Hardware per la musica liquida: Raspberry Pi (e ARM)

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Interference
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Hardware per la musica liquida: Raspberry Pi (e ARM)

#1 Messaggio da Interference »

Il Raspberry Pi è un single board computer (SBC) basato su una CPU ARM prodotta da Broadcom. Le CPU ARM sono più efficienti di quelle x86 (AMD o Intel) ma esclusione fatta per i sistemi Apple e sistemi particolari (Ampere) non raggiungono le prestazioni delle CPU x86 da desktop.

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Da considerarsi ad oggi sono le versioni 3B+ (revisione aggiornata del 3B), 4 e 5. Il Raspberry Pi 4 esiste in due versioni, una con CPU a 1.5 GHz e una con CPU a 1.8 GHz. La "B" sta per "Model B" e indica il formato, simile a quello di una carta di credito. Fino al RPi 3 esisteva il "Model A" con una forma più simile ad un quadrato, comunque poco diffusa.

Il Raspberry Pi 3 ha 1 GB di memoria RAM LPDDR. Pi 4 e Pi 5 sono disponibili in versioni da 1, 2, 4 e 8 GB LPDDR4. Potendo scegliere, meglio 2 o 4 GB. 8 GB hanno senso per applicazioni particolari. Il Pi 3 è la prima versione con architettura arm64 a 64 bit, ma è retrocompatibile con sistemi operativi per ARM a 32 bit. Usare un OS a 32 bit può essere un vantaggio perché a parità di software la memoria impiegata è inferiore (con 1 GB o meno, può fare la differenza).

Il Raspberry Pi 5 è la prima versione a competere per capacità di calcolo con le CPU a basso consumo Intel. Supera per prestazioni le CPU Atom, Celeron e Pentium a basso consumo fino alla 9-10ma generazione (serie Z, N3xxx, N4xxx, J5xxx). È superato con le CPU low-power Intel dalla 12ma generazione in su (N95, N97, N100, N3xx).

I Raspberry Pi possono funzionare senza ventole. Sul Pi 3 bastano piccoli dissipatori "incollati" su chipset e memorie. Sul Pi 4 è meglio usare un case metallico con superficie dissipante (ma attenzione che se il case è interamente metallico le prestazioni wi-fi sono ridotte o compromesse). Il Pi 5 va meglio con una piccola ventola, ma esistono soluzioni totalmente passsive. Se la dissipazione è insufficiente, la CPU riduce il clock per contenere le temperature, risultando in prestazioni incostanti.

I Raspberry Pi si alimentano via USB con 5V DC. A partire dal Raspberry Pi 4 il connettore è USB-C ma la porta funziona come un semplice jack DC. Non negozia tensione e corrente con il caricatore e quindi non sfrutta funzionalità avanzate come USB PD e simili. Alcuni caricabatterie USB potrebbero non fornire la loro corrente massima. L'alimentatore ufficiale del Raspberry Pi eroga 5.1V e 3A (quello del Pi 5 arriva a 5A). I 5.1V in uscita permettono di compensare l'eventuale caduta di tensione sul cavo: è bene non usare cavi non troppo sottili. Se al Raspberry Pi non arriva tensione sufficiente, quando è collegato a video compare il simbolo di una "saetta" a indicare problemi di alimentazione. In tali condizioni prestazioni e funzionalità non sono garantite. Il consumo a seconda del carico varia tra i 2 e i 5 W circa, a cui si aggiunge quanto richiesto dalle periferiche.

I Raspberry Pi fanno il boot del sistema operativo da una scheda microSD. È bene usare una microSD "application grade" che sostenga buone prestazioni in termini di accesso casuale e in tasso di lettura/scrittura. Non è comunque un medium molto affidabile quindi è bene tenere i dati altrove, per esempio su un disco connesso via USB o su un NAS. Il Raspberry Pi 5 dispone di uno slot PCIe che può essere usato per una SSD m.2 NVME, ma richiede una scheda di espansione (lo slot m.2 non è sulla scheda).

I Raspberry Pi dispongono di un header GPIO che può comunicare con schede aggiuntive o dispositivi esterni. Le schede che si "impilano" sul Raspberry sono chiamate "hat" (cappello). Tramite GPIO il RPi può trasmettere un flusso I2S, che può pilotare direttamente da un chip di conversione D/A. Per questo è diventato una piattaforma popolare per l'autocostruzione di streamer audio. Alcune schede "hat" incorporano un DAC o un trasmettitore S/PDIF. Si possono anche collegare display usando i connettori LVDS a bordo.

Il Raspberry Pi si può usare come uno streamer USB. Almeno fino alla versione 3B+ la scheda di rete a bordo è connessa al controller USB e ne condivide la banda (che è limitata ai 480 Mbps di USB 2.0). Qualcuno sostiene che questo impatti le performance quando si usa il Raspberry come streamer collegandolo ad un DAC USB. Personalmente problemi non ne ho riscontrati, ma potendo scegliere meglio il Pi 4.

