Arduino MIDI Chiptune синтезаторы: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Кез келген заманауи DAW бағдарламалық жасақтамасынан MIDI-ді басқаруға болатын түпнұсқалық 8-биттік чиптез синтезаторының көмегімен компьютерлік ойындардың әуенінен рахат алыңыз.

Бұл қарапайым схема 1980 жылдардағы дыбысты жаңғырту үшін AY-3-8910 бағдарламаланатын дыбыс генераторы чипін (немесе оның көптеген клондарының бірін) басқару үшін Arduino пайдаланады. Музыканы өңдеуге арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді қажет ететін көптеген дизайннан айырмашылығы, бұл стандартты USB MIDI құрылғысына ұқсайды. Синтезаторда музыкамен байланысты жазбаларды сақтауға тырысатын ақылды алгоритм бар; көптеген жағдайларда сіз өңделмеген MIDI файлдарын тікелей лақтыра аласыз, және әуен бірден шығады. Жалпы құны шамамен 20 фунт стерлинг болуы керек.

1 -қадам: Сізге қажет нәрселер

Бөлшектердің толық тізімі, суретте көріп тұрғандай, келесідей:

• Sparkfun Pro Micro клоны (5В, 16МГц опциясы). Мен мұны Amazon -да қолдандым.
• Yamaha YM2149F PSG чипі. Мен өзімді eBay -ден алдым.
• 2 x 100nF керамикалық конденсаторлар
• 75R, 1K және 100K резисторлардың әрқайсысы 1 (1/4 ватт көрсеткіші жақсы).
• 4.7nF керамикалық диск конденсаторы
• 1uF электролиттік конденсатор (кернеу шегі> 5В).
• 40 істікшелі 0,6 «DIP IC ұяшығы
• 2 x 12 жолды 0,1 дюймдік тақырыптар (бұл CPC -ден)
• Прототип тақтасы, шамамен 3 «2». Мен бұлардың үлкен пакетін қайтадан Amazon -да сатып алдым.
• ПХД орнатуға арналған фоно розетка
• Миниатюралық қатты ядролы сым (осылайша).

Сондай -ақ, сізге дәнекерлегіш, дәнекерлеуіш, сым кескіштер, қысқыштар мен сым тазартқыш қажет болады.

2 -қадам: балама бөліктер

Бағдарламаланатын балама дыбыс генераторы чиптері

Мен қолданған YM2149-бұл AY-3-8910 IC жалпы құралдарының клоны. (Бірінші прототипте мен eBay-ден сатып алған AY-3-8910 қолданылды, бірақ ақ шу генераторы жұмыс істемеді. Қайғылы бет). Сіз бұл жобаны еш өзгеріссіз пайдалана аласыз.

General Instruments AY-3-8912 және AY-3-8913 нұсқаларын шығарды, олар кіші пакеттердегі кремнийге ұқсас, енгізу-шығару түйреуіштері жоқ. Бұл түйреуіштер дыбыстық мақсаттар үшін қажет емес және бұл жоба оларды пайдаланбайды. Сіз AY-3-8912 немесе -8913 қолдана аласыз, жоғарыда көрсетілген түйіндерді орындаңыз.

Балама Arduino

Мен қолданған «Pro Micro» - бұл Sparkfun Pro Micro тақтасының көшірмесі. Егер сіз Arduino кодымен сенімді болмасаңыз, оны ұстанған дұрыс; Егер сіз дизайнды бейімдеуге қуанышты болсаңыз, сізге келесі сипаттамалар қажет

• ATmega 16u4 немесе 32u4 құрылғысы (USB MIDI құрылғысы ретінде әрекет ету үшін қажет; ATmega 168 немесе 328 мұны істей алмайды).
• 5В жұмыс (AY-3-8910 5В жұмыс істейді) және 16 МГц жиілік.

• Кем дегенде 13 цифрлық енгізу -шығару желісі.

