Web radio

Con questo progetto si è realizzata la web radio della Comunità pastorale di Missaglia (LC).

Il sistema prevede il collegamento audio via Internet tra le chiese parrocchiali di Maresso e Missaglia, in modo tale da poter ascoltare presso la chiesa locale eventi che si svolgano nell'altra chiesa; quanto viene diffuso attraverso l'impianto audio della chiesa viene inoltre trasmesso via etere ai parrocchiani dotati di un particolare apparecchio radio. Quando non ci sono eventi in corso, viene raccolto e trasmesso lo stream di Radio Mater.

In un secondo tempo si renderà disponibile una playlist di brani da trasmettersi in automatico nel caso saltasse il collegamento ad Internet.

In futuro si valuterà se rendere fruibile al pubblico lo stream della web radio.

Il sistema è modulare, per far sì che si possano aggiungere in futuro nuove stazioni ricetrasmittenti e mettere così in comunicazione un maggior numero di chiese tra loro.

Prerequisiti

• connessione ad Internet (ADSL o superiore)
• impianti audio con almeno un ingresso e un'uscita liberi (possibilmente bilanciati)

Hardware

Per ogni stazione ricetrasmittente:

• 1 Banana Pi [A]
• 1 ATXRaspi [L]
• 1 JY-MCU Mini RS232 to TTL Converter Module Board [F]
• 1 scheda SD SanDisk Ultra SDHC 8 GB [A]
• 1 scheda audio USB EDIROL UA-25 [ME]
• alcuni metri di cavo microfonico Cordial CMK 222 [T]
• a seconda del tipo di impianto audio:
  • connettori XLR maschi Neutrik NC3MXX [T]
  • connettori XLR femmine Neutrik NC3FXX [T]
  • connettori RCA REAN NYS373-0 [T]
  • connettori jack 1/4" tripolari Neutrik NP3X [T]
  • connettori jack 1/4" bipolari Neutrik NP2X [T]
• 1 case rack 19"/1U Adam Hall 87407V [T]

Fornitori:

• [A] Amazon.it
• [F] FastTech
• [L] LowPowerLab Store
• [ME] Mercatino Musicale
• [MO] Mouser Electronics
• [T] Thomann

Pannelli

Per la progettazione dei pannelli dell'unità rack, una valida metodologia di lavoro potrebbe essere questa (seguendo anche questi consigli). Purtroppo non è possibile al momento adattarla al mondo del software libero, a causa della indisponibilità di strumenti CAD adeguati.

Per questo progetto abbiamo dunque preferito attendere l'arrivo di tutti i pezzi da montare sui pannelli, posizionandoli manualmente sui pannelli smontati in una disposizione indicativa, e prendere le misure con metro e calibro.

Le misure reali del pannello frontale da 1U da noi acquistato sono 482,6 mm × 44,3 mm; quelle del pannello posteriore sono 400 mm × 41 mm.

Console port

Il Banana Pi dispone di un'interfaccia seriale via GPIO, già configurata su Bananian [VERIFICARE] per funzionare come console seriale. Abbiamo quindi deciso di sfruttare questa potenzialità per poter facilmente accedere al sistema operativo in caso di malfunzionamento.

Occorre collegare i pin GPIO ad una scheda costituita da un integrato (MAX3232) e da cinque condensatori. Questa scheda, facilmente costruibile anche in casa, fornisce un'interfaccia RS-232 standard, a 5 V; il MAX3232 invece funziona anche a tensioni più basse, come quella del Banana Pi (3,3 V).

Noi abbiamo optato per l'acquisto di una scheda già pronta; esistono prodotti dotati di connettore saldato, ma abbiamo preferito acquistarne uno sprovvisto, per poter posizionare la scheda liberamente all'interno dell'unità rack.

Per questioni estetiche abbiamo deciso di evitare di posizionare un connettore D-sub sul pannello frontale; ci siamo quindi inventati una nostra soluzione proprietaria, che trae ispirazione dalla console port di Cisco.

	PIN	BCM
TX	8	14
RX	10	15

Bottone di accensione

La procedura è spiegata chiaramente sul sito ufficiale della scheda ATXRaspi. In sintesi abbiamo alimentato la scheda saldando direttamente due fili all'alimentatore; abbiamo attaccato un bottone e un LED saldando i fili del primo direttamente, e interponendo una resistenza adeguata per il LED; abbiamo saldato 4 pin header del Banana Pi che corrisponde all'header P5 del Raspberry Pi (la fila più vicina all'header P1), ai quali abbiamo attaccato i 4 cavi diretti alla scheda ATXRaspi (alimentazione sui pin laterali e controllo in mezzo, GPIO28 a IN e GPIO30 ad OUT).

