連載·設計一個理想的數字播放器（一）

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• 12-05
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數字播放的核心是數字處理，CPU是必不可少的功能器件，我設計的初衷不僅僅是做個簡單的數字播放，還需要強大的交互操作和云數據處理能力，因此必須用能力強的CPU。

雙11買了一臺數字播放器，在這臺近萬元的號稱非常NB的播放器到手后，沒用多久就另我對市面上這些數字播放器愈加不滿意了，無論其聲音、操控、云數據能力、交互體驗宣稱的有多完美，實際用來——全是些昂貴的“垃圾”。

這些年我幾乎聽遍了，卻沒有一臺完全符合我的要求：聲音達到（萬元級）CD水平、操控人性、交互體驗較好、云數據能力出色。

好吧，這次確實玩得有點“瘋了”，我想：要不自己設計一臺吧！

自己設計數播，首先確定目標，那就對照前面的一條條落實吧……或者換個角度，我對目前市場上這些數播究竟哪些方面不滿意：

1、操控太差：手機都普及這么久了，居然沒一款人性化的APP與數播交互的產品出現，市場上那幾個可以用手機app控制的機器，那界面、那操作反饋、那是為用戶著想設計的嗎！

2、交互體驗：數播天然聽音樂的優勢就是數字化內容，數字化內容可以很方便的讓聽眾了解音樂背后的故事，但很遺憾目前市場還沒有聽讓我們邊聽音樂邊看內容的數播；

3、音樂交友：為什么不讓喜歡聽同一首歌曲的人相互認識交流呢，至少我有這個想法，但目前的產品無一做到這點；

4、云數據：這都什么年代了，數據還只能本地或簡單的NAS存儲，太讓人窒息的體驗了……

我要設計的數播，必須滿足這樣幾個功能：

1、手機APP操作，全交互；

2、高保真回放能力；

3、音樂云存儲；

4、音樂交友；

這是最基本的目標，在這個目標基礎上，再根據設計進度不斷加強功能。

定下目標，先從框架開始。上面列的4個基本目標要求我設計的數播平臺必須有非常強悍的數據處理能力，那么首先必須選擇一個有能力處理這么多數據的CPU或SOC核心，否則無法完成大量的基礎運算。

其次，播放和數據處理、人機交互，這么多功能必須有穩健成熟可靠的操作系統。

第三本地操控和手機端（客戶端）操控要保持一致的品質，因此大型觸控屏少不了。有了這些基本的元素，一個數播的原型在頭腦就出來了。這里面的各個要素需要一個個摸索，好在有萬能的X寶。

接下來，根據設計進度，按以下順序敘述：

CPU選擇 —— 信號處理 —— DAC部分 —— 模擬電路 —— 電源 —— 操作系統 —— 觸控屏與觸控操作 —— 手機APP（Android & iOS） —— 云數據 —— 音樂交友 —— 音樂“源”。

數字播放的核心是數字處理，CPU是必不可少的功能器件，好在這幾年智能手機的大規模普及，極大的提高了CPU——尤其是嵌入式CPU的發展，記得在30年前我第一次遇到6502和Z80的時候，一個是好貴，一個是好難用。而如今比起當時不知道要進步了多少倍了，一個芯片不僅集成了CPU，更是把常用的I/O都集成進去了，編程工具也一個比一個好用，技術文檔也全面豐富，比起當年現在的技術人員真是太幸福了！

由于我設計的初衷不僅僅是做個簡單的數字播放，還需要強大的交互操作和云數據處理能力，因此必須用能力強的CPU。

在之前體驗過的數播當中，有一個比較突出的問題就是開機啟動時長，我們知道那些啟動時間短的數播一般采用單片機結構，內置簡單的程序處理，因此啟動時間很短，缺點是無法進行復雜的交互操作。啟動時間長的數播，或是基于LINUX或安卓，優點是操作豐富，但啟動時候都太長了。

由于我需要處理復雜的交互操作，因此必須采用基于操作系統的數據處理結構，一個功能強大的高速CPU是迫切需求。好在中國是世界制造中心，沒有找不到只有想不到，網上產品非常豐富，多比較幾下，應該能找到我需要的產品。