  PB5 портын қосу керек (ол 1 МГц сағаттық сигналды шығару үшін қолданылады). Pro Micro -де бұл D9 енгізу -шығару штыры ретінде қолданылады

Arduino Leonardo және Micro тақталары екеуі де есепке сәйкес келеді, бірақ мен оларды сынап көрмедім.

Басқа компоненттер

Мұнда қолданылатын резисторлар мен конденсаторлар ерекше емес. Дұрыс мәннің кез келген бөліктері (шамамен) жұмыс істеуі керек.

3 -қадам: Электр тізбегін орналастыру

Схеманы құру үшін розеткаларды орналастырудан бастау керек, содан кейін резисторлар мен конденсаторларды қосыңыз. Келесі қадамда біз оларды сыммен жабуды қарастырамыз.

Жоғарыдағы суретті нұсқаулық ретінде пайдаланып, 40 істікшелі IC ұяшығын орналастырыңыз, тақтаны аударыңыз және алдымен қарама-қарсы екі бұрыштық түйреуішке дәнекерлеңіз. Егер розетка тақтаға жатпаса, бір немесе басқа түйреуішті қайта дәнекерлеу арқылы түзету оңай. Жақсы болған кезде, қалғанын дәнекерлеңіз.

12 істікшелі екі розетканы орналастырыңыз, содан кейін оларды дәнекерлеу кезінде тік және тұрақты ұстау үшін Arduino салыңыз. Тағы да, әр ұшында екі түйреуішті дәнекерлеу соңғы дәнекерлеу алдында тексеруге мүмкіндік береді.

Аудио шығыс ұясы үшін мен ПХД саңылауларын үлкейту үшін кішкене бұрғылауды қолдандым, өйткені бекіту тегтері өте үлкен.

4 -қадам: Қосылу

Негізгі компоненттерді орналастырғаннан кейін оларды жоғарыдағы схемаға сәйкес тақтаның артқы жағына қосуға болады.

Аудио шығыс компоненттері (R2, R3, C2, C3) және ажырататын конденсаторлар (C1, C4) қатты ядролы сыммен (немесе компоненттер сымдарының үзілуі) қосылуы мүмкін. Енді Arduino -дан PSG чипіне жердегі және қуат қосылымдарын жасауға болады (суретте қызыл және қара сымдар).

Pro Micro-ның әр түрлі шығысы AY-3-8910-ға келесідей қосылады (түйреуіштерді тағайындау үшін қосылу нұсқаулығын қараңыз):

Сигнал Arduino AY-3-8910 істікшесі

DA0 D2 37 DA1 D3 36 DA2 D4 35 DA3 D5 34 DA4 D6 33 DA5 D7 32 DA6 D8 31 DA7 A0/D18 30 BC1 D10 29 BC2 MOSI/D16 28 BDIR MISO/D14 27 RESET# SCLK/D15 23 CLOK D9 22 (арқылы R1, 75 Ом)

5 -қадам: Arduino IDE көмегімен бағдарламалау

Егер сіз Arduino -да жаңадан болсаңыз, мен негіздер бойынша көптеген оқулықтардың бірін қолдануға кеңес беремін. Спаркфунның қосылу нұсқаулығы толық мәлімет береді. «Blinkies» оқулығын орындау арқылы негізгі бағдарламалаудың жұмыс істейтінін тексеруге болады. Arduino «жүктеуші» режиміне көндіру қиын болуы мүмкін (мұнда жаңа эскиздерді жүктеуге болады), сондықтан қарапайым мысалмен біраз тәжірибе пайдалы.

Сіз бақытты болғаннан кейін, осы бетке бекітілген chiptunes.ino файлын жүктеңіз және оны құрастырыңыз және жүктеңіз. (Егер сіз Sparkfun тақтасының тіреуін орнатуды өткізіп жібергіңіз келсе, «эскиз үшін» Arduino/Genuino Micro «тақтасының түрін пайдалану жақсы екенін білдім).

