht der echte Vorsprung gegenüber der Konkurrenz. Vorbis verbreitet sich zwar langsam, aber stetig immer weiter, nur leider sind die wenigsten Player in der Lage, dieses freie und offene Format abzuspielen, da die verbauten Wandler keine Gleitkommaverarbeitung zulassen. Gängige Lösungen, z. B. von Trekstor, rechnen angeblich erstmal von float in integer um und decodieren dann.

Also, Hannes, wenn du dich in der Lage fühlst, so ein anspruchsvolles Projekt anzugehen, ist die Umsetzung eines alternativen Formates, wie Vorbis, nach meinem Verständnis der eigentliche Anreiz. Wenn du mit Vorbis probleme hast, ist es sicherlich auch sinnvoll, die auftretenden Schwierigkeiten den Entwicklern zu melden, damit sie ihr Produkt besser machen können.

http://www.vorbis.com/

Und in meinem Radio? Natürlich auch Fritz, im Dresdner Kabel auf 98,8 MHz.
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Beitrag von Frankynstone » 10.02.2008 15:33

Nochwas: ich habe Halbleiterkataloge bekommen, die sind zwar veraltet, aber so viel hat sich sicher nicht getan. Die üblichen D/A-Wandler, die man so für Telekommunikationszwecke bekommt, haben 14 Bit. Die genügen für Musikwiedergabe vollauf, die ersten CD-Player waren auch nur mit solchen Wandlern ausgestattet und sie klingen nicht wesentlich schlechter, als die heutigen.

Parallelwandler erfordern einen Rekonstruktionstiefpass gemäß Systemtheorie / Signalverarbeitung, also möglichst ideal, deshalb verwendet man sie nicht besonders gern für Audio.

Wenn da was von 1 Bit oder Bitstream steht, ist als Rekonstruktionsfilter nur ein Kondensator erforderlich, also auf der Analogseite besonders einfach. Wie es auf der digitalen Seite aussieht, weiß ich allerdings nicht. Ich bin nur der Analogfetischist.
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Beitrag von Triple7even » 12.02.2008 11:05

Danke für eure Antworten! Sehr cool.

Ich habe HIER ein Player-Projekt gefunden. Dieser Mensch benutzt bereits einen fertigen MP3-Decoderchip, der bereits nen internen Verstärker für Kopfhörer hat.
Meine Frage nun: Da ich meinen Player an Miniatur-Lautsprechern mit 0,4 W betreiben will, wäre da der Einsatz dieses Decoderchips überhaupt akzeptabel?
Ich nehme weiterhin an, wenn ich die MP3-Dekodierung im Atmega8 implementiere, dass dessen 16 MHz ausreichen werden, oder?

Merci
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Beitrag von Konrad » 12.02.2008 18:56

Guck doch einfach, ob die Ausgangsstufe des Decoders genügend belastbar ist und bau sonst ggf. ne passende integrierte Stereoendstufe mit rein.


Gruß
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Beitrag von Frankynstone » 13.02.2008 14:57

Je mehr Abstrahlfläche, desto höher der Wirkungsgrad. Es wird also laut, wenn du mehrere Minilautsprecher in Reihe schaltest, um eine akzeptable Impedanz für den Chip zu erhalten.

Die gängigen Halbleiterhersteller (National, ST, On) bieten bestimmt, was du suchst, eventuell sogar als kostenloses Muster.

Ein empfehlenswerter Händler für Bauelemente in Kleinmengen ist www.octamex.de und führt auch ATMEGA und co.

<-- mein Avatarbildchen zeigt, dass es nicht immer Schaltkreise sein müssen, Verstärker für Lautsprecherwiedergabe sind sehr einfach diskret aufzubauen, alles unter 1W geht durchaus in SMD und ist damit auch sehr klein.