Abbiamo riscritto lo script shutdowncheck.py da zero, in Python, ponendolo nella directory /root/ e dandogli i permessi di esecuzione da parte del proprietario (l'utente root):

#!/usr/bin/env python3

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import subprocess

GPIO.setwarnings(False)

# set up GPIO using BCM numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(28, GPIO.IN)
GPIO.setup(30, GPIO.OUT)
GPIO.output(30, True)

# detect button pushes
GPIO.add_event_detect(28, GPIO.RISING, bouncetime=500)

if  __name__ == '__main__':
    while True:
        if GPIO.event_detected(28):
            print('PIN 28 requested a SYSTEM HALT!')
            p = subprocess.Popen('shutdown -h now'.split())
        time.sleep(0.5)

Infine abbiamo aggiunto a /etc/rc.local la seguente riga, giusto prima di exit 0:

exec /root/shutdowncheck.py &

Bottoni

N°	PIN	BCM
1	11	17
2	15	22
3	12	18
4	24	8
5	26	7

LED

N°	PIN	BCM
1	19	10
2	16	23
3	18	24
4	21	9
5	23	11

Software

• Bananian Linux
• DDclient
• IceS
• VLC
• Icecast

Sistema operativo

Seguire le istruzioni presenti qui per ottenere una versione recente di Bananian.

Smontare la scheda SD e inserirla nel Banana Pi; collegare il cavo di rete al dispositivo, possibilmente un monitor HDMI e alimentarlo.

Verificare la presenza dei seguenti pacchetti: apt-utils, vim, aptitude, bash-completion, ddclient, libio-socket-ssl-perl, alsa-base, ices2, vlc-nox, hexedit.

Installare python3-rpi.gpio:

# aptitude update
# aptitude install python3-dev
# wget https://github.com/LeMaker/RPi.GPIO_BP/archive/master.zip
# cd RPi.GPIO_BP-master/
# python3 setup.py install

Impostare l'indirizzo IP come fisso, modificando il file /etc/network/interfaces; nel nostro caso abbiamo scelto come indirizzo 192.168.0.40 in un caso, e 192.168.1.40 in un altro. Potrebbe essere necessario ridurre il range gestito dal server DHCP (ad esempio configurando adeguatamente il router) in modo tale da non avere conflitti con questi indirizzi.

Per impostare la scheda audio esterna come dispositivo di default, verificare che il file /etc/asound.conf presenti il seguente contenuto:

pcm.!default {
		type hw
		card 1
}

ctl.!default {
		type hw
		card 1
}

DNS dinamico

Premessa: a causa di questo bug, per usufruire di questo servizio è necessario installare una versione di ddclient >= 3.8.2.

La condizione ideale sarebbe quella di disporre di un indirizzo IP statico per ogni ricetrasmittente. Purtroppo è molto più probabile che il contratto col provider offra un indirizzo IP dinamico.

Per rendere sempre raggiungibili i diversi host occorre quindi sfruttare un servizio di DNS dinamico. Per questo progetto si è deciso di sfruttare DNSdynamic. Occorre creare un account sul sito e poi registrare un dominio di terzo livello per ogni stazione ricetrasmittente.

Impostare il file di configurazione (/etc/ddclient.conf) come segue:

daemon=60                               # check every 60 seconds
syslog=yes                              # log update msgs to syslog
pid=/var/run/ddclient.pid               # record PID in file.
ssl=yes                                 # use ssl-support.  Works with
                                        # ssl-library
use=web, web=myip.dnsdynamic.org        # get ip from server.
server=www.dnsdynamic.org               # default server
login=INDIRIZZO_EMAIL                   # default login
password='LA_MIA_PASSWORD'              # default password
server=www.dnsdynamic.org,              \
protocol=dyndns2                        \
IL_MIO_DOMINIO.QUALCOSA.QUALCOS'ALTRO

Configurazione di IceS

Copiare il file /usr/share/doc/ices2/examples/ices-alsa.xml in /root/ e modificare le righe evidenziate in grassetto:

<?xml version="1.0"?>
<ices>

    <background>0</background>
    <logpath>/var/log/ices</logpath>
    <logfile>ices.log</logfile>
    <logsize>2048</logsize>
    <loglevel>4</loglevel>
    <consolelog>0</consolelog>


