סינתזה של Arduino MIDI Chiptune: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

תחיה מחדש את הכיף שבמוזיקת משחקי מחשב מוקדמת עם סינתיסייזר 8 סיביות אותנטי של צ'יפטון, שבו תוכל לשלוט ב- MIDI בנוחות של כל תוכנת DAW מודרנית.

מעגל פשוט זה משתמש בארדואינו כדי להניע שבב מחולל צלילים מתכנת AY-3-8910 (או אחד מהשיבוטים הרבים שלו) לשחזור הצליל של שנות השמונים. שלא כמו העיצובים הרבים הדורשים תוכנה מיוחדת לעריכת מוזיקה, זה נראה כמו מכשיר USB MIDI רגיל. לסינתיסייזר יש אלגוריתם חכם שמנסה לשמור על התווים הרלוונטיים ביותר מבחינה מוזיקלית; במקרים רבים אתה יכול לזרוק קובצי MIDI שלא נערכו ישירות אליו והניגון יוצא מיד. העלות הכוללת צריכה להיות בערך 20 פאונד.

שלב 1: דברים שתצטרך

רשימת החלקים המלאה לכך, כפי שאתה רואה בתמונות, היא כדלקמן:

• שיבוט Sparkfun Pro Micro (אופציה 5V, 16MHz). השתמשתי בזה באמזון.
• שבב Yamaha YM2149F PSG. את שלי קיבלתי מאיביי.
• 2 קבלים קרמיים של 100nF
• 1 כל אחד מנגדי 75R, 1K ו- 100K (דירוג 1/4 וואט זה בסדר).
• קבל דיסק קרמי 4.7nF
• קבל אלקטרוליטי 1uF (דירוג מתח> 5V).
• שקע IC עם 40 פינים 0.6 אינץ '
• כותרות 2 אינץ 'של 12 אינץ' (זה מתוך עלות לקליק)

• לוח אב טיפוס, 3 "על 2" בערך. קניתי חבילה כזו, שוב באמזון.

• שקע פונו לתושבת PCB
• חוט ליבות מוצק מיניאטורי (כזה).

תזדקק גם למלחם, הלחמה, חותכי תיל, צבת ומפשיט תיל.

שלב 2: חלפים חלופיים

שבבי מחולל צלילים ניתנים לתכנות

ה- YM2149 שהשתמשתי בו הוא שיבוט של ה- General Instruments המקורי AY-3-8910 IC. (אב הטיפוס הראשון השתמש ב- AY-3-8910 שקניתי מאיביי, אך התברר שמחולל הרעשים הלבן לא עובד. פנים עצובות). אתה יכול להשתמש בפרויקט זה ללא כל שינוי.

General Instruments ייצרה גם גרסאות AY-3-8912 ו- AY-3-8913, שהיו אותו סיליקון בתוך חבילות קטנות יותר, ללא כמה סיכות I/O נוספות. סיכות אלה אינן נחוצות למטרות שמע, ופרויקט זה אינו משתמש בהן. אתה יכול להשתמש ב- AY-3-8912 או -8913, פשוט עקוב אחר הסימונים המוצגים למעלה.

ארדואינים אלטרנטיביים

ה- "Pro Micro" שהשתמשתי בו הוא עותק של לוח ה- Pro Micro של Sparkfun. אם אינך בטוח בקוד Arduino עדיף להישאר עם זה; אם אתה שמח להתאים את העיצוב, תזדקק למפרט הבא

• מכשיר ATmega 16u4 או 32u4 (יש צורך לפעול כמכשיר USB MIDI; ה- ATmega 168 או 328 לא יכול לעשות זאת).
• הפעלה 5V (AY-3-8910 פועל ב 5V), ומהירות שעון 16MHz.

• לפחות 13 קווי I/O דיגיטליים.

  יש לחבר את פין היציאה PB5 (הוא משמש ליצירת אות שעון של 1 מגהרץ). ב- Pro Micro זה משמש כסיכת קלט/פלט D9

לוחות הארדואינו לאונרדו ומיקרו מתאימים שניהם לחשבון, למרות שלא ניסיתי אותם.

רכיבים אחרים

הנגדים והקבלים המשמשים כאן אינם מיוחדים במיוחד. כל חלק מהערך הנכון (בערך) אמור לעבוד.

שלב 3: פריסת לוח המעגלים

כדי לבנות את המעגל, כדאי להתחיל במיקום השקעים ולאחר מכן להוסיף את הנגדים והקבלים. אנו נכסה את החיווט ביחד בשלב הבא.

השתמש בתמונה למעלה כמדריך, מקם את שקע ה- IC בן 40 הפינים, הפוך את הלוח ופשוט הלחם בשני סיכות פינתיות מנוגדות תחילה. אם השקע לא שוכב שטוח על הלוח, קל לתקן אותו על ידי פתרון של סיכה אחת או אחרת. כאשר זה בסדר, הלחם את השאר.

מקם את שני שקעי 12 פינים, ולאחר מכן הכנס את הארדואינו לתוכם בכדי להחזיק אותם אנכיים ויציבים במהלך הלחמה. שוב, הלחמה של שני סיכות בכל קצה תחילה תאפשר בדיקה לפני ההלחמה הסופית.

עבור שקע פלט השמע, השתמשתי במקדח קטן כדי להגדיל את חורי ה- PCB, מכיוון שתגי ההרכבה גדולים למדי.

שלב 4: חיווט

לאחר מיקום הרכיבים העיקריים, ניתן לחבר אותם לחלק האחורי של הלוח, בהתאם למעגל למעלה.

ניתן לחבר את רכיבי פלט השמע (R2, R3, C2, C3) וקבלים ניתוק (C1, C4) באמצעות חוט בעל ליבות מוצקות (או ניתוקים של מוליכי רכיבים). כעת ניתן לבצע את חיבורי הקרקע והחשמל מהארדואינו לשבב ה- PSG (חוטים אדומים ושחורים, בתמונה).

היציאות השונות של ה- Pro Micro מחוברות ל- AY-3-8910 כדלקמן (עיין במדריך החיבור להקצאת סיכות):

אות Arduino AY-3-8910 סיכה

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 שעון D9 22 (באמצעות R1, 75 אוהם)

שלב 5: תכנות באמצעות ה- Arduino IDE

אם אתה חדש בארדואינו, אני ממליץ בחום לנסות את אחת מההדרכות הרבות על היסודות. מדריך החיבור של Sparkfun נותן פרטים מלאים. אתה יכול לבדוק שהתכנות הבסיסי פועל על ידי ביצוע ההדרכה "Blinkies". Arduinos יכול להיות קצת מסובך לשכנע למצב 'bootloader' (שבו אתה יכול לטעון סקיצות חדשות), כך שקצת תרגול עם דוגמה פשוטה הוא שימושי.

ברגע שאתה שמח, הורד את הקובץ chiptunes.ino המצורף לדף זה, ובנה והעלה אותו. (גיליתי ששימוש בסוג הלוח "Arduino/Genuino Micro" מתאים לסקיצה זו, אם ברצונך לדלג על התקנת תמיכת הלוח Sparkfun).

כמו כן, שים לב שאם אתה משתמש ב- Mac, יהיה עליך לשנות את ההגדרה "יציאה" לאחר שתטען את הסקיצה בפעם הראשונה. עם ארדואינו 'ריק' (או שימוש בסקיצה Blinky) הוא יופיע כמשהו /dev/cu.usbmodemXXXX, כפי שמוצג בתמונה למעלה. כאשר התקן ה- USB MIDI פעיל (בשימוש בסקיצה chiptunes.ino) הוא יהיה /dev/cu.usbmodemMID1.

שלב 6: בדיקה ושימוש בסינת '

לאחר שתכנת את Arduino, תחנת העבודה שלך אמורה לזהות אותה אוטומטית כמכשיר USB MIDI. הוא יופיע בשם 'Arduino Micro' - אתה אמור להיות מסוגל לראות זאת במנהל ההתקנים ב- Windows, או באפליקציית "מידע המערכת" ב- Mac OS.

ב- Mac, תוכל להשתמש באפליקציית התקנת Audio MIDI להפעלת בדיקה בסיסית. הפעל את האפליקציה ולאחר מכן בחר חלון -> הצג MIDI Studio. זה יביא את חלון MIDI Studio - כל ממשקי ה- MIDI שלך יופיעו בסידור מעט אקראי - שיכלול בתקווה את מכשיר 'Arduino Micro'. אם תלחץ על הסמל 'הגדרת בדיקה' בסרגל הכלים ולאחר מכן לחץ על החץ למטה (ראה תמונה) במכשיר ה- Arduino Micro, האפליקציה תשלח תווי MIDI לסינתר. (אלה אינם מכוונים במיוחד!) הסינתור אמור להשמיע כמה צלילים אקראיים בשלב זה.

לאחר מכן תוכל להוסיף 'Arduino Micro' כמכשיר פלט להגדרת ה- MIDI של תחנת העבודה הדיגיטלית שלך, ולהתחיל לשחק!

• הסינתר מגיב בערוצי MIDI 1 עד 4. לכל ערוץ יש צליל אחר (ובכן, מעטפת ווליום שונה).
• הערות MIDI בין 24 ל- 96 (C1-C7) מתקבלות; התעלמות מחוץ לטווח זה מתעלמות.

• ערוץ MIDI 10 מנגן צלילי תופים. שימו לב למספרים בין 35 ל -50 (ראו

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

• ישנם שלושה ערוצי קול ב- AY-3-8910. קושחת הסינתר מנסה לנגן את הפתק שנשלח לאחרונה, תוך שמירה על התווים הגבוהים והנמוכים ביותר המבוקשים כרגע. תווים אחרים (בדרך כלל תווי האמצע באקורד) נחתכים במידת הצורך.

וזהו בערך. תעשה חיים!

שלב 7: הערות שוליים

לגבי מנגינת ההדגמה

מנגינת ההדגמה - אריה מלכת הלילה המפורסמת של מוצרט - נוצרה במהירות סבירה מתוך קובץ MIDI שמצאתי באינטרנט (https://www.midiworld.com/mozart.htm). מישהו אחר עשה את כל העבודה