Modern ist zweifelsohne Klasse D, also ein Schaltverstärker, der wenig Strom verbraucht. Pulsweitenmodulation kann der Microcontroller aus dem decodierten Audiosignal auch machen, das Tastverhältnis muss zwischen 0 (negativst mögliche Signalspannung) und 1 (positivst mögliche Signalspannung) berechnet werden (Stille bzw. Nulldurchgang hat Tastverhältnis 0,5, dieser Offset muss berücksichtigt werden). Die Lautstärkeregelung muss dann natürlich vor der Tastverhältnisberechnung erfolgen.

Schaltfrequenz kann sich aus der Abtastrate der MP3 ergeben, das wird häufig 44,1 oder 48kHz sein, das Doppelte oder Vierfache davon ist zu bevorzugen. Eine Spule von z. B. 100µH schützt den Lautsprecher vor der Schaltfrequenz und vermindert die Abstrahlung (Schaltendstufen senden). Als Ausgangsstufe reichen zwei SMD-Transistoren im Gegentakt, die hohen Spitzenstrom verkraften, aber viel Leistung brauchen sie nicht aushalten (hoher Wirkungsgrad).
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Beitrag von Triple7even » 14.02.2008 14:45

Einfügen ist schlecht, hier mal der Link zu den Daten: VS1001-Datasheet Seite 7

Leider hab ich null Ahnung, was diese Buffer-Widerstände für eine Funtion haben und wie deren Werte mit meinen beiden Lautsprechern zu je 0,4 W und 8 Ohm Impedanz kollidieren. :(

Über SMD können wir später reden, hab ne effektive Leiterplattenfläche von 8 x 5 cm und noch nie SMD gelötet.
Ein weiteres Problem ist, dass ich keinen SD-Karten-Halter für THT finde, einzig bei Farnell.com habe ich überhaupt SD-card-holder finden können.

Franky, hast du evtl. einen Link parat, wo ich was zur Verstärkung finde?

Danke-schtöhn
- Editiert von Triple7even am 14.02.2008, 15:04 -
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Beitrag von Frankynstone » 15.02.2008 12:59

capable of driving a 30Ω load --> Du brauchst für Lautsprecher zumindest noch einen BUF, also Verstärker mit v_u=1 oder auch etwas mehr, falls du keine Vollaussteuerung hinkriegst.

Ein interessanter Verstärker wäre L2722, ein leistungsfähiger Doppel-OPV, der ab 4V einfacher Betriebsspannung (keine negative Spannung erforderlich) funktioniert. Datenblatt siehe Google. Der ist eigentlich als Motortreiber gedacht, daher als unkaputtbar anzusehen, könnte aber rauschen, hab ihn noch nicht getestet, hier liegen hab ich ihn schon.

Einer der beliebtesten Miniverstärker ist LM386, also im Prinzip auch ein primitiver Operationsverstärker speziell für kleine Lautsprecheranwendungen, ebenfalls ab 4V verwendbar.

Ich hatte mir irgendwann für jemanden eine iPott-Endstufe ausgedacht, die mit 4,5V bis 5V tun sollte. Simuliert ja, getestet nein.

Hier ist meine erste funktionstüchtige Idee zum Thema D-Verstärker, Vollaussteuerung ist nur möglich, wenn der Phasenumkehrstufe noch Verstärkerstufen mit v_u=2 nachgeschaltet werden. Dieses ist ein Abprodukt meiner Facharbeit zum Thema Infrarotübertragung von Audio, wo ich mit astabilen Multivibratoren und Frequenzmodulation experimentiert hatte. Ich dachte mir, eine Tastverhältnis- aka Pulsweitenmodulation bei konstanter Frequenz wäre bestimmt auch reizvoll. Die Schaltung ist nur als Konzept anzusehen, muss natürlich an den Verwendungszweck angepasst werden, insbesondere die Ausgangsstufe ist nicht gut so.