Сонымен қатар, егер сіз Mac компьютерінде болсаңыз, эскизді бірінші рет жүктегеннен кейін «Порт» параметрін өзгерту қажет болады. «Бос» Arduino көмегімен (немесе Blinky эскизін қолдана отырып) ол жоғарыдағы суретте көрсетілгендей /dev/cu.usbmodemXXXX сияқты болады. USB MIDI құрылғысы белсенді болған кезде (chiptunes.ino эскизінде қолданылады) ол /dev/cu.usbmodemMID1 болады.

6 -қадам: синтезді тексеру және пайдалану

Arduino бағдарламаланғаннан кейін, сіздің жұмыс станциясы оны USB MIDI құрылғысы ретінде автоматты түрде тануы керек. Ол 'Arduino Micro' атауымен пайда болады - сіз оны Windows жүйесіндегі құрылғы менеджерінен немесе Mac OS жүйесіндегі «Жүйелік ақпарат» қосымшасынан көре аласыз.

Mac жүйесінде Audio MIDI Setup қолданбасын негізгі тестті іске қосу үшін пайдалануға болады. Қолданбаны іске қосыңыз, содан кейін Window -> Show MIDI Studio таңдаңыз. Бұл MIDI Studio терезесін ашады - сіздің барлық MIDI интерфейстеріңіз сәл кездейсоқ орналасуда пайда болады, оларда 'Arduino Micro' құрылғысы болады деп үміттенеміз. Егер сіз құралдар тақтасындағы 'Test Setup' белгісін шертіп, содан кейін Arduino Micro құрылғысындағы төмен көрсеткіні (суретті қараңыз) шертсеңіз, бағдарлама синтезге MIDI жазбаларын жібереді. (Бұл әсіресе реттелмеген!) Синтез осы кезде кездейсоқ дыбыстар шығаруы керек.

Содан кейін 'Arduino Micro' шығыс құрылғысы ретінде Digital Audio Workstation MIDI қондырғысына қосуға болады және ойнауды бастауға болады!

• Синтез MIDI арналарында 1 -ден 4 -ке дейін жауап береді. Әр арнада әр түрлі дыбыс бар (жақсы, әр түрлі көлемді конверт).
• MIDI жазбалары 24 пен 96 арасындағы (C1-C7) қабылданады; бұл ауқымнан тыс жазбалар еленбейді.

• MIDI 10 арнасы барабан дыбыстарын ойнайды. Ескертпе сандары 35 пен 50 арасында (қараңыз

  www.midi.org/specifications-old/item/gm-level-1-sound-set) қабылданады.

• AY-3-8910 телефонында үш дауыстық арна бар. Synth микробағдарламасы ең соңғы жіберілген жазбаны ойнатуға тырысады, сонымен қатар қазіргі уақытта сұралатын ең жоғары және ең төменгі жазбалар сақталады. Басқа ноталар (әдетте аккордтағы ортаңғы ноталар) қажет болған жағдайда кесіледі.

Және бұл туралы. Масайрау!

7 -қадам: Сілтемелер

Демонстрация туралы

Моцарттың әйгілі түнгі ханшайымы демонстрациясы Интернеттен мен тапқан MIDI файлынан (https://www.midiworld.com/mozart.htm) өте тез құрылды. Барлық ауыр жұмысты басқа біреу жасады!

Мен Mac -де Presonus Studio One қолданамын және MIDI файлы төрт бөлек жолға импортталды. Ескерту ноталары негізгі әуеннен жоғары болған кезде және жазбалар арасындағы жағымсыз қателіктерді жою үшін аз мөлшерде өңдеу қажет болды.

Клипте естілетін аудио синтезден тікелей шығады, оған эквайкл мен қанықтылық қана әсер етеді, бұл оған «аркада машинасының» төмен дыбыс сезімін береді.