Arduino MIDI Chiptune szintetizátor: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Élje át a korai számítógépes játék zenéjét egy autentikus 8 bites chiptune szintetizátorral, amelyet bármely modern DAW szoftver kényelméből vezérelhet a MIDI felett.

Ez az egyszerű áramkör egy Arduino segítségével hajtja meg az AY-3-8910 programozható hanggenerátor chipet (vagy a sok klón közül egyet) az 1980-as évek hangjának létrehozásához. Ellentétben azzal a sok tervezéssel, amelyek speciális szoftvert igényelnek a zene szerkesztéséhez, ez úgy néz ki, mint egy szabványos USB MIDI eszköz. A szintetizátornak van egy okos algoritmusa, amely megpróbálja lejátszani a zeneileg leginkább releváns hangokat; sok esetben egyenesen rá lehet dobni a szerkesztetlen MIDI fájlokat, és a dallam azonnal megjelenik. A teljes költségnek körülbelül 20 fontnak kell lennie.

1. lépés: A szükséges dolgok

Ennek teljes alkatrészlistája, ahogy a képeken is látható, a következő:

• Sparkfun Pro Micro klón (5V, 16MHz opció). Ezt használtam az Amazon -on.
• Yamaha YM2149F PSG chip. Az enyémet az eBay -ről kaptam.
• 2 x 100nF kerámia kondenzátor
• 1 db 75R, 1K és 100K ellenállás (1/4 watt névleges érték).
• 4.7nF kerámia tárcsás kondenzátor
• 1uF elektrolit kondenzátor (feszültség> 5V).
• 40 tűs 0,6 "DIP IC aljzat
• 2 x 12 utas 0,1 "fejléc (ez a CPC -ből)
• Prototípus -tábla, 3 "x 2" kb. Ezekből vettem tömeges csomagot, ismét az Amazon -on.
• NYÁK -ra szerelhető phono aljzat
• Miniatűr tömör huzal (mint ez).

Szükséged lesz forrasztópáka, forrasztópáka, drótvágók, fogók és drótvágó is.

2. lépés: Alternatív alkatrészek

Alternatív programozható hanggenerátor chipek

Az általam használt YM2149 az eredeti General Instruments AY-3-8910 IC klónja. (Az első prototípus egy AY-3-8910-et használt, amelyet az eBay-ről vettem, de kiderült, hogy a fehér zajgenerátor nem működik. Szomorú arc). Bármelyiket használhatja ehhez a projekthez változtatás nélkül.

A General Instruments az AY-3-8912 és az AY-3-8913 változatokat is gyártotta, amelyek ugyanazok a szilíciumok voltak kisebb csomagokban, néhány extra I/O csap nélkül. Ezekre a csapokra nincs szükség semmilyen audio célra, és ez a projekt nem használja őket. Használhat AY-3-8912 vagy -8913 készüléket, csak kövesse a fent látható pontokat.

Alternatív Arduinos

Az általam használt "Pro Micro" a Sparkfun Pro Micro táblájának másolata. Ha nem vagy biztos az Arduino kódban, a legjobb, ha ragaszkodsz ehhez; ha szívesen módosítja a formatervezést, akkor az alábbi specifikációkra lesz szüksége

• ATmega 16u4 vagy 32u4 eszköz (USB MIDI eszközként kell működni; az ATmega 168 vagy 328 nem tudja ezt megtenni).
• 5 V-os működés (az AY-3-8910 5 V-on működik) és 16 MHz-es órajel.

• Legalább 13 digitális I/O vonal.

  A PB5 portcsapot csatlakoztatni kell (1MHz órajel generálására szolgál). A Pro Micro készüléken ezt D9 I/O tűként használják

Az Arduino Leonardo és a Micro táblák is megfelelnek a célnak, bár én még nem próbáltam őket.

Egyéb alkatrészek

Az itt használt ellenállások és kondenzátorok nem különösebben különlegesek. A (hozzávetőlegesen) megfelelő érték bármely részének működnie kell.

3. lépés: Az áramköri lap elhelyezése

Az áramkör felépítéséhez a legjobb az aljzatok elhelyezésével kezdeni, majd hozzáadni az ellenállásokat és a kondenzátorokat. A következő lépésben összekapcsoljuk ezeket.

A fenti képet útmutatóként használva helyezze el a 40 tűs IC aljzatot, fordítsa meg a táblát, és először csak forgassa be két ellentétes sarokcsapot. Ha az aljzat nem laposan fekszik a tábla ellen, akkor könnyen rögzíthető az egyik vagy másik csap forrasztásával. Ha minden rendben van, forrasztja a többit.

Helyezze el a két 12 tűs foglalatot, majd helyezze be az Arduino-t, hogy függőlegesen és stabilan tartsa őket forrasztás közben. Ismét, ha először két tüskét forrasztunk mindkét végén, akkor ellenőrizhetjük a végső forrasztást.

Az audio kimeneti aljzathoz egy kis fúrót használtam a NYÁK -lyukak nagyításához, mivel a rögzítési címkék meglehetősen nagyok.