Nein, das letzte Bild zeige ich jetzt doch nicht, ich beschreibe es, das ist besser. Ein sehr gebräuchliches Prinzip, um Pulsweitenmodulation zu machen, ist ein Dreiecksignal auf den einen Eingang eines Komparators zu geben, auf den anderen gibt man das Musiksignal und raus kommt ein Reckteck mit der Frequenz des Dreiecks, dessen Tastverhältnis exakt mit dem NF-Signal moduliert ist. Für mehrere Kanäle braucht man nur einen Dreieckgenerator, aber eben mehrere Komparatoren. Das Prinzip ist für Stereo oder Mehrkanal zu bevorzugen, wenn jeder Kanal seinen eigenen Takt hat, wie in meiner Transistorschaltung oben, kann es zu Schwebungsgeräuschen kommen.
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Beitrag von Frankynstone » 15.02.2008 14:12

Nachtrag: Es gibt Mikrokontrolleure bereits mit eingebautem PWM-Ausgang, das heißt, dass das decodierte Musiksignal dort anstatt analog eben als Rechteck variablen Tastverhältnisses ausgegeben werden könnte, so man denn die Decodierung selbst implementiert. Aber es geht auch ohne PWM-Ausgang, zur Programmierung eines normalen Digitalausganges findet sich was, z. B. hier http://www.mikrocontroller.net/articles/Soft-PWM
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Beitrag von Triple7even » 18.02.2008 15:17

Hello.

PWM zur Steuerung der Drehzahl von Antrieben ist mir ein Begriff, aber ich versteh deine Ausführungen bezüglich Audio leider nicht. Gibts da evtl. einige anschauliche Bildchen?

Ich werd die Verstärkung des VS1001 einfach mal ausprobieren, nachlöten kann man ja immer noch.
Das Problem ist nur, das Ding gibts nirgendwo zu nem vernünftigen Preis und in ner adäquaten Bauform, sprich als Käfer.(für 16 ¤ neu bei VLSI direkt; die haben .fi als Domain, also auch noch nett Versand drauf ;-( )

Weder bei Reichelt noch bei Conrad hab ich das Ding gefunden.

Auch benötige ich einen SD-Kartenhalter als THT-Variante, bisher wurde ich nur im SMD-Territorium fündig.

Gibt es Hoffnung für mich?

Dankemerciundgracie
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Hans Oberlander
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Beitrag von Hans Oberlander » 18.02.2008 16:40

Was soll der große Vorteil von OGG gegenüber MP3 Sourround sein?

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Beitrag von MartinZippel » 20.02.2008 00:15

Hab grad überlegt, ob man nich aus einem alten GTR einen Player bauen kann, zumindest das Gehäuse und das Display könnte man vielleicht nutzen...? Man müsste einen SD-Leser integrieren, falls die 32KB nicht ausreichen ;-) . Die Klinkenbuchse könnte man für die Kopfhörer nutzen. Zur Bedienung wären genug Tasten da. War nur sein Gedanke kurz nach Mitternacht...:idea:
Edith Piaf: Vielleicht ist die Idee gar nicht so übel! Man könnte einen alten MP3-Player nehmen, so einen einfachen. Ich hab hier so was ähnliches. Das könnte man auseinandernehmen und irgendwo einbauen, einfach so als Gag. Zum Beispiel in eine Fernbedienung, ein altes Handy, alte Digicam, Deo-Dose, Kugelschreiber, usw.
- Editiert von MartinZippel am 20.02.2008, 00:20 -

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Beitrag von Triple7even » 20.02.2008 00:29

Danke Martin, aber der MP3-Player erhält nen bestimmten Bestimmungsort, deswegen brauch ich auch kein Display.

Das Problem, was ichnoch knacken muss, ist, wie ich den SD-Slot irgendwie auf so nen Lochplatte bekomme, da es diese Halter scheinbar nur als SMD-Variante gibt.
Und den VS1001-Decoder liegt leider in derselben Form vor.

Weiß jemand, wie ich so nen SMD-Käfer auf ne Leiterplatte zur Durchsteckmontage bekomme?

Merci und ab
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Beitrag von MartinZippel » 20.02.2008 00:41

Den Slot auf die Karte zu bekommen, sollte nicht so schwer sein. Kannst ja so einen billigst-Leser nehmen und die Kontakte, die der hat, auf deine Leiterplatte führen, wenn\'s die Optik zulässt.
Für den Käfer gibt\'s hier vielleicht was. Kannst ja mal weiter schreiben, wie\'s so läuft.

