Arduino MIDI Chiptune Synthesizer: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Podoživite zabavo zgodnje glasbe računalniških iger z verodostojnim 8-bitnim sintetizatorjem chiptune, ki ga lahko nadzirate nad MIDI-jem iz udobja katere koli sodobne programske opreme DAW.

To preprosto vezje uporablja Arduino za pogon čipa za programiranje zvoka AY-3-8910 (ali enega od njegovih številnih klonov) za ponovno ustvarjanje zvoka iz osemdesetih let. Za razliko od številnih modelov, ki potrebujejo specializirano programsko opremo za urejanje glasbe, je to videti kot standardna naprava USB MIDI. Sintetizator ima pameten algoritem, ki poskuša obdržati najbolj glasbeno pomembne note; v mnogih primerih lahko vržete neurejene datoteke MIDI naravnost in melodija se takoj pojavi. Skupni stroški bi morali biti približno 20 funtov.

Korak: Stvari, ki jih boste potrebovali

Celoten seznam delov za to, kot vidite na slikah, je naslednji:

• Sparkfun Pro Micro klon (možnost 5V, 16MHz). To sem uporabil na Amazonu.
• Yamaha YM2149F čip PSG. Jaz sem svojega dobil z eBaya.
• 2 x 100nF keramični kondenzatorji
• 1 od 75R, 1K in 100K uporov (ocena 1/4 vata je v redu).
• 4.7nF keramični disk kondenzator
• 1uF elektrolitski kondenzator (nazivna napetost> 5V).
• 40 -polna 0,6 -palčna IC vtičnica
• 2 x 12 -stranske 0,1 -palčne glave (ta iz CPC -ja)
• Plošča za izdelavo prototipov, pribl. Kupil sem jih v velikem obsegu, spet na Amazonu.
• Phono vtičnica za montažo na tiskano vezje
• Miniaturna enožična žica (takole).

Potrebovali boste tudi spajkalnik, spajkalnik, rezalnike žice, klešče in odstranjevalec žice.

2. korak: Nadomestni deli

Alternativni programabilni čipi za ustvarjanje zvoka

YM2149, ki sem ga uporabil, je klon originalnih splošnih instrumentov AY-3-8910 IC. (Prvi prototip je uporabljal AY-3-8910, ki sem ga kupil pri eBayu, vendar se je izkazalo, da generator belega hrupa ne deluje. Žalosten obraz). Za ta projekt lahko uporabite katero koli brez sprememb.

Splošni instrumenti so izdelali tudi različici AY-3-8912 in AY-3-8913, ki je bil v manjših paketih enak silicij, brez dodatnih V/I zatičev. Ti zatiči niso potrebni za nobene zvočne namene in ta projekt jih ne uporablja. Uporabite lahko AY-3-8912 ali -8913, samo sledite zgornjim izpisom.

Alternativni Arduinos

"Pro Micro", ki sem ga uporabil, je kopija Sparkfun -ove Pro Micro plošče. Če niste prepričani v kodo Arduino, se je najbolje držati tega; če z veseljem prilagodite zasnovo, boste potrebovali naslednje specifikacije

• Naprava ATmega 16u4 ali 32u4 (potrebna za delovanje kot naprava USB MIDI; ATmega 168 ali 328 tega ne zmore).
• 5V delovanje (AY-3-8910 deluje pri 5V) in takta 16MHz.

• Najmanj 13 digitalnih V/I linij.

  Vtičnica PB5 mora biti priključena (uporablja se za ustvarjanje takta 1MHz). Na Pro Micro -ju se ta uporablja kot vhodno -izhodni pin D9

Plošči Arduino Leonardo in Micro ustrezata obema cenama, čeprav jih nisem preizkusil.

Druge komponente

Tukaj uporabljeni upori in kondenzatorji niso posebej posebni. Vsi deli (približno) prave vrednosti bi morali delovati.

3. korak: Polaganje vezja

Za izdelavo vezja je najbolje, da začnete s postavljanjem vtičnic, nato pa dodate upore in kondenzatorje. V naslednjem koraku bomo skupaj pokrili ožičenje.

Z zgornjo sliko kot vodilo namestite 40-polno IC vtičnico, ploščo obrnite in najprej lepite v dva nasprotna vogalna zatiča. Če vtičnica ne leži ravno ob plošči, jo je enostavno popraviti s ponovnim spajkanjem enega ali drugega zatiča. Ko je vse v redu, ostalo spajkajte.

Namestite dve 12-polni vtičnici, nato pa vanje vstavite Arduino, da ju med spajkanjem držite navpično in stabilno. Še enkrat, spajkanje dveh zatičev na vsakem koncu bo omogočilo preverjanje pred končnim spajkanjem.

