Mit Pro Micro⚓
Eine Lösung mit 8-Bit-Mikrocontroller erfordert wegen der hohen Taktrate eine gesonderte Schaltung mit FIFO als Bindeglied. Um nicht TQFP löten zu müssen bietet sich ein preiswerter Pro Micro an. Dazu genügt eine Schaltung mit 4 Schaltkreisen: Endlich mal wieder eine Digitalschaltung!
Die Schaltung verwendet etwas ungewohnte Schaltkreise, die es leider mittlerweile nicht mehr alle bei Reichelt gibt:
- Als Bindeglied zwischen Mikrocontroller und TOSLINK dient ein 74HC40105. Dies ist ein 4-Bit-FIFO mit einer Tiefe von 16 Nibbles. Damit wird der Datenstrom geglättet, und dessen Ausgang schaltet im „richtigen Moment“ um.
- Die Nibble-zu-Bit-Konvertierung erfolgt hier nicht mit einem Schieberegister, sondern bequemerweise mit einem Multiplexer 74HC151. Zwischen jedem Datenbit wird ein 1-Bit eingeschoben: Das ergibt den passenden Bitstrom für den Flankengenerator.
- Den Takt generiert ein Quarz mit 12,288 MHz, für eine Samplerate von 48 kSa/s (DAT). Als Generator dient ein als Inverter arbeitendes NAND-Gatter 74HC00 mit entsprechender RC-Außenbeschaltung sowie ein weiteres Gatter als Pufferverstärker.
- Die zeitliche Steuerung macht ein 3-Bit-Zähler aus 74HC93, mit dem sowohl die FIFO als auch der Multiplexer gesteuert wird. Der im gleichen Schaltkreis vorhandene 1-Bit-Zähler generiert am Ausgang die Flanken, dessen Takteingang mit einem weiteren NAND-Gatter freigegeben wird. Da bleibt noch 1 Gatter frei.
- Der Lichtsender ist eine handelsübliche TOTX-Baugruppe, die für die LED einen integrierten Schaltverstärker für steile Flanken enthält. Wurde irgendwo ausgelötet.
So muss der Mikrocontroller die Nibbles mit etwa 750 kHz liefern. Durch die Tiefe der FIFO darf der Controller bequeme 20 µs mit dem Nachfüllen aussetzen.
Auf der USB-Seite implementiert der Controller ein USB-Audio-Gerät mit dem entsprechenden isochronen Endpoint für die Audiodaten. Das schafft der ATmega32U4 auf dem Pro Micro locker. Bei USB-Standby (Schlafmodus mit 0,5 mA Gesamt-Stromaufnahme) muss der Controller auch den Toslink abschalten. Am einfachsten durch Abschalten der Stromversorgung dieser externen Schaltung.