Arduino MIDI Chiptune sintetizator: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Oživite zabavu rane muzike za računarske igre s autentičnim 8-bitnim chiptune sintetizatorom, kojim možete kontrolirati MIDI iz udobnosti bilo kojeg modernog DAW softvera.

Ovaj jednostavni sklop koristi Arduino za pogon AY-3-8910 programabilnog čipa za generiranje zvuka (ili jednog od njegovih mnogih klonova) za ponovno stvaranje zvuka iz 1980-ih. Za razliku od mnogih dizajna kojima je za uređivanje glazbe potreban specijalizirani softver, ovo izgleda kao standardni USB MIDI uređaj. Sintisajzer ima pametan algoritam koji pokušava održati muzički najrelevantnije note; u mnogim slučajevima možete baciti neuređene MIDI datoteke direktno na njega i melodija će odmah izaći. Ukupni troškovi bi trebali biti oko 20 funti.

Korak 1: Stvari koje će vam trebati

Potpuna lista dijelova za ovo, kao što vidite na slikama, je sljedeća:

• Sparkfun Pro Micro klon (opcija 5V, 16MHz). Ovaj sam koristio na Amazonu.
• Yamaha YM2149F PSG čip. Ja sam svoje nabavio sa eBay -a.
• 2 x 100nF keramički kondenzatori
• 1 svaki od 75R, 1K i 100K otpornika (ocjena od 1/4 vata je u redu).
• 4.7nF keramički disk kondenzator
• 1uF elektrolitički kondenzator (napon> 5V).
• 40 pin 0,6 "DIP IC utičnica
• 2 x 12 smjera 0,1 "zaglavlja (ovo iz CPC -a)
• Ploča za izradu prototipa, 3 "x 2" pribl. Kupio sam ovo veliko, opet na Amazonu.
• Phono utičnica za montažu na PCB
• Minijaturna žica s čvrstim jezgrom (ovako).

Trebat će vam i lemilica, lemilica, rezači žice, kliješta i skidač žice.

Korak 2: Alternativni dijelovi

Alternativni programibilni čipovi za generiranje zvuka

YM2149 koji sam koristio je klon originalnih General Instruments AY-3-8910 IC. (Prvi prototip je koristio AY-3-8910 koji sam kupio od eBay-a, ali pokazalo se da generator bijele buke ne radi. Tužno lice). Za ovaj projekt možete koristiti bilo koje bez promjena.

General Instruments je također napravio varijante AY-3-8912 i AY-3-8913, koji je bio isti silicij unutar manjih pakovanja, bez dodatnih I/O pinova. Ovi pinovi nisu potrebni ni u kakve audio svrhe, a ovaj ih projekt ne koristi. Možete koristiti AY-3-8912 ili -8913, samo slijedite gornje spojeve.

Alternativni Arduinos

"Pro Micro" koji sam koristio je kopija Sparkfun Pro Pro ploče. Ako niste sigurni u Arduino kod, najbolje je da se toga držite; ako želite prilagoditi dizajn, trebat će vam sljedeće specifikacije

• ATmega 16u4 ili 32u4 uređaj (potreban za rad kao USB MIDI uređaj; ATmega 168 ili 328 to ne može učiniti).
• 5V rad (AY-3-8910 radi na 5V) i radna brzina 16MHz.

• Najmanje 13 digitalnih I/O linija.

  Port port PB5 mora biti spojen (koristi se za generiranje takta od 1MHz). Na Pro Micro -u ovo se koristi kao D9 I/O pin

I ploče Arduino Leonardo i Micro odgovaraju cijenama, iako ih nisam probao.

Ostale komponente

Otpornici i kondenzatori koji se ovdje koriste nisu posebno posebni. Bilo koji dijelovi (približno) prave vrijednosti bi trebali funkcionirati.

Korak 3: Postavljanje ploče

Za izgradnju kruga najbolje je početi postavljanjem utičnica, a zatim dodati otpornike i kondenzatore. U sljedećem koraku ćemo pokriti zajedničko ožičenje.

Koristeći gornju sliku kao vodič, postavite 40-polnu IC utičnicu, okrenite ploču i prvo je lemite u dva suprotna kutna pina. Ako utičnica tada ne leži ravno uz ploču, lako ju je popraviti ponovnim lemljenjem jednog ili drugog zatika. Kad je sve u redu, lemite ostatak.

Postavite dvije 12-polne utičnice, a zatim umetnite Arduino u njih kako bi ih držali okomito i stabilno tijekom lemljenja. Opet, prvo lemljenje dva igla na svakom kraju omogućit će provjeru prije konačnog lemljenja.

Za utičnicu za audio izlaz, upotrijebio sam malu bušilicu za povećanje otvora na PCB -u, jer su oznake za montažu prilično velike.

