ラズベリーパイのi2s外部クロック、その後7（2018年度版）

過去記事では、ラズパイ２のi2s方式での音楽再生について、ラズパイ側がクロックスレーブとなる形式（ラズパイの外部からクロックを供給する形式）で再生するためのi2sのドライバーの改造方法、FPGAを用いたクロックジェネレータ、ラズパイ側がクロックマスターとする形式でi2s方式で再生するためのラズパイとFPGAとの接続方法・再生方法、実際に再生する検証をしたことを説明してきたが、いよいよ、満を持して、ラズパイ側がクロックスレーブとなる形式でi2s方式の音楽再生をするために、ドライバーを実際に改造し、動作を検証していこうと思う。

＜ｓｄカードのバックアップ＞
ここからは、一応、後戻りできない可能性もあるので、ラズパイのSDカードをバックアップとっておいたほうが良い。
sdカードを取り出して、ｐｃへカードリーダを介して接続し、「win32disk imager」を使って、バックアップを行う。
空のファイル　xxxx.imgを作成し、そのファイルを指定したら、readのボタンを押して、バックアップができる。詳しくは、ネットで検索してほしい。

＜追加のGPIO＞
ラズパイ側がクロックスレーブとなる形式の場合、クロックは外部から供給する必要があるところ、各ファイルのサンプリング周波数に応じて、外部クロックを切り替える必要があり、ラズパイから外部クロックへ通知する必要があることは、前回で説明したとおりである。そのために、GPIOを追加する。
コネクタの番号の対応関係は、例えば、以下の通り。

以上は、あくまで例に過ぎない。ラズパイ側のgpio番号の選択も、fpga側のgpioの選択も、ほかにも選択の余地がある。
これまで説明してきたラズパイのi2sドライバーは384kHzにも対応しているようなので、
ラズパイから与える2bitの周波数切り替えのビットの[0,0]に、384kHz/376.4kHzを与えることにし、
ほかの周波数は、番号を繰り上げた。具体的には以下の通り。

これに伴い、ラズベリーパイのi2s外部クロック、その後3（2018年度版）で説明した、ラズパイの改造部分を修正した。

ここで、slide_switch1の名称を、今後の変更のため、わかりやすく、slide_switch1_gpio0-31へ変更すると、周波数の動作がおかしい。
確認すると、pin plannerに”！”マークが点灯していた。pin plannerは、注意が必要。

以上を反映した、ラズパイ側マスターとなるプロジェクトは以下の通り。相変わらず、タイミングが合わないという警告は直していない。

clock_select _ras_master2
ここでは、すでに紹介したclock_select_ras_masterのプロジェクトを上書きした。

qualtusⅡでは、経路を束ねたバスをout[3..0]のように定義でき、この場合には、4ビットのバスになる。
その一部については、入力側においても出力側においても、out[3..1]だったり、out[0]だったりを、指定したり（入力の場合）、取り出したり（出力の場合）することができる。ここでは、マスタークロックの信号をそのまま取り出してout[0]とし（入力）、これを分周したout[3..1]と合成して、4ビットの1つのバスに束ねた。信号を選択する「MUX」のところは、選択するビット列sel[]（2バイト）の整数に直した値（０～３の値）が、そのまま、out[3..0]の引数になり、例えば、sel[]の整数値が２であれば、out[2]を選択して出力することになる。したがって、「MUX」は周波数を4段階に切り替えることができる。