4. lépés: Csatlakozás

Miután a fő alkatrészek elhelyezésre kerültek, a fenti áramkört követve beköthetők a tábla hátoldalára.

Az audio kimeneti komponensek (R2, R3, C2, C3) és a leválasztó kondenzátorok (C1, C4) tömörvezetékes vezetékkel (vagy az alkatrészvezetékek levágásával) csatlakoztathatók. Az Arduino és a PSG chip közötti földelés és tápcsatlakozások (piros és fekete vezetékek, a képen) most elkészíthetők.

A Pro Micro különféle kimenetei az alábbiak szerint vannak bekötve az AY-3-8910-be (lásd a csatlakoztatási útmutatót a tűk hozzárendeléséhez):

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 CLOCK D9 22 (via R1, 75 ohm)

5. lépés: Programozás az Arduino IDE használatával

Ha még nem ismeri az Arduino -t, erősen javaslom, hogy próbálja ki az egyik alapvető oktatóanyag egyikét. A Sparkfun csatlakozási útmutatója teljes körű tájékoztatást nyújt. A "Blinkies" bemutató segítségével ellenőrizheti, hogy az alapvető programozás működik -e. Az Arduino -kat kissé bonyolult lehet rávenni a „bootloader” módra (ahol új vázlatokat tölthet be), ezért hasznos egy kis gyakorlat egy egyszerű példával.

Ha elégedett, töltse le az oldalhoz csatolt chiptunes.ino fájlt, majd készítse el és töltse fel. (Úgy találtam, hogy az "Arduino/Genuino Micro" kártya típus használata megfelelő ehhez a vázlathoz, ha ki akarja hagyni a Sparkfun tábla támogatásának telepítését).

Ezenkívül vegye figyelembe, hogy ha Mac gépet használ, akkor a "Port" beállítást meg kell változtatni, miután először betöltötte a vázlatot. Egy „üres” Arduino -val (vagy a Blinky -vázlat használatával) valami hasonló lesz, mint a /dev/cu.usbmodemXXXX, ahogy a fenti képen látható. Amikor az USB MIDI eszköz aktív (a chiptunes.ino vázlatának megfelelően), az /dev/cu.usbmodemMID1 lesz.

6. lépés: A szintetizátor tesztelése és használata

Az Arduino programozása után a munkaállomás automatikusan felismeri azt USB MIDI eszközként. „Arduino Micro” néven fog megjelenni - ezt a Windows Eszközkezelőben, vagy a Mac OS „Rendszerinformációk” alkalmazásban kell látnia.

Mac számítógépen az Audio MIDI Setup alkalmazással futtathat alapszintű tesztet. Indítsa el az alkalmazást, majd válassza az Ablak -> MIDI Studio megjelenítése lehetőséget. Ekkor megjelenik a MIDI Studio ablak - minden MIDI interfész kissé véletlenszerű elrendezésben jelenik meg -, amely remélhetőleg tartalmazza az „Arduino Micro” eszközt is. Ha rákattint az eszköztár "Tesztbeállítás" ikonjára, majd az Arduino Micro eszköz lefelé mutató nyíljára (lásd a képet), az alkalmazás MIDI -jegyzeteket küld a szintetizátornak. (Ezek nem különösebben dallamosak!) A szintetizátornak ekkor véletlenszerű hangokat kell kiadnia.

Ezután hozzáadhatja az „Arduino Micro” kimeneti eszközt a Digital Audio Workstation MIDI beállításához, és elkezdheti a lejátszást!

• A szintetizátor az 1-4 MIDI csatornákon válaszol. Minden csatorna más hanggal rendelkezik (nos, más a hangerő -burkoló).
• A 24 és 96 közötti MIDI-jegyzetek (C1-C7) elfogadottak; a tartományon kívüli jegyzeteket figyelmen kívül hagyja.

• A MIDI 10. csatorna dobhangokat játszik le. Jegyezze fel a számokat 35 és 50 között (lásd

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

• Az AY-3-8910 készüléken három hangcsatorna található. A szintetizátor firmware megpróbálja lejátszani a legutóbb küldött hangot, miközben a jelenleg kért legmagasabb és legalacsonyabb hangok továbbra is lejátszódnak. A többi hangot (általában az akkord középső hangjait) levágják, ha szükséges.

És ennyi. Érezd jól magad!

7. lépés: Lábjegyzetek

A demo dallamról

A demó dallam - Mozart híres Queen Of The Night áriája - viszonylag gyorsan létrejött az interneten talált MIDI fájlból (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Valaki más elvégezte a kemény munkát!

A Presonus Studio One -t használom Mac gépen, és a MIDI fájlt négy külön sávba importálták. Kis mennyiségű szerkesztésre volt szükség ott, ahol a kísérő hangok magasabbak, mint a fő dallam, és hogy megszüntessék a hangok közötti kifogásolhatóbb hibákat.

A klipen hallható hang egyenesen a szintetizátorból származik, csupán egy kis EQ és telítettség jellemzi, hogy egy kis „arcade machine” low-fi érzést adjon.