Arduino MIDI Chiptune -syntetisaattori: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Koe varhaisen tietokonepelimusiikin hauskuus aitolla 8-bittisellä chiptune-syntetisaattorilla, jonka avulla voit hallita MIDI: tä minkä tahansa modernin DAW-ohjelmiston mukavuudesta.

Tämä yksinkertainen piiri käyttää Arduinoa ohjaamaan ohjelmoitavaa AY-3-8910-äänigeneraattorisirua (tai yhtä monista sen klooneista) 1980-luvun äänen luomiseksi. Toisin kuin monet mallit, jotka tarvitsevat erikoisohjelmiston musiikin muokkaamiseen, tämä näyttää tavalliselta USB MIDI -laitteelta. Syntetisaattorilla on taitava algoritmi, joka yrittää pitää musiikillisesti tärkeimmät nuotit soitossa; monissa tapauksissa voit heittää muokkaamattomat MIDI-tiedostot suoraan siihen ja viritys tulee heti esiin. Kokonaiskustannusten pitäisi olla noin 20 puntaa.

Vaihe 1: Tarvitsemasi asiat

Koko osaluettelo tähän, kuten kuvissa näkyy, on seuraava:

• Sparkfun Pro Micro -klooni (vaihtoehto 5V, 16MHz). Käytin tätä Amazonissa.
• Yamaha YM2149F PSG -siru. Sain omani eBaysta.
• 2 x 100nF keraamiset kondensaattorit
• 1 kpl 75R-, 1K- ja 100K -vastuksia (1/4 watin luokitus on hyvä).
• 4.7nF keraaminen levykondensaattori
• 1uF elektrolyyttikondensaattori (jännite> 5V).
• 40 -nastainen 0,6 "DIP IC -liitäntä
• 2 x 12 -suuntaiset 0,1 tuuman otsikot (tämä CPC: stä)
• Prototyyppikortti, noin 3 x 2 " Ostin näitä irtotavarana, jälleen Amazonista.
• Piirilevyasennettava phono -liitäntä
• Pienikokoinen johdinlanka (kuten tämä).

Tarvitset myös juottimen, juotteen, langanleikkurit, pihdit ja langanpoistajan.

Vaihe 2: Vaihtoehtoiset osat

Vaihtoehtoiset ohjelmoitavat äänigeneraattorimerkit

Käyttämäni YM2149 on alkuperäisen General Instruments AY-3-8910 IC: n klooni. (Ensimmäisessä prototyypissä käytettiin eBaysta ostamaani AY-3-8910, mutta kävi ilmi, että valkoisen kohinan generaattori ei toiminut. Surulliset kasvot). Voit käyttää kumpaakin tässä projektissa ilman muutoksia.

General Instruments teki myös vaihtoehtoja AY-3-8912 ja AY-3-8913, joka oli sama pii pienemmissä pakkauksissa ilman ylimääräisiä I/O-nastoja. Näitä nastoja ei tarvita mihinkään äänitarkoituksiin, eikä tämä projekti käytä niitä. Voit käyttää mallia AY-3-8912 tai -8913, seuraa vain yllä olevia ohjeita.

Vaihtoehtoiset arduinot

Käyttämäni "Pro Micro" on kopio Sparkfunin Pro Micro -levystä. Jos et ole varma Arduino -koodista, on parasta noudattaa tätä; jos haluat mukauttaa muotoilua, tarvitset seuraavat tiedot

• ATmega 16u4- tai 32u4 -laite (tarvitaan toimimaan USB MIDI -laitteena; ATmega 168 tai 328 ei voi tehdä tätä).
• 5 V: n toiminta (AY-3-8910 toimii 5 V: n jännitteellä) ja 16 MHz: n kellotaajuus.

• Vähintään 13 digitaalista I/O -linjaa.

  Porttitappi PB5 on kytkettävä (sitä käytetään 1 MHz: n kellosignaalin muodostamiseen). Pro Micro -laitteessa tätä käytetään D9 I/O -nastana

Sekä Arduino Leonardo- että Micro -levyt sopivat laskulle, vaikka en ole kokeillut niitä.

Muut komponentit

Tässä käytetyt vastukset ja kondensaattorit eivät ole erityisen erikoisia. Kaikkien (suunnilleen) oikean arvon osien pitäisi toimia.

Vaihe 3: Piirilevyn asettaminen

Piirin rakentamiseksi on parasta aloittaa sijoittamalla pistorasiat ja lisää sitten vastukset ja kondensaattorit. Käsittelemme näiden johdotuksen yhdessä seuraavassa vaiheessa.

Käytä yllä olevaa kuvaa ohjeena ja aseta 40-nastainen IC-liitin, käännä levy ympäri ja juota ensin kaksi vastakkaista kulmatappia. Jos pistorasia ei ole tasaisesti levyä vasten, se on helppo korjata suorittamalla yksi tai toinen nasta uudelleen. Kun se on kunnossa, juota loput.

Aseta kaksi 12-nastaista pistorasiaa ja aseta Arduino niihin, jotta ne pysyvät pystysuorassa ja vakaina juottamisen aikana. Jälleen juottamalla kaksi nastaa kumpaankin päähän ensin, voit tarkistaa ennen lopullista juottamista.

