连载·设计一个理想的数字播放器（一）

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数字播放的核心是数字处理，CPU是必不可少的功能器件，我设计的初衷不仅仅是做个简单的数字播放，还需要强大的交互操作和云数据处理能力，因此必须用能力强的CPU。

双11买了一台数字播放器，在这台近万元的号称非常NB的播放器到手后，没用多久就另我对市面上这些数字播放器愈加不满意了，无论其声音、操控、云数据能力、交互体验宣称的有多完美，实际用来——全是些昂贵的“垃圾”。

这些年我几乎听遍了，却没有一台完全符合我的要求：声音达到（万元级）CD水平、操控人性、交互体验较好、云数据能力出色。

好吧，这次确实玩得有点“疯了”，我想：要不自己设计一台吧！

自己设计数播，首先确定目标，那就对照前面的一条条落实吧……或者换个角度，我对目前市场上这些数播究竟哪些方面不满意：

1、操控太差：手机都普及这么久了，居然没一款人性化的APP与数播交互的产品出现，市场上那几个可以用手机app控制的机器，那界面、那操作反馈、那是为用户着想设计的吗！

2、交互体验：数播天然听音乐的优势就是数字化内容，数字化内容可以很方便的让听众了解音乐背后的故事，但很遗憾目前市场还没有听让我们边听音乐边看内容的数播；

3、音乐交友：为什么不让喜欢听同一首歌曲的人相互认识交流呢，至少我有这个想法，但目前的产品无一做到这点；

4、云数据：这都什么年代了，数据还只能本地或简单的NAS存储，太让人窒息的体验了……

我要设计的数播，必须满足这样几个功能：

1、手机APP操作，全交互；

2、高保真回放能力；

3、音乐云存储；

4、音乐交友；

这是最基本的目标，在这个目标基础上，再根据设计进度不断加强功能。

定下目标，先从框架开始。上面列的4个基本目标要求我设计的数播平台必须有非常强悍的数据处理能力，那么首先必须选择一个有能力处理这么多数据的CPU或SOC核心，否则无法完成大量的基础运算。

其次，播放和数据处理、人机交互，这么多功能必须有稳健成熟可靠的操作系统。

第三本地操控和手机端（客户端）操控要保持一致的品质，因此大型触控屏少不了。有了这些基本的元素，一个数播的原型在头脑就出来了。这里面的各个要素需要一个个摸索，好在有万能的X宝。

接下来，根据设计进度，按以下顺序叙述：

CPU选择 —— 信号处理 —— DAC部分 —— 模拟电路 —— 电源 —— 操作系统 —— 触控屏与触控操作 —— 手机APP（Android & iOS） —— 云数据 —— 音乐交友 —— 音乐“源”。

数字播放的核心是数字处理，CPU是必不可少的功能器件，好在这几年智能手机的大规模普及，极大的提高了CPU——尤其是嵌入式CPU的发展，记得在30年前我第一次遇到6502和Z80的时候，一个是好贵，一个是好难用。而如今比起当时不知道要进步了多少倍了，一个芯片不仅集成了CPU，更是把常用的I/O都集成进去了，编程工具也一个比一个好用，技术文档也全面丰富，比起当年现在的技术人员真是太幸福了！

由于我设计的初衷不仅仅是做个简单的数字播放，还需要强大的交互操作和云数据处理能力，因此必须用能力强的CPU。

在之前体验过的数播当中，有一个比较突出的问题就是开机启动时长，我们知道那些启动时间短的数播一般采用单片机结构，内置简单的程序处理，因此启动时间很短，缺点是无法进行复杂的交互操作。启动时间长的数播，或是基于LINUX或安卓，优点是操作丰富，但启动时候都太长了。

由于我需要处理复杂的交互操作，因此必须采用基于操作系统的数据处理结构，一个功能强大的高速CPU是迫切需求。好在中国是世界制造中心，没有找不到只有想不到，网上产品非常丰富，多比较几下，应该能找到我需要的产品。