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Beitrag von Frankynstone » 20.02.2008 03:26

Meine PWM-Ausführungen:

Normaler Verstärker regelt unter Freisetzung von Verlustleistung kontinuierlich am Ausgang eine Spannung zwischen 0 und U_b proportional zum Signal +0,5U_b, der Gleichspannungsanteil wird mittels Kondensator geblockt, übrig bleibt eine Wechselspannung für den Lautsprecher.

Wenn man das Audio in ein Tastverhältnis k bzw. TV proportional zum Signal +0,5 umwandelt, hat dieses PWM-Signal einen Mittelwert proportional zum Signal. Der Gleichanteil und der Hochfrequenzanteil wird weggefiltert und übrig bleibt wieder die niederfrequente Wechselspannung für den Lautsprecher. Also kein Unterschied zu obigem.

Pro kontinuierlich: geht mit minderwertigen Bauelementen, Pläne leicht zu finden.
Kontra kontinuierlich: Verlustleistung, Gegenkopplung oder Vorverzerrung erforderlich wegen Belastund einer nichtidealen Spannungsquelle

Pro PWM: einfaches Konzept ohne Gegenkopplung, kaum Verlustleistung (ideal für Batteriebetrieb)
Kontra PWM: schnelle Halbleiterbauelementee nötig

Es werden für Audio verschiedene PWM erzeugende Verfahren verwendet, manche nutzen Gegenkopplung in der Regelstrecke, manche nutzen Gegenkopplung um selbst zu oszillieren (ohne Frequenzgenerator). Praktiziert wird sowas seit den 1980er Jahren oder sogar schon eher.

about Class D oder Class T (Abwandlung von Class D):
http://www.41hz.com/main.aspx?pageID=135
http://www.visaton.de/vb/showthread.php ... adid=15836
http://www.visaton.de/vb/showthread.php ... adid=10756
nur als Beweis, dass es sowas wirklich gibt und nicht nur meiner spinnerten Fantasie entspringt.
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Beitrag von Triple7even » 20.02.2008 12:47

Das mit dem Billigreader ist ein ganz vortrefflicher Vorschlag, danke.
Das Problem mit diesem Adapter besteht nur darin, das der Decoderchip nicht bloß 8 sondern gleich 28 Beinchen hat.

Danke Franky, aber da meine Kenntnisse auf diesem Gebiet doch eher infinitesimal klein sind, komm ich ohne eine bildliche Darstellung deiner Ausführungen nicht weiter, sorry.

Es ist ja auch so, dass ich bisher noch keinen einzigen Microcontroller programmiert habe oder eine Schaltung gelötet habe, die über wenige Widerstände und 2-3 Transistoren hinausging.
Bin sozusagen der Geselle im 1. Lehrjahr... :-O

Deshalb ist mein 1. Milestone zuerstmal eine Datei von der SD-Karte zum Lautsprecher durchzuschleusen und danach kommen die Feinheiten.

Meiner Unerfahrung auch ganz zuträglich ist die Tatsache, dass der ganze Spaß über ein 5 V Netzteil laufen kann.

Nochmal schönen Dank, dass ihr euch meiner annehmt!

:-)
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Beitrag von MartinZippel » 20.02.2008 12:53

Wenn du was programmieren musst, ich habe das Atmel Evaluationsboard von Pollin. Ich merk grad, dass es das scheinbar nicht mehr gibt... Das ist auch schon zusammengebaut, aber ich hab\'s noch nie benutzt, weil ich keine Zeit hatte, mich da reinzufitzen, sind ja Prüfungen. Ich bin im ganzen März nicht da, da kann ich dir das gern leihen, musst nur zeitig genug bescheid sagen. Kannst mir ja dann hinterher erklären, wie es geht...:computer: Der Thread zu dem Board ist hier. Ich fand dieses MP3-Player selber bauen früher schon sehr interessant, wär cool, wenn was draus wirst und du das hier postest...