    <stream>
        <metadata>
            <name>Example stream name</name>
            <genre>Example genre</genre>
            <description>A short description of your stream</description>
            <url>http://mysite.org</url>
        </metadata>

        <input>
            <module>alsa</module>
            <param name="rate">44100</param>
            <param name="channels">2</param>
            <param name="device">hw:1,0</param>
            <param name="metadata">1</param>
            <param name="metadatafilename">test</param>
        </input>


        <instance>

            <hostname>indirizzo_IP_corretto</hostname>
            <port>8000</port>
            <password>password_corretta</password>
            <mount>/nome_stream.ogg</mount>
            <yp>0</yp>   


            <encode>  
                <quality>0</quality>
                <samplerate>44100</samplerate>
                <channels>1</channels>
            </encode>

            <downmix>1</downmix>

             
            '
        </instance>

    </stream>
</ices>

Creare la directory per i log:

# mkdir /var/log/ices

VLC

VLC, così come è compilato nel pacchetto fornito, non consente di essere eseguito dall'utente root. Per evitare di ricompilare tutto il programma è sufficiente sostituire la stringa "geteuid" con "getppid" usando un editor esadecimale:

# hexedit /usr/bin/vlc

Premere TAB per passare alla modalità ASCII; cercare la stringa con CTRL+S; posizionarsi sui caratteri da sostituire; digitare i caratteri; premere CTRL+X per salvare e uscire.

Radio Mater mette a disposizione lo stream in quattro formati, pensati per quattro player multimendiali:

• iTunes, mono, codifica MPEG Audio layer 1/2/3 (mpga), campionamento 24000 Hz, bitrate 32 kb/s
• Windows Media Player, stereo, codifica Windows Media Audio 2 (WMA2), campionamento 32000 Hz (32 bit per campione), bitrate variabile attorno ai 32 kb/s
• RealPlayer, mono, codifica MPEG Audio layer 1/2/3 (mpga), campionamento 24000 Hz, bitrate 32 kb/s
• QuickTime, VLC 2.1.2 non lo supporta

Icecast

Icecast va installato su un server con banda sufficiente a permettere il download a tutti gli utenti che dovessero collegarsi.

Per installarlo su un server Debian:

# aptitude install icecast2

Rispondere "No" alla proposta di configurazione.

Per configurarlo, modificare il file /etc/icecast.xml riducendo il numero di client che si possono connettere da 100 a 5 e impostando le 3 password (source, relay e admin). Mettere anche ENABLE=true in /etc/default/icecast2, in modo che parta automaticamente.

Ricordarsi di aprire la porta 8000 nel caso in cui il server Icecast riceva da Internet i flussi da ritrasmettere.

Test

Abbiamo messo a punto una serie di test per verificare rigorosamente l'affidabilità hardware e software del prototipo. Nel caso in cui un punto fallisse, si è trovata una soluzione e si è ripetuto quel punto.

1. Collegare ad un PC la scheda audio modificata, un impianto audio all'ingresso della scheda e realizzare una trasmissione della durata minima di 2 ore, senza interruzioni.
2. Utilizzare la scheda audio per ricevere uno stream dal server Icecast per almeno un'ora senza interruzioni, verificando il corretto funzionamento di entrambe le uscite.
3. Partendo da un'installazione minimale del sistema operativo, con i soli collegamenti strettamente indispensabili, installare il software di streaming e ripetere il primo punto usando questa volta il Banana Pi per effettuare la trasmissione.
4. Con i soli collegamenti strettamente indispensabili, installare il player multimediale e ripetere il secondo punto usando questa volta il Banana Pi per effettuare la ricezione.
5. Realizzare i collegamenti minimali sia per la ricezione che per la trasmissione e ripetere i due punti precedenti.
6. Collegare man mano tutti i fili, ripetendo ogni volta il punto precedente usando però come interfaccia uomo-macchina quella definitiva (led e bottoni).
7. Simulare l'interruzione del collegamento ad Internet.

TODO

• realizzare un server DNS dinamico
  • ottenere il proprio indirizzo IP pubblico
• interfaccia seriale (vedi anche qui, qui in basso, qui e qui)
• alimentazione
• disegno e stampa dei frontali
• reset
• testare il codec Opus con DarkIce
• documentare circuiti
• test

Sitografia

• eLinux - RPi Low-level peripherals
• eLinux - RPi BCM2835 GPIOs