由于CPU是与操作系统相结合，考虑到未来几年这个数播的扩展性和易用性，操作系统能选择空间只有LINUX、安卓、WINCE（WES）。WES需要微软授权，版本费用很贵，而我又不想盗取他们的知识产权（使用D版），想想还是算了吧。安卓系统是个好选择，但底层处理音频架构让人蛋疼，怎么优化都是那个德性，还是在LINUX上下功夫吧，毕竟那么多数字音视步处理平台都是基于LINUX的，而且已有好多基于LINUX的数字播放包，如Daphile、Volumio等。

确定了操作系统，基本上也就确定了CPU选择方向，毫无疑问基于ARM内核的SOC是重点方向，接下就是如何找到好用的产品了。

找到好用的CPU没想象的难，网上已经有现成的速度比较了，而且比较也非常直观，雷军已经告诉了我们筛选方法——“不服跑个分试试”！

这个表简单直观，RK3288是一个不错的选择，为了验证这个选择是否客观正确，从网上采购些板子测试下，为了做横向比较，同时采购的还有珠海炬力的S700，非常流行的树莓派，以及运行WIN8的intel Z3735。网上反复比较后下单，经过几天的等待，物流陆续将测试板子送过来。

这些板子都是通用型设计，CPU没有针对音频做专门的硬解码处理，因此测试主要是想了解单核运行速度和多核数据处理能力问题，而音质主要是通过算法处理和信号线路优化来解决。RK3288是目标产品，因此重点测试。操作系统使用Debian（德班），几个产品都需要做系统编译才能完成安装，而S700不能提供相关文档，暂时只能运行android5.1.1.

RK3288芯片集成了SPDIF和I2S总线，方便外接DAC和数字输出。树莓派因为已经有DIGI+板子了，直接购了一块看看声音怎么，Z3735板子集成了声卡，但声音不好，直接PASS，外接USB界面试试怎么样吧，S700由于目前只支持安卓，因此没有做太多测试，简单测试就PASS了。这几个板子都是支持5V电压，很方便外接电源。

为了验证系统可行性，需要安装实测，找了块环氧树脂板，打孔转眼安好铜柱，将验证功能需要的各个板子安装上去。

接下来是大量的软件移植工作了。

选择Debian这个非常好用的LINUX系统，要知道大名鼎鼎的Ubuntu就是在这个基础上开发的。整个移植工作分了好几块，包括：

①编译生成内核，编译修改devicetree，生成dtb文件；build kernel image:  (output : boot.img and out/kernel)build/mk-kernel.sh rk3288-evb

②编译生成uboot；

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

build/mk-uboot.sh rk3288-evb

③编译生成文件系统；

build rootfs image:

follow readme in rk-rootfs-build

④将生成的uboot、kernel、文件系统镜像整合为一个系统镜像包；build one system image:  (output : system.img)build/mk-image.sh -c rk3288 -t system -r rk-rootfs-build/linaro-rootfs.img（5）更新镜像包到emmc或者SD卡中，在更新镜像过程中会对emmc或者SD进行分区，并将文件写入到对应的存储区域中；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，需要重新编译实时内核以提高音频数据处理优先级，于是编译了一版实时内核版Debian。关于实时内核和非实时内核对声音的影响，大家可以百度了解下（有兴趣看这个http://blog.csdn.net/zhourui1982/article/details/5282361）。

整个验证可行性的系统硬件由数据处理部分——MIQI的RK3288板、SPDIF输出板、IIS入的DAC解码板、电源板、变压器共同构成。

MIQI的3288板已经自带了SPDIF输出，为此我特意测试了自连板数字输出质量，与专用的同轴输出板比，确实输出质量有差别，听音表现就是直接输出声音听起来没有深度，发干（HIFI处外是玄学），而经过同轴板的数字输出整形后，声音要圆润得多，太不可思议了。

按说数字信号无非就是0、1，怎么可能有这种无聊的区别，但实际听感比较差异，连木耳的人都听得出来！SPDIF输出需要配置硬件脚本文件，I2S同样需要配置脚本文件，I2S文件调试很麻烦，用了很长时间才搞定。