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Beitrag von Triple7even » 20.02.2008 14:43

Danke Martin, aber ich denke, so ein Board werd ich gar nicht benötigen, da ich mir einfach den uC auf die Platine löte, dazu, ne Buchse zum Anschluss des Programmers und evtl noch ein paar LEDs. Und falls der gewählte IC zu langsam sein sollte kann ich ihn ja immer noch gegen eine schnellere Variante austauschen.
Aber im Moment warte ich noch auf meine Platine, denn dann kann das löten endlich losgehen. :)

Auch kann ich keinen günstigen ISP-Programmer im Internet finden, den man über den USB-Anschluss betreibt. 50¤, die spinnen die Römer..äähh Elektronikhändler.
- Editiert von Triple7even am 20.02.2008, 14:54 -
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Beitrag von günny » 11.03.2008 09:42

@Triple7even:
Ich glaub Du stellst Dir das Projekt ein wenig zu einfach vor. Vorallem wenn Du noch nie einen Mikrokontroller programmiert hast solltest Du auf Deiner Platine unbedingt eine serielle Schnittstelle oder wenigstens temporär ein LCD vorsehen, um den Player debuggen zu können. Besonders die Kommunikation mit der SD-Karte sowie die Verwaltung des FAT-Dateisystems ist sehr fehleranfällig und benötigt viiiiiiiiiiel Arbeit.

Um das Löten von SMD-Bauteilen wirst Du auf keinen Fall herumkommen. Die MP3-DekoderICs von VLSI gibt es nur in SMD Gehäusen. Der vs1001 ist allerdings schon sehr veraltet. Du solltest lieber den vs1011e verwenden, diesen gibt es auch bei Reichelt. (Sonst ist auch www.egnite.de eine Adresse...)

USB-Programmiergeräte gibts auch billiger (z.B. hier: http://shop.embedded-projects.net/index ... oards.html), wenn Du noch einen Druckerport hast, gibts son Teil auch schon für 10Euro.

Achte auch darauf, dass der Decoder sowie die SD-Karte jeweils mit 3,3V betrieben werden müssen (du brauchst also noch einen Festspannungsregler). Wenn Du einen Mikrocontroller verwendest, der bei 5V betrieben wird, brauchst Du zusätzlich noch eine Pegelkonvertierung zwischen MC und SD/vs1011.

@Frankynstone:
Die Dekodierung eines MP3-Streams in Software mit einem 8-Bit-Mikrocontroller wird schwierig bis unmöglich. OGG geht erst recht nicht. Es gibt Projekte, wo die Softwaredekodierung von einem 32-Bit ARM Prozessor erfolgt, aber selbst diese Chips sind dann gut ausgebucht. Die beste / sicherste / einfachste Lösung ist wohl die Verwendung des Decoders von VLSI.

Viel Erfolg! ;-)
- Editiert von günny am 11.03.2008, 09:51 -

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Beitrag von Triple7even » 11.03.2008 17:12

Tag Günny,

Einfach vorgestellt hab ich mir das Projekt keineswegs. Da werden sicherlich noch ein paar Wochen ins Land gehen.
Hab mir schon den Quelltext mehrerer Playerprojekte durchgelesen, die SD-Verwaltung ist in der Tat \"zünftig\".

Hab bei B-Ay nen VS1001k-s gefunden, der ist für den Anfang schon in Ordnung (6 ¤ pro Stück, will mich ja nicht in den Schuldturm bringen.)

Danke für den Tipp mit der Spannungsdifferenz, hab mir nen Atmega32 geordert, aber der läuft, soviel ich weiß auch mit 3,3 V? Denn dann würde ja ein FSR reichen.

Kannst du mir nen Anbieter nennen, der die USB-Programmer zu günstigeren Preisen im Angebot hat? 32 ¤ für nen Controller, paar Buchsen und ne kleine Platine? Ist das normal?

dankedanke
- Editiert von Triple7even am 11.03.2008, 19:03 -
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