Hudební syntezátor založený na DE0-Nano-SoC: 5 kroků (s obrázky)
Hudební syntezátor založený na DE0-Nano-SoC: 5 kroků (s obrázky)

Obsah:

Anonim
Hudební syntezátor na bázi DE0-Nano-SoC
Hudební syntezátor na bázi DE0-Nano-SoC

Hudební syntezátor

Tento hudební syntetizátor je docela jednoduchý: stačí jen foukat, zpívat nebo dokonce přehrávat hudbu před mikrofonem a zvuk bude modulován a odesílán přes reproduktor. Jeho specctrum se také objeví na LCD displeji. Music Synthesizer existuje ve dvou verzích: můžete se rozhodnout jej implementovat na PCB, nebo pokud nemůžete, udělá to jednoduchý Breadboard.

Krok 1: Potřebný materiál a doporučení

Potřebný materiál a doporučení
Potřebný materiál a doporučení
Potřebný materiál a doporučení
Potřebný materiál a doporučení
Potřebný materiál a doporučení
Potřebný materiál a doporučení

K implementaci tohoto systému budete potřebovat následující:

  • deska DE0-Nano-SoC
  • LT24 LCD displej od Terasic
  • elektretový mikrofon
  • základní dvouvodičový (uzemňovací a napájecí) reproduktor
  • ethernetový vodič
  • PCB nebo breadboard
  • páječka a rytec DPS, pokud se rozhodnete implementovat syntetizátor na DPS
  • baterie a její USB konektor (volitelně)
  • zesilovač LM386
  • digitální/analogový převodník MCP4821
  • LT1054 Převodník spínaného kondenzátoru
  • nastavitelný regulátor LM317
  • 7 TL081 OPA (DIP-8)
  • TL082 OPA (DIP-8)
  • tranzistor 2N5432
  • dioda 1N4148
  • 17 10 µF polarizovaných kondenzátorů
  • kondenzátor 1 µF
  • 5 kondenzátorů 100 nF
  • kondenzátor 680nF
  • kondenzátor 100 µF
  • kondenzátor 2,2 µF
  • polarizovaný kondenzátor 1000+µF (například 4400)
  • polarizovaný kondenzátor 220 µF
  • kondenzátor 0,05 µF
  • 4 100 ohmové odpory
  • 1 odpor 2,2 kOhms
  • 1 odpor 10 kOhmů
  • 1 470 ohmový odpor
  • 1 rezistor 1,8 kOhms
  • 1 1MOhm odpor
  • Rezistor 1 150 Ohm
  • 4 1500 Ohm odpor

Mějte na paměti, že možná budete potřebovat více komponent, než se očekávalo.

Před zahájením tohoto projektu také důrazně doporučujeme mít základní znalosti v oblasti elektroniky a návrhu SoC

Krok 2: Akviziční rada

Akviziční rada
Akviziční rada
Akviziční rada
Akviziční rada

Nyní, když máte vše, co potřebujete, začněme výrobou akviziční desky. Mikrofon sbírá zvuky v okolí, poté je signál filtrován dolnoprůchodovým filtrem, aby jej mohl vzorkovat (a respektovat tak Shannonovu větu), než je zesílen a nakonec je zaznamenán DE0.

Pokud jste obeznámeni se softwarem Altium Design a máte přístup k rytečku na desky plošných spojů, stačí reprodukovat schéma zobrazené na obrázku výše a umístit součásti jako na druhém obrázku. Jinak můžete tento obvod jednoduše znovu vytvořit na prkénku.

V obou případech jsou hodnoty odporů, zjevně udávané v Ohmech, a hodnoty kondenzátorů, uvedené ve Faradově, následující:

  • R4: 2,2 tis
  • R5: 10 tis
  • R6 a R7: 100
  • R3: 470
  • R1 a R2: 18 (tyto odpory se používají k nastavení výstupního napětí, které by mělo být 2V, takže tyto hodnoty se pro vás mohou mírně lišit)
  • R8: 1,8 tis
  • R9: 1M
  • R10: 150
  • R11, R12, R14 a R15: 1,5 tis
  • Dec1: 2,2 µ
  • Dec2: 100 µ
  • 3. prosince: 100 n
  • Dec4: 1 µ
  • Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1 µ
  • Dec15: +1000 µ (například 4400)
  • C1: 10 µ
  • C2: 1 u
  • C3 a C4: 100n
  • C5: 1 u

S akviziční radou jsme skončili!

Krok 3: Výstupní deska zvuku

Deska zvukového výstupu
Deska zvukového výstupu
Deska zvukového výstupu
Deska zvukového výstupu

Umět nahrávat zvuky je skvělé, ale umět je reprodukovat je ještě lepší! Budete tedy potřebovat zvukovou výstupní desku, která se jednoduše skládá z digitálního/analogového převodníku, vyhlazovacího filtru, výkonového zesilovače a reproduktoru.

Samozřejmě můžete stále reprodukovat obvod na desce plošných spojů (a umístit součásti podle druhého obrázku) nebo na prkénko. V obou případech jsou zde hodnoty pro kondenzátory i odpory:

  • R1 a R2: 100
  • R3 a R4: dráty
  • R5: 10
  • C1: 1 µ
  • C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100 µ (polarizované)
  • C4 a C8: 100n
  • C10: 0,05 u
  • C11: 250 u

Skončili jsme se zvukovým výstupem, takže přejdeme k softwaru!

Krok 4: Projekt Quartus

Aby to nebylo jednoduché, rozhodli jsme se začít od projektu „my first-hps-fpga“, který je součástí disku CD-ROM dodaného s DE0-Nano-SoC. Jediné, co musíte udělat, je otevřít tento projekt a z lišty nástrojů spustit „Platform Designer“nebo „Qsys“a projekt reprodukovat výše. Poté vygenerujte návrh a zkompilujte pomocí Qsys (další podrobnosti najdete v ukázkách).

Krok 5: Užijte si to

Nyní, když jsou generovány soubory HDL, stačí spustit projekt Quartus. Za tímto účelem zapojte kabel USB do konektoru USB (JTAG) v DE0-Nano-Soc. Poté vyberte Nástroje> Programování na Quartusu. Klikněte na Automatická detekce a poté vyberte druhou možnost. Poté klikněte na zařízení FPGA (druhé), poté na „Změnit soubor“a vyberte dříve generovaný soubor.sof. Nakonec klikněte na zaškrtávací políčko "Program/Konfigurace" a kliknutím na tlačítko "Start" spusťte soubor.

Nakonec nahrajte následující kód C do paměti DE0. Za tímto účelem nainstalujte Putty na PC (Linux), připojte k němu desku přes ethernetové připojení a zapojením USB kabelu do USB konektoru (UART) DE0. Spusťte a nakonfigurujte Putty s přenosovou rychlostí 115200, bez parity, s jedním bitovým zastavením a bez nastavení řízení toku. Poté vynuťte pevnou adresu IPv4 k ethernetovému portu vašeho počítače, zadejte „root“na Shell Putty, poté „ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX“a „heslo“následované heslem. Otevřete na počítači shell, přejděte do úložiště projektu a zadejte „scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/“. Nakonec na shellu Putty zadejte „./myfirsthpsfpga“. Užívat si !