Arduino MIDI Chiptune süntesaator: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Taaselustage arvutimängude varajase muusika lõbu autentse 8-bitise chiptune süntesaatoriga, mida saate MIDI üle juhtida mis tahes kaasaegse DAW tarkvara abil.

See lihtne vooluahel kasutab Arduinot, et juhtida AY-3-8910 programmeeritavat heligeneraatori kiipi (või ühte selle paljudest kloonidest), et taastada see 1980ndate heli. Erinevalt paljudest kujundustest, mis vajavad muusika redigeerimiseks spetsiaalset tarkvara, näeb see välja nagu tavaline USB MIDI -seade. Süntesaatoril on nutikas algoritm, mis püüab hoida muusikaliselt kõige asjakohasemaid noote; paljudel juhtudel saate redigeerimata MIDI-faile otse sellele visata ja viis tuleb kohe välja. Kogumaksumus peaks olema umbes 20 naela.

Samm: asjad, mida vajate

Selle osade täielik loetelu, nagu näete piltidel, on järgmine:

• Sparkfun Pro Micro kloon (5V, 16MHz võimalus). Ma kasutasin seda Amazonis.
• Yamaha YM2149F PSG kiip. Mina sain oma eBayst.
• 2 x 100nF keraamilised kondensaatorid
• Üks 75R, 1K ja 100K takisti (1/4 vatti on hea).
• 4.7nF keraamiline ketaskondensaator
• 1uF elektrolüütkondensaator (pinge> 5V).
• 40 kontaktiga 0,6 "DIP IC pesa
• 2 x 12 -suunalist 0,1 -tollist päist (see CPC -st)
• Prototüüpimislaud, umbes 3x2 tolli. Ostsin neid hulgi, jälle Amazonist.
• PCB -kinnitusega fonopistik
• Miniatuurne tahke südamikuga traat (selline).

Teil on vaja ka jootekolvi, jootet, traadilõikureid, tangid ja traadi eemaldajat.

2. samm: alternatiivsed osad

Alternatiivsed programmeeritavad heligeneraatori kiibid

Kasutatud YM2149 on algse General Instruments AY-3-8910 IC kloon. (Esimeses prototüübis kasutati eBayst ostetud AY-3-8910, kuid selgus, et valge müra generaator ei tööta. Kurb nägu). Selle projekti jaoks saate ilma muudatusteta kasutada kumbagi.

General Instruments valmistas ka AY-3-8912 ja AY-3-8913 variante, mis oli sama räni väiksemate pakendite sees, ilma täiendavate sisend-/väljundnõelata. Neid nööpnõelu ei ole vaja ühegi heli jaoks ja see projekt neid ei kasuta. Võite kasutada AY-3-8912 või -8913, järgige lihtsalt ülaltoodud näpunäiteid.

Alternatiivsed arduinosid

"Pro Micro", mida ma kasutasin, on Sparkfuni Pro Micro plaadi koopia. Kui te pole Arduino koodi osas kindel, on parem sellest kinni pidada; kui soovite disaini kohandada, vajate järgmisi spetsifikatsioone

• ATmega 16u4 või 32u4 seade (vajalik toimimiseks USB MIDI -seadmena; ATmega 168 või 328 ei saa seda teha).
• 5 V töö (AY-3-8910 töötab 5 V juures) ja 16 MHz taktsagedus.

• Vähemalt 13 digitaalset I/O liini.

  Posti tihvt PB5 peab olema ühendatud (seda kasutatakse 1MHz taktsignaali genereerimiseks). Pro Micro'is kasutatakse seda D9 sisend-/väljundina

Mõlemad Arduino Leonardo ja Micro plaadid sobivad arvele, kuigi ma pole neid proovinud.

Muud komponendid

Siin kasutatavad takistid ja kondensaatorid pole eriti erilised. Kõik (ligikaudu) õige väärtuse osad peaksid töötama.

3. samm: trükkplaadi paigaldamine

Vooluahela ehitamiseks on kõige parem alustada pistikupesade paigutamisega, seejärel lisada takistid ja kondensaatorid. Järgmises etapis käsitleme nende ühendamist.

Kasutades juhendina ülaltoodud pilti, asetage 40-kontaktiline IC-pistikupesa, keerake plaat ümber ja jootke kõigepealt kaks vastassuunalist nurgatappi. Kui pistikupesa ei asu laua vastas, on seda lihtne kinnitada ühe või teise tihvti uuesti jootmisega. Kui see on korras, jootke ülejäänud.

Asetage kaks 12-kontaktilist pistikupesa, seejärel sisestage Arduino nendesse, et hoida neid jootmise ajal vertikaalselt ja kindlalt. Jällegi võimaldab kahe tihvti jootmine mõlemas otsas enne lõplikku jootmist kontrollida.

Heliväljundi pesa jaoks kasutasin PCB aukude suurendamiseks väikest puurit, kuna kinnitusmärgid on üsna suured.

4. samm: ühendamine

Kui peamised komponendid on paigutatud, saab need ühendada plaadi tagaküljele, järgides ülaltoodud skeemi.

Heliväljundi komponente (R2, R3, C2, C3) ja lahtiühendavaid kondensaatoreid (C1, C4) saab ühendada tahke südamikuga juhtmega (või komponentjuhtmete katkestustega). Nüüd saab teha maa- ja toiteühendused Arduino ja PSG kiibi vahel (pildil punased ja mustad juhtmed).

Pro Micro erinevad väljundid ühendatakse AY-3-8910-ga järgmiselt (tihvtide määramiseks vt ühendamisjuhendit):

Signaal Arduino AY-3-8910 tihvt

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 KELL D9 22 (via R1, 75 oomi)

Samm: programmeerimine Arduino IDE abil

Kui te pole Arduino uus, soovitan tungivalt proovida ühte paljudest põhitõdede õpetustest. Sparkfuni ühendamisjuhend sisaldab kõiki üksikasju. Põhiprogrammeerimise toimivust saate kontrollida, järgides juhendit "Blinkies". Arduinos võib olla pisut keeruline veenda alglaadimisrežiimi (kus saate uusi visandeid laadida), seega on lihtne harjutus koos lihtsa näitega kasulik.

Kui olete õnnelik, laadige alla sellele lehele lisatud fail chiptunes.ino ning looge ja laadige see üles. (Olen avastanud, et "Arduino/Genuino Micro" plaaditüübi kasutamine on selle visandi jaoks OK, kui soovite Sparkfuni plaadi toe installimise vahele jätta).

Pange tähele ka seda, et kui kasutate Maci, tuleb pärast eskiisi esmakordset laadimist muuta seadet "Port". "Tühja" Arduinoga (või kasutades Blinky visandit) kuvatakse see nagu /dev/cu.usbmodemXXXX, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Kui USB MIDI -seade on aktiivne (nagu kasutab chiptunes.ino eskiis), on see /dev/cu.usbmodemMID1.

6. samm: sünteesi testimine ja kasutamine

Kui Arduino on programmeeritud, peaks teie tööjaam selle automaatselt USB MIDI -seadmena ära tundma. See kuvatakse nimega „Arduino Micro” - peaksite seda nägema Windowsi seadmehalduris või Mac OS -i rakenduses „Süsteemiteave”.

Macis saate põhitesti käivitamiseks kasutada rakendust Audio MIDI Setup. Käivitage rakendus, seejärel valige Aken -> Kuva MIDI Studio. See avab MIDI Studio akna - kõik teie MIDI liidesed kuvatakse veidi juhuslikus järjekorras - mis loodetavasti sisaldab ka Arduino Micro seadet. Kui klõpsate tööriistaribal ikooni „Test Setup” ja seejärel Arduino Micro seadmel allanoolt (vt pilti), saadab rakendus MIDI märkmed süntesaatorile. (Need ei ole eriti häälesed!) Süntees peaks sel hetkel tegema suvalisi helisid.

Seejärel saate „Arduino Micro” väljundseadmena lisada oma digitaalse helitööjaama MIDI -seadistusse ja hakata mängima!

• Süntees reageerib MIDI kanalitel 1 kuni 4. Igal kanalil on erinev heli (noh, erinev helitugevus).
• Aktsepteeritakse MIDI märkmeid vahemikus 24 kuni 96 (C1-C7); väljaspool seda vahemikku olevaid märkmeid eiratakse.

• MIDI kanal 10 mängib trummi helisid. Pange tähele numbreid vahemikus 35 kuni 50 (vt

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

• AY-3-8910-l on kolm häälkanalit. Sünteesi püsivara üritab mängida viimati saadetud nooti, hoides samal ajal kõrgeimaid ja madalamaid praegu nõutud noote. Muud noodid (tavaliselt akordi keskmised noodid) lõigatakse vajadusel ära.

Ja see on ka kõik. Lõbutse hästi!

7. samm: joonealused märkused

Demoloo kohta

Demoloon - Mozarti kuulus Queen Of The Night aaria - loodi mõistlikult kiiresti MIDI -failist, mille leidsin Internetist (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Keegi teine tegi kogu raske töö ära!

Ma kasutan Macis Presonus Studio One'i ja MIDI -fail imporditi neljale eraldi rajale. Väikest toimetamist oli vaja seal, kus saate noodid on põhiloodist kõrgemal, ja kõrvaldada mõned ebameeldivamad noodidevahelised tõrked.

Heli, mida klipil kuulete, pärineb otse süntesaatorist, puudutades vaid EQ-d ja küllastust, et anda sellele natuke „arkaadimasina” madala kiirusega tunne.