Za izhodno vtičnico za zvok sem z majhnim svedrom povečal luknje na tiskanem vezju, saj so pritrdilne oznake precej velike.

4. korak: Ožičenje

Ko so glavne komponente nameščene, jih lahko povežete na zadnji strani plošče po zgornjem vezju.

Komponente zvočnega izhoda (R2, R3, C2, C3) in kondenzatorji za ločevanje (C1, C4) se lahko povežejo s trdno žico (ali odseki komponentnih vodnikov). Zdaj je mogoče vzpostaviti ozemljitvene in napajalne povezave od Arduina do čipa PSG (rdeče in črne žice na sliki).

Različni izhodi Pro Micro so povezani z AY-3-8910 na naslednji način (za dodelitev pin glejte priročnik za priključitev):

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 URA D9 22 (preko R1, 75 ohm)

5. korak: Programiranje z uporabo Arduino IDE

Če ste novi v Arduinu, toplo priporočam, da preizkusite eno od številnih vaj o osnovah. Sparkfunov priročnik za priklop vsebuje vse podrobnosti. Delovanje osnovnega programiranja lahko preverite tako, da sledite vadnici "Blinkies". Arduinos je lahko nekoliko težavno prepričati v način "zagonskega nalagalnika" (kjer lahko naložite nove skice), zato je koristno malo vaje s preprostim primerom.

Ko boste zadovoljni, prenesite datoteko chiptunes.ino, priloženo tej strani, in jo sestavite in naložite. (Ugotovil sem, da je uporaba plošče tipa "Arduino/Genuino Micro" v redu za to skico, če želite preskočiti namestitev podpore za ploščo Sparkfun).

Upoštevajte tudi, da boste morali, če uporabljate Mac, nastavitev "Port" spremeniti, ko prvič naložite skico. S "praznim" Arduinom (ali z uporabo Blinkyjeve skice) bo videti kot nekaj podobnega /dev/cu.usbmodemXXXX, kot je prikazano na zgornji sliki. Ko je naprava USB MIDI aktivna (kot jo uporablja skica chiptunes.ino), bo to /dev/cu.usbmodemMID1.

6. korak: Testiranje in uporaba sintetizatorja

Ko je Arduino programiran, ga mora vaša delovna postaja samodejno prepoznati kot USB MIDI napravo. Pojavil se bo z imenom "Arduino Micro" - to bi morali videti v upravitelju naprav v sistemu Windows ali v aplikaciji "Informacije o sistemu" v sistemu Mac OS.

V računalniku Mac lahko z aplikacijo Audio MIDI Setup izvedete osnovni test. Zaženite aplikacijo in izberite Window -> Show MIDI Studio. To bo odprlo okno MIDI Studio - vsi vaši vmesniki MIDI bodo prikazani v nekoliko naključnem razporedu - ki bo, upajmo, vključeval napravo 'Arduino Micro'. Če kliknete ikono »Test Setup« v orodni vrstici in nato puščico navzdol (glejte sliko) na napravi Arduino Micro, bo aplikacija poslala zapiske MIDI v sintetizator. (Ti niso posebej uglašeni!) Na tem mestu bi moral sintetizator oddati nekaj naključnih zvokov.

Nato lahko dodate "Arduino Micro" kot izhodno napravo v MIDI nastavitev vaše digitalne avdio delovne postaje in začnite igrati!

• Sintirnik se odziva na MIDI kanale od 1 do 4. Vsak kanal ima drugačen zvok (no, druga ovojnica glasnosti).
• Sprejemajo se zapiski MIDI med 24 in 96 (C1-C7); opombe zunaj tega območja se prezrejo.

• MIDI kanal 10 predvaja zvoke bobna. Upoštevajte številke med 35 in 50 (glejte

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

• Na AY-3-8910 so trije glasovni kanali. Vdelana programska oprema sintetizatorja poskuša predvajati zadnjo poslano noto, hkrati pa ohranja najvišje in najnižje trenutno zahtevane note. Druge note (običajno srednje note v akordu) se po potrebi odrežejo.

In to je to. Zabavaj se!

7. korak: Opombe

O demo melodiji

Demo melodija - znamenita Mozartova arija Queen Of The Night - je nastala precej hitro iz datoteke MIDI, ki sem jo našel na internetu (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Nekdo drug je opravil vse težko delo!

Uporabljam Presonus Studio One na Macu, datoteka MIDI pa je bila uvožena v štiri ločene skladbe. Potrebna je bila majhna količina urejanja, če so opombe pri spremljavi višje od glavne melodije, in da se odstranijo nekatere bolj sporne razlike med notami.

Zvok, ki ga slišite na posnetku, je naravnost iz sintetizatorja, le s pridihom EQ-ja in nasičenosti, ki mu daje malo "arkadnega stroja" low-fi občutek.