Esistono sistemi operativi per la musica che funzionano solo su Raspberry Pi: Moode Audio (basato su MPD), piCorePlayer (basato su Lyrion/LMS). Altre supportano sia Raspberry che Intel, per esempio Volumio o GentooPlayer. I sistemi operativi per RPi non si "installano" nel senso classico del termine, si inizializzano effettuando una copia conforme di un file immagine sulla microSD.

[1] https://raspberrypi.stackexchange.com/q ... berry-pi-3
Interference
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Re: Hardware per la musica liquida: Raspberry Pi (e ARM)

#2 Messaggio da Interference »

Il vantaggio di ARM è l'elevata efficienza energetica: chip non troppo spinti possono essere raffreddati semplicemente con lo chassis del dispositivo. Le CPU ARM nelle loro varie forme sono integrate in pressoché tutta l'elettronica moderna: smartphone, televisori, lavatrici, frigoriferi, automobili. Anche cose che non sembrano avere una CPU dentro, come per esempio le FPGA, spesso hanno core ARM per calcoli generici.

Raspberry Pi e piattaforme ARM sono usate in molti streamer commerciali.

Il Bryston BDP-π è uno streamer costruito intorno a un Raspberry Pi (credo il 3).

Il Volumio Rivo usa un SBC simile al Raspberry Pi ma basato su un SBC di terze parti e processore Amlogic S905D3.

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Alcuni prodotti proposti sul segmento high-end che usano CPU ARM senza però pubblicizzarlo troppo. È il caso del XACT S1 che costa oltre 10 000 euro ed è basato su un chipset quad-core A53 (come il Raspberry Pi 3):
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Le CPU ARM possono usare core di tipo diverso e in numero diverso. Il Raspberry Pi 3 ha 4 core Cortex-A53 come l'AMLogic S905D3. Il Raspberry Pi 4 ha 4 Cortex-A72. Il Pi 5 ha 4 Cortex-A76. A loro volta un dato core può essere impostato a clock diversi a seconda della CPU in cui è usato.

I core sella serie "A70" hanno architettura più prestazionale ("big") dei core della serie "A50" ("little") che sono più efficienti. La seconda cifra (A72, A76, ...) del modello solito indica gli aggiornamenti. Non è una regola ferrea perché si tratta di una nomenclatura commerciale e non tecnica. A volte le CPU ARM combinano core dei due tipi (architettura "big.LITTLE"), una strategia che ora viene usata anche da Intel (dalla 12ma generazione in poi).
Ultima modifica di Interference il 03/12/2024, 16:45, modificato 3 volte in totale.
Interference
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Re: Hardware per la musica liquida: Raspberry Pi (e ARM)

#3 Messaggio da Interference »

Qualsiasi piattaforma ARM su cui sia possibile installare un sistema operativo Linux può essere convertita in un music server/streamer installando a mano Lyrion/LMS e Squeezelite, anche in assenza di distribuzioni dedicate.

Esistono piattaforme ARM più prestazionali del Raspberry Pi 5, ma il Raspberry è l'unico con un buon supporto software da parte della casa madre ed è l'unico supportato dai principali sistemi operativi dedicati alla musica (Moode, Volumio, piCorePlayer).

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Diversi dispositivi con CPU AMLogic funzionano con CoreELEC, un sistema operativo derivato da LibreELEC che ha come obiettivo primario far girare l'applicazione Kodi. Kodi è un mediacenter (derivato da XBMC) che permette di riprodurre sia video che musica, anche se la maggior parte delle funzionalità gira intorno al video.

A differenza delle piattaforme Intel/AMD, quasi tutti i chipset ARM supportano nativamente HDMI CEC: si può controllare Kodi (o qualsivoglia altro software simile) con lo stesso telecomando del TV a cui il dispositivo è connesso.

Nonostante la modesta capacità di calcolo, gli SBC di questo tipo possono decodificare video fullHD o anche 4K purché il codec sia supportato nell'hardware della CPU (come per esempio h264 o h265/HEVC).

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L'Odroid N2+ monta un AMLogic S922x ed ha un buon supporto di terze parti (Armbian per uso generico, CoreELEC per il multimedia, Home Assistant per la domotica). La CPU è paragonabile per capacità di calcolo ai Celeron/Pentium low power fino alla gen 9/10ma.

Il chipset ARM più prestazionale in questo segmento è il Rockchip RK3588 disponibile su schede di diversi costruttori: Orange Pi e Radxa, ROCK. Ha 4 core "big" e 4 core "little". Consuma pochissimo e ha prestazioni equivalenti ad un PC desktop dei primi anni 2010, con il vantaggio del supporto hardware a molti i codec video moderni. Purtroppo il supporto software "ufficiale" lascia a desiderare: solo per avventurieri.
Interference
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Re: Hardware per la musica liquida: Raspberry Pi (e ARM)

#4 Messaggio da Interference »

Benchmark
Se avete una configurazione basata su Raspberry e volete sapere se alimentazione e dissipazione siano adeguate, potete usare uno script che si chiama sbc-bench. Esegue diversi benchmark e stress test e vi dirà se ci sono stati errori o se è incorso il "thermal throttling".
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