由于CPU是與操作系統相結合，考慮到未來幾年這個數播的擴展性和易用性，操作系統能選擇空間只有LINUX、安卓、WINCE（WES）。WES需要微軟授權，版本費用很貴，而我又不想盜取他們的知識產權（使用D版），想想還是算了吧。安卓系統是個好選擇，但底層處理音頻架構讓人蛋疼，怎么優化都是那個德性，還是在LINUX上下功夫吧，畢竟那么多數字音視步處理平臺都是基于LINUX的，而且已有好多基于LINUX的數字播放包，如Daphile、Volumio等。

確定了操作系統，基本上也就確定了CPU選擇方向，毫無疑問基于ARM內核的SOC是重點方向，接下就是如何找到好用的產品了。

找到好用的CPU沒想象的難，網上已經有現成的速度比較了，而且比較也非常直觀，雷軍已經告訴了我們篩選方法——“不服跑個分試試”！

這個表簡單直觀，RK3288是一個不錯的選擇，為了驗證這個選擇是否客觀正確，從網上采購些板子測試下，為了做橫向比較，同時采購的還有珠海炬力的S700，非常流行的樹莓派，以及運行WIN8的intel Z3735。網上反復比較后下單，經過幾天的等待，物流陸續將測試板子送過來。

這些板子都是通用型設計，CPU沒有針對音頻做專門的硬解碼處理，因此測試主要是想了解單核運行速度和多核數據處理能力問題，而音質主要是通過算法處理和信號線路優化來解決。RK3288是目標產品，因此重點測試。操作系統使用Debian（德班），幾個產品都需要做系統編譯才能完成安裝，而S700不能提供相關文檔，暫時只能運行android5.1.1.

RK3288芯片集成了SPDIF和I2S總線，方便外接DAC和數字輸出。樹莓派因為已經有DIGI+板子了，直接購了一塊看看聲音怎么，Z3735板子集成了聲卡，但聲音不好，直接PASS，外接USB界面試試怎么樣吧，S700由于目前只支持安卓，因此沒有做太多測試，簡單測試就PASS了。這幾個板子都是支持5V電壓，很方便外接電源。

為了驗證系統可行性，需要安裝實測，找了塊環氧樹脂板，打孔轉眼安好銅柱，將驗證功能需要的各個板子安裝上去。

接下來是大量的軟件移植工作了。

選擇Debian這個非常好用的LINUX系統，要知道大名鼎鼎的Ubuntu就是在這個基礎上開發的。整個移植工作分了好幾塊，包括：

①編譯生成內核，編譯修改devicetree，生成dtb文件；build kernel image:  (output : boot.img and out/kernel)build/mk-kernel.sh rk3288-evb

②編譯生成uboot；

build u-boot image:  (output : out/u-boot)

build/mk-uboot.sh rk3288-evb

③編譯生成文件系統；

build rootfs image:

follow readme in rk-rootfs-build

④將生成的uboot、kernel、文件系統鏡像整合為一個系統鏡像包；build one system image:  (output : system.img)build/mk-image.sh -c rk3288 -t system -r rk-rootfs-build/linaro-rootfs.img（5）更新鏡像包到emmc或者SD卡中，在更新鏡像過程中會對emmc或者SD進行分區，并將文件寫入到對應的存儲區域中；update image:

eMMC: build/flash_tool.sh   -c rk3288 -p system  -i  out/system.imgsdcard: build/flash_tool.sh -c rk3288  -d /dev/sdb -p system  -i  out/system.img

此外，需要重新編譯實時內核以提高音頻數據處理優先級，于是編譯了一版實時內核版Debian。關于實時內核和非實時內核對聲音的影響，大家可以百度了解下（有興趣看這個http://blog.csdn.net/zhourui1982/article/details/5282361）。

整個驗證可行性的系統硬件由數據處理部分——MIQI的RK3288板、SPDIF輸出板、IIS入的DAC解碼板、電源板、變壓器共同構成。

MIQI的3288板已經自帶了SPDIF輸出，為此我特意測試了自連板數字輸出質量，與專用的同軸輸出板比，確實輸出質量有差別，聽音表現就是直接輸出聲音聽起來沒有深度，發干（HIFI處外是玄學），而經過同軸板的數字輸出整形后，聲音要圓潤得多，太不可思議了。

按說數字信號無非就是0、1，怎么可能有這種無聊的區別，但實際聽感比較差異，連木耳的人都聽得出來！SPDIF輸出需要配置硬件腳本文件，I2S同樣需要配置腳本文件，I2S文件調試很麻煩，用了很長時間才搞定。