Sintetitzador de música basat en DE0-Nano-SoC: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Sintetitzador de música

Aquest sintetitzador de música és bastant senzill: només heu de fer sonar, cantar o fins i tot reproduir música davant del micròfon i el so es modularà i s’enviarà a través de l’altaveu. El seu espectre també apareixerà a la pantalla LCD. El sintetitzador musical existeix en dues versions: podeu optar per implementar-lo en un PCB o, si no, podeu fer una simple Breadboard.

Pas 1: Material necessari i recomanacions

Per implementar aquest sistema, necessitareu el següent:

• una placa DE0-Nano-SoC
• una pantalla LCD LT24 de Terasic
• un micròfon electret
• un altaveu bàsic de dos cables (terra i subministrament)
• un cable Ethernet
• un PCB o una taula de tall
• un soldador i un gravador de PCB, si decidiu implementar el sintetitzador en un PCB
• una bateria i el seu connector USB (opcional)
• una unitat d'amplificador de potència LM386
• un convertidor digital / analògic MCP4821
• un convertidor de tensió de condensador commutat LT1054
• un regulador ajustable LM317
• 7 OPA TL081 (DIP-8)
• un TL082 OPA (DIP-8)
• un transistor 2N5432
• un díode 1N4148
• 17 condensadors polaritzats de 10 µF
• un condensador de 1µF
• 5 condensadors 100nF
• un condensador de 680nF
• un condensador de 100 µF
• un condensador de 2,2 µF
• un condensador polaritzat de 1000 + µF (4400 per exemple)
• un condensador polaritzat de 220 µF
• un condensador de 0,05 µF
• 4 resistències de 100 ohms
• 1 resistència de 2,2 kOhms
• 1 resistència de 10kOhms
• 1 470 ohms de resistència
• 1 resitor de 1,8 kOhms
• 1 resistència 1MOhm
• 1 resistència de 150 Ohm
• 4 resistències de 1500 Ohm

Tingueu en compte que és possible que necessiteu més components dels previstos.

També us recomanem que tingueu coneixements bàsics en electrònica i disseny de SoC abans de començar aquest projecte

Pas 2: Taula d'adquisició

Ara que teniu tot el que necessiteu, comencem per crear el tauler d'adquisició. El micròfon recull els sons propers, després el senyal es filtra mitjançant un filtre de pas baix per tal de provar-lo (i, per tant, respectar el teorema de Shannon) abans que s’amplifiqui i finalment es registri amb el DE0.

Si esteu familiaritzat amb el programari Altium Design i teniu accés a un gravador de PCB, només heu de reproduir l’esquema que es mostra a la imatge superior i col·locar els components tal com vam fer a la segona imatge. En cas contrari, podeu recrear aquest circuit en una taula de treball.

En ambdós casos, els valors de les resistències, donats òbviament en ohms, i els valors dels condensadors, donats en Farads, són els següents:

• R4: 2,2 k
• R5: 10.000
• R6 i R7: 100
• R3: 470
• R1 i R2: 18 (aquestes resistències s’utilitzen per ajustar la tensió de sortida que hauria de ser de 2V, de manera que aquests valors poden ser lleugerament diferents per a vosaltres)
• R8: 1,8 k
• R9: 1 M
• R10: 150
• R11, R12, R14 i R15: 1,5 k
• 1 de desembre: 2,2µ
• 2 de desembre: 100µ
• 3 de desembre: 100n
• 4 de desembre: 1µ
• 5 de desembre, 6 de desembre, 7 de desembre, 8 de desembre, 10 de desembre, 11 de desembre, 12 de desembre, 13 de desembre, 14 de desembre: 1µ
• 15 de desembre: + 1000µ (4400 per exemple)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 i C4: 100n
• C5: 1µ

Ja hem acabat amb el tauler d’adquisició.

Pas 3: Tauler de sortida d'àudio

Poder gravar sons és fantàstic, però poder reproduir-los és encara millor. Per tant, necessitareu una placa de sortida d’àudio, que consisteixi simplement en un convertidor digital / analògic, un filtre de suavitzat, un amplificador de potència i un altaveu.

Per descomptat, encara podeu reproduir el circuit en un PCB (i col·locar els components tal com es mostra a la segona imatge) o en una taula de suport. En ambdós casos, aquí teniu els valors tant dels condensadors com de les resistències:

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

Hem acabat amb la sortida d'àudio, així que anem al programari.

Pas 4: Projecte Quartus

Per simplificar les coses, vam decidir començar pel projecte "my first-hps-fpga" que es proporciona al CD-ROM inclòs amb el DE0-Nano-SoC. Tot el que heu de fer és obrir aquest projecte i llançar "Platform Designer" o "Qsys" des de la barra d'eines i reproduir el projecte anterior. A continuació, genereu el disseny i compileu amb Qsys (consulteu les demostracions per obtenir més detalls).

Pas 5: gaudiu

Ara que es generen els fitxers HDL, només cal que inicieu el projecte Quartus. Per aquest motiu, connecteu el cable USB al connector USB (JTAG) de DE0-Nano-Soc. A continuació, seleccioneu Eines> Programació a Quartus. Feu clic a Detecció automàtica i seleccioneu la segona opció. Després, feu clic al dispositiu FPGA (el segon), després a "Canvia fitxer" i seleccioneu el fitxer.sof generat anteriorment. Finalment, feu clic al tauler de verificació "Programa / Configura" i feu clic al botó "Inici" per iniciar el fitxer.

Finalment, pengeu el següent codi C a la memòria DE0. Amb aquest propòsit, instal·leu Putty en un PC (Linux), enllaceu-hi la placa mitjançant una connexió Ethernet i connectant el cable USB al connector USB (UART) de DE0. Inicieu i configureu Putty amb una velocitat de transmissió de 115200, sense paritat, parada d'un bit i sense configuració de control de flux. Després, forçeu una adreça IPv4 fixa al port Ethernet del vostre PC, introduïu "root" al shell Putty i, a continuació, "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" i "password" seguit d'una contrasenya. Obriu un intèrpret d'ordres al vostre PC, aneu al repositori del projecte i introduïu "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Finalment, al shell Putty, introduïu "./myfirsthpsfpga". Gaudiu-ne!