Äänilähtöliittimessä käytin pientä poraa PCB -reikien suurentamiseen, koska kiinnitysmerkit ovat melko suuria.

Vaihe 4: Johdotus

Kun pääkomponentit on sijoitettu, ne voidaan kytkeä levyn takaosaan yllä olevan piirin mukaisesti.

Audiolähtökomponentit (R2, R3, C2, C3) ja irrotuskondensaattorit (C1, C4) voidaan liittää kiinteällä johdolla (tai komponenttijohtojen katkaisuilla). Maa- ja virtaliitännät Arduinosta PSG -siruun (punainen ja musta johto, kuvassa) voidaan nyt tehdä.

Pro Micro: n eri lähdöt on kytketty AY-3-8910: een seuraavasti (katso kytkentäoppaasta nastamääritykset):

Signaali Arduino AY-3-8910 nastainen

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 CLOCK D9 22 (kautta R1, 75 ohmia)

Vaihe 5: Ohjelmointi Arduino IDE: n avulla

Jos olet uusi Arduinolla, suosittelen lämpimästi kokeilemaan yhtä monista perusoppaista. Sparkfunin kytkentäopas antaa täydelliset tiedot. Voit tarkistaa, että perusohjelmointi toimii, seuraamalla Blinkies -opetusohjelmaa. Arduinos voi olla hieman hankala saada käynnistyslataustilaan (jossa voit ladata uusia luonnoksia), joten yksinkertainen esimerkki on hyödyllistä.

Kun olet onnellinen, lataa sivulle liitetty chiptunes.ino -tiedosto ja luo ja lähetä se. (Olen huomannut, että "Arduino/Genuino Micro" -korttityypin käyttäminen on OK tälle luonnokselle, jos haluat ohittaa Sparkfun -levyn tuen asentamisen).

Huomaa myös, että jos käytät Mac -tietokonetta, "Portti" -asetusta on muutettava, kun olet ladannut luonnoksen ensimmäisen kerran. Tyhjällä Arduinolla (tai käyttämällä Blinky -luonnosta) se näkyy muodossa /dev/cu.usbmodemXXXX, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy. Kun USB MIDI -laite on aktiivinen (kuten chiptunes.ino -luonnos käyttää), se on /dev/cu.usbmodemMID1.

Vaihe 6: Synthin testaus ja käyttö

Kun Arduino on ohjelmoitu, työasemasi tunnistaa sen automaattisesti USB MIDI -laitteeksi. Se näkyy nimellä 'Arduino Micro' - sinun pitäisi nähdä tämä Windowsin Laitehallinnassa tai "Järjestelmätiedot" -sovelluksessa Mac OS -käyttöjärjestelmässä.

Macissa voit suorittaa perustestin Audio MIDI Setup -sovelluksella. Käynnistä sovellus ja valitse sitten Ikkuna -> Näytä MIDI Studio. Tämä tuo esiin MIDI Studio -ikkunan - kaikki MIDI -liitännät näkyvät hieman satunnaisessa järjestyksessä - johon toivottavasti sisältyy Arduino Micro -laite. Jos napsautat työkalupalkin Testiasetukset -kuvaketta ja napsautat sitten Arduino Micro -laitteen alas osoittavaa nuolta (katso kuva), sovellus lähettää MIDI -muistiinpanot syntetisaattorille. (Nämä eivät ole erityisen virittäviä!) Syntetisaattorin pitäisi antaa satunnaisia ääniä tässä vaiheessa.

Voit sitten lisätä Arduino Micro -laitteen lähtölaitteeksi Digital Audio Workstationin MIDI -kokoonpanoon ja aloittaa pelaamisen!

• Syntetisaattori vastaa MIDI -kanavilla 1-4. Jokaisella kanavalla on erilainen ääni (no, eri äänenvoimakkuus).
• MIDI-muistiinpanot välillä 24 ja 96 (C1-C7) hyväksytään; tämän alueen ulkopuolella olevat huomautukset jätetään huomiotta.

• MIDI -kanava 10 toistaa rummun ääniä. Huomaa numerot välillä 35 ja 50 (ks

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

• AY-3-8910: ssä on kolme äänikanavaa. Syntetisaattorin laiteohjelmisto yrittää toistaa viimeksi lähetetyn nuotin pitäen samalla korkeimmat ja pienimmät tällä hetkellä pyydetyt nuotit soitossa. Muut nuotit (yleensä soinnun keskimmäiset nuotit) katkaistaan tarvittaessa.

Ja se siitä. Pidä hauskaa!

Vaihe 7: Alaviitteet

Tietoja demovirityksestä

Demoviritys - Mozartin kuuluisa Queen Of The Night -aria - luotiin kohtuullisen nopeasti Internetistä löytämästäni MIDI -tiedostosta (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Joku muu teki kaiken kovan työn!

Käytän Macissa Presonus Studio Onea, ja MIDI -tiedosto tuotiin neljään erilliseen kappaleeseen. Pientä editointia tarvittiin silloin, kun säestykset ovat korkeammat kuin pääviritys, ja poistamaan joitakin epämiellyttävimpiä häiriöitä nuottien välillä.

Leikkeestä kuuluva ääni on suoraan syntetisaattorista, ja siinä on vain ripaus taajuuskorjainta ja kylläisyyttä, mikä antaa sille hieman "arcade-koneen" matalan fiiliksen.