Korak 4: Ožičenje

Nakon što su glavne komponente postavljene, mogu se ožičiti na stražnjoj strani ploče, slijedeći gornji krug.

Komponente audio izlaza (R2, R3, C2, C3) i kondenzatori za razdvajanje (C1, C4) mogu se spojiti sa punom žicom (ili prekidima komponentnih vodova). Sada se mogu uspostaviti uzemljenje i priključci za napajanje iz Arduina na PSG čip (crvene i crne žice, na slici).

Različiti izlazi Pro Micro-a ožičeni su do AY-3-8910 na sljedeći način (pogledajte upute za povezivanje za dodjelu pinova):

Signal Arduino AY-3-8910 pin

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 SAT D9 22 (preko R1, 75 ohma)

Korak 5: Programiranje pomoću Arduino IDE -a

Ako ste tek počeli s Arduinom, toplo preporučujem isprobavanje jednog od mnogih vodiča o osnovama. Sparkfun -ov vodič za povezivanje daje potpune detalje. Možete provjeriti funkcioniranje osnovnog programiranja slijedeći vodič "Blinkies". Arduinos može biti malo nezgodno uvjeriti u 'bootloader' način (gdje možete učitati nove skice), pa je malo vježbe s jednostavnim primjerom korisno.

Kad budete sretni, preuzmite datoteku chiptunes.ino koja je priložena ovoj stranici te je sastavite i učitajte. (Otkrio sam da je upotreba "Arduino/Genuino Micro" ploče u redu za ovu skicu, ako želite preskočiti instaliranje podrške za Sparkfun ploču).

Također imajte na umu da će, ako ste na Mac računaru, postavku "Port" morati promijeniti nakon što prvi put učitate skicu. S 'praznim' Arduinom (ili pomoću Blinky skice) pojavit će se kao nešto poput /dev/cu.usbmodemXXXX, kao što je prikazano na gornjoj slici. Kada je USB MIDI uređaj aktivan (kao što ga koristi chiptunes.ino skica) to će biti /dev/cu.usbmodemMID1.

Korak 6: Testiranje i upotreba Synth -a

Nakon što je Arduino programiran, vaša radna stanica trebala bi ga automatski prepoznati kao USB MIDI uređaj. Pojavit će se s imenom 'Arduino Micro' - trebali biste to vidjeti u Upravitelju uređaja u sustavu Windows ili aplikaciji "Informacije o sistemu" u Mac OS -u.

Na Macu možete koristiti aplikaciju Audio MIDI Setup za pokretanje osnovnog testa. Pokrenite aplikaciju, a zatim odaberite Window -> Show MIDI Studio. Ovo će otvoriti prozor MIDI Studio - sva vaša MIDI sučelja pojavit će se u pomalo slučajnom rasporedu - koji će, nadamo se, uključivati i 'Arduino Micro' uređaj. Ako kliknete ikonu 'Test Setup' na traci s alatima, a zatim pritisnete strelicu prema dolje (pogledajte sliku) na Arduino Micro uređaju, aplikacija će poslati MIDI bilješke sintetizatoru. (Ovo nije posebno prilagođeno!) Sintetičar bi u ovom trenutku trebao proizvesti neke nasumične zvukove.

Zatim možete dodati 'Arduino Micro' kao izlazni uređaj u MIDI postavku vaše digitalne audio radne stanice i početi igrati!

• Sintisajzer reaguje na MIDI kanalima od 1 do 4. Svaki kanal ima drugačiji zvuk (pa, druga koverta jačine zvuka).
• MIDI bilješke između 24 i 96 (C1-C7) su prihvaćene; bilješke izvan ovog raspona se zanemaruju.

• MIDI kanal 10 reproducira zvukove bubnja. Zabilježite brojeve između 35 i 50 (vidi

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

• Na AY-3-8910 postoje tri govorna kanala. Firmver sintetičkog uređaja pokušava reproducirati posljednju poslanu notu, zadržavajući i dalje najveću i najnižu traženu notu. Ostale note (obično srednje note u akordu) se odrežu ako je potrebno.

I to je sve. Zabavi se!

Korak 7: Fusnote

O demo melodiji

Demo pjesma - Mozartova poznata arija Queen Of The Night - stvorena je prilično brzo iz MIDI datoteke koju sam pronašao na internetu (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Neko drugi je obavio sav težak posao!

Koristim Presonus Studio One na Macu, a MIDI datoteka je uvezena u četiri zasebne numere. Potrebna je mala količina uređivanja tamo gdje su note uz pratnju veće od glavne melodije i kako bi se uklonili neki neugodniji glit između nota.

Zvuk koji čujete na isječku izravno je sa sintetizatora, sa samo dodirom EQ-a i zasićenja koji mu daje osjećaj "arkadne mašine" s niskim fi-fi signalom.