PIFW

PIFWの開発設計メモ †

このページは筆者の開発メモであり、一般公開している情報ではありません。
各種問い合わせ等には対応できませんのでご了承ください。

仕様 †

• 入出力端子
  • LINE-OUT(TSフォンx2)
  • LINE-IN(TSフォンx2　または　TRSフォンx1)
  • HEADPHONE-OUT(TRSフォンx1)
  • MIDI-IN
  • MIDI-OUT
  • DC 5Vまたは12V(ACアダプタ入力)　◆T.B.D
• 操作系
  • LINE-IN LEVEL
  • LINE-OUT LEVEL
  • HEADPHONE-OUT LEVEL（LINE-OUT連動でも可）
  • プッシュスイッチ(L/R/U/Dの最大4個)
  • ロータリーエンコーダ(VALUE)
  • タッチパネル
• 表示系
  • 5インチLCD(800x480 HDMI接続)または3.5インチLCD(480x320 SPI接続)　◆T.B.D

raspbian イメージ †

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

ここから、「RASPBIAN JESSIE WITH PIXEL」のZIPを取得する。
ZIP解凍後SDカードにddする。
LITEから最小限必要なモジュールを組み込んだイメージができあがった。

WaveShare互換 3.5インチ TOUCH LCD †

WaveShareの製品が何もせずそのまま使える。（標準でドライバモジュールが組み込まれているので有効にするだけ）

公式からLCD-Showをダウンロードしてtar展開。 http://www.waveshare.com/wiki/3.5inch_RPi_LCD_(A)

$ tar xvf LCD-show-*.tar.gz
$ cd LCD-show/
$ chmod +x LCD35-show
$ ./LCD35-show

これをやると/boot/config.txtを上書きするので、その他の設定をしていた場合は消える。
したがって、LCDの設定関係は最初にやるべき。

LCDの上下反転方法 †

/boot/config.txt

dtoverlay=waveshare35a

これを

dtoverlay=waveshare35a:rotate=270

に、変更すると上下反転する。 続いてタッチパネルのキャリブレーションを行う。

次のコマンドを実行しても同じ（ただし、config.txtが上書きされる）

$ cd LCD-show/
$ ./LCD35-show 180

OSOYOの3.5インチ †

OSOYOは専用カーネルが必要でドライバは非公開。（OS Updateすると動かなくなる）

5インチ MDMI タッチLCD †

HDMI 5インチHDMIに出力するための設定

$ cd LCD-show
$ ./LCD5-show

/boot/config.txtに次の1行を追記して上下反転させる

display_rotate=2

今まで設定してあったAudio等の設定はすべて消えるので、config.txtを修正する

タッチパネルのキャリブレーション †

$ sudo apt-get install -y xinput-calibrator
$ DISPLAY=:0.0 xinput_calibrator

コンソールに表示されたメッセージをメモっておく

$ sudo vi /usr/share/X11/xorg.conf.d/99-calibration.conf

設定ファイルを開いて、Calibrationの所の4つの数字を書き換える

Section "InputClass"
        Identifier      "calibration"
        MatchProduct    "ADS7846 Touchscreen"
        Option  "Calibration"   "3952 219 184 3911"
        Option  "SwapAxes"      "1"
EndSection

WiFiかLANでInternetにつなぐ †

OSアップデート †

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade

モジュールインストール †

$ sudo apt-get install freeglut3-dev g++ libasound2-dev libcurl4-openssl-dev libfreetype6-dev libjack-jackd2-dev libx11-dev libxcomposite-dev libxcursor-dev libxinerama-dev libxrandr-dev mesa-common-dev usbmount

JUCE5対応

$ sudo apt-get install webkit2gtk-4.0-dev

pifwインストール †

$ chmod 755 pifw
$ chmod 755 sw_pifw.py
$ sudo cp pifw /usr/local/bin/
$ sudo cp sw_pifw.py /usr/local/bin/

.xsessionに「/usr/local/bin/pifw」を記述

画面スリープの抑止 †

.xinitrcを用意して以下の内容を書き込む

xset s off
xset -dpms
xset s noblank

/etc/lightdm/lightdm.confを以下のように編集する

< xserver-command=X
---
> xserver-command=X -s 0 -dpms

編集したらlightdmを再起動する

sudo /etc/init.d/lightdm restart

.config/autostart/screensaver.desktopを作成し、以下の内容を書き込む

[Desktop Entry]
Type=Application
Exec=/home/pi/.xinitrc

クロック固定（1200MHz化） †

cpu freq utlをインストール

$ sudo apt install cpufrequtils

設定する

$ sudo cpufreq-set -g performance

/boot/config.txtを編集（行追加）

arm_freq=1200

/etc/init.d/cpufrequtilsを修正（オンデマンドではなく固定にする）

ENABLE="true"
#GOVERNOR="ondemand"
GOVERNOR="performance"
MAX_SPEED="0"
MIN_SPEED="0"

再起動して確認する

$ sudo reboot

$ cpufreq-info

600MHzが0％、1200MHzが100％になっていれば固定化できている

$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq

CPU温度の確認

$ vcgencmd measure_temp

I2S Audio Interfece †

WM8731を使用する。
オーディオはI2S、制御はI2Cで行っている。

• I/Oリスト
  • LINE-IN
  • MIC-IN（使わない）
  • LINE-OUT
  • HP-OUT

• ドライバの話
  https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=44&t=157834

• ボード
  http://www.dm9records.com/index.php/release/sound/piaif/
  MCK=12.288MHzでFs=44.1KHzは使用できない（信号処理の精度は高い）
  http://audioinjector.net/
  MCK=12.000MHzですべてのFsが使用できる（信号処理の精度は劣る）

• ドライバの有効化 config.txtを編集

  dtparam=i2c_arm=on
  dtparam=i2s=on
  dtoverlay=i2s-mmap
  dtoverlay=rpi-proto　←使用するAIFに合わせる必要がある（後述）

  設定した最初の1回目は起動直後にエラーがでて進まなくなる。
  強制OFFして起動しなおせばOK。 内蔵AUDIOのほうは止めておいたほうが良いかもしれない。

• セットアップ
  • Settings - OUTPUT → snd_rpi_proto : Direct hardware device without any conversions
  • Settings - INPUT → snd_rpi_proto : Direct hardware device without any conversions
  • コンソールでalsamixerを操作する必要がある（やらないと音が出ない）
    • F6で対象デバイスリストを開いてsnd_rpi_protoを選択する
    • F5でALLを選択する
    • Masterを「↑」「↓」キーで増減させて0dBに設定する
    • Lineまで移動して、「;」キーでLのOn/Off、「’」キーでRのOn/Off
      L Rの表示が出るようにしておく。これでLINE-INが有効
    • Captureまで移動して、「↑」「↓」キーで増減させて0dBに設定する
    • Input Muxまで移動して、「↑」「↓」キーでLine Inに設定する
    • Output Mixer HiFiまで移動して、「M」を押してミュート解除する（表示は00）

Master : 79/79 0.00dB/0.00dB
Master Plauback: MM
Sidetone: 0
Line: L R/Capture
Mic: --
Mic Boost: 0
Mic Boost: 0
Playback Deem: MM
Capture: 75/75 6.00dB/6.00dB（GAIN調整品）
ADC Hich Pass: 00
Input Mux: Line In
Output Mixer HiFi: 00
Output Mixer Line Bypass: MM
Output Mixer MIC Sidetone: MM
Store DC Offset: MM

• メモ
  • PiAIF基板は全ジャックの配線がL/Rテレンコになってる（→本番で直す）
  • BUFFERは32 samples (0.7ms）が良い。16ではわずかにチリチリノイズが乗る。
  • OUTに周期的なパルス性ノイズが漏洩している（→本番ではフィルター追加）
  • 3.3V LDOが納期遅延して入手できていないため、β1は3.3V_AをPi3本体からもらう（ノイズレベルが悪くなるが許容範囲）

ドライバ †

• rpi-proto
  /boot/config.txtに「dtoverlay=rpi-proto」を追記する。
  AIFのクロックは12.288MHz。Fs=44.1KHzは使えない。
  BUGがあってFs=48K以外は動かない。
  Fs=48kのみで使用するならクロックの関係で音は良いはず。

• audioinjector-wm8731-audio
  /boot/config.txtに「dtoverlay=audioinjector-wm8731-audio」を追記する。
  AIFのクロックは12.000MHz。すべてのFsが使用できる。
  すべてのFsが使えるがクロックの関係で音質は多少劣るはず。

スイッチボード †

AIFボード　MIDI用拡張ポート（β1のみ） †

MIDI †

UARTにMIDIを通すには、UARTクロックを変更する必要がある。
https://openenergymonitor.org/forum-archive/node/12412.html

GPIO UARTクロックを変更し、Bluetoothを無効にする †

Bluetoothを無効にする

$ sudo systemctl disable hciuart
$ sudo nano /lib/systemd/system/hciuart.service
change the first ttyAMA0 in ttyS0

/boot/cmdline.txt から、次の文字列を削除する（デフォルトではUARTはコンソール）

console=serial0,115200

/boot/config.txt に、次の文字列を追加する

dtoverlay=pi3-miniuart-bt
init_uart_clock=39062500
init_uart_baud=38400
dtparam=uart0_clkrate=48000000

再起動

$ sudo reboot

ALSAにMIDIデバイスとして見えるようにする †

https://github.com/cjbarnes18/ttymidi

UART-MIDI I/F †

フォトカプラは高速品が好ましいが汎用品でも問題ない。
トランジスタも汎用品（2SC1815等）でも問題ない。
回路図の型番は表面実装用のチップ。

GPIO †

LCDとTPは共用でSPIを使っていて、CSで切り替えている。
TPは割り込み（IRQ）で取り込む。

AUDIOはI2Sで接続。
AD/DAチップの制御はI2Cで行っている（レジスタ設定時のみ）。

UARTはMIDIに使用予定。

その他の空きGPIOはスイッチ類に使用予定。
現在はプッシュスイッチ2個とロータリーエンコーダーのみ。

ストレージのサイズ変更（縮小） †

以下は別PC(Linux専用機)のFedoraでの作業

概要： 第2パーティションの使用量は2GB弱。
目標パーティションサイズを2.3GBとする。（少し余裕を残さないと後で困る）
resize2fsで縮小するサイズは2.2GBとする。

e2sck -f /dev/sdd2
チェックする（必須）

resize2fs -p /dev/sdd2 2200M
目標パーティションサイズより少し少なくする
指定サイズが小さすぎて縮小が無理だとエラーがでる

fdisk /dev/sdd
dコマンドで第2パーティションを削除する
pコマンドで状態を確認する
nコマンドで新しいパーティションを作る（開始シリンダに注意）
pコマンドで状態を確認する
wコマンドで書き込む

ストレージのサイズ変更（最大に拡張） †

e2fsck -f /dev/sdd2
チェックする（必須）

fdisk /dev/sdd
dコマンドで第2パーティションを削除する
pコマンドで状態を確認する
nコマンドで新しいパーティションを作る（開始シリンダに注意）
pコマンドで状態を確認する
wコマンドで書き込む

resize2fs -p /dev/sdd2
サイズ指定をしなければ、パーティションサイズまで自動で拡張される

SDカードからイメージを作成 †

SDカードに作成した状態から、最小限のサイズだけイメージ化する。
例えば、8GBのカードに最小構成を作成して上記パーティションの縮小作業をして2GBまで切り詰めたとする。
これをそのままddやWin32DiskImageでイメージ化すると、8GBカードの後半6GBもゴミデータとしてファイルに書き出されてしまう。

• ストレージのサイズ変更（縮小）の作業を行って、パーティションサイズを少し余裕を持たせて最小にする。
• 別のLinux機にカードを接続する（ここでは/dev/sddに乗ったとする）
• 自動マウントされた場合はアンマウントする
• fdisk /dev/sdd でパーティションの最終セクタを確認する

  # fdisk /dev/sdd
  Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
  
  Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
  Be careful before using the write command.
  
  
  Command (m for help): p
  
  Disk /dev/sdd: 7948 MB, 7948206080 bytes, 15523840 sectors
  Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  Disk label type: dos
  Disk identifier: 0xf8e23f7b
  
     Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
  /dev/sdd1            8192       92159       41984    c  W95 FAT32 (LBA)
  /dev/sdd2           92160     4140072     2023956+  83  Linux
  
  Command (m for help): q

• 最終セクタは4140072と分かった。これに1足して4140073とする。
• 次に、dd コマンドでファイル化する

  dd if=/dev/sdd of=raspbian_pifw.img bs=512 count=4140073

こうしてやれば、出来上がったイメージを4GBのカードに展開することもできる。

IPアドレスを調べるスクリプト †

#!/bin/sh
/sbin/ifconfig -a |
   grep "inet addr" |
   grep -v "127." |
   sed -E 's/[\t ]+inet //g' |
   sed -e 's/ Bcast/\nBcast/g' |
   sed -e 's/ Mask/\nMask/g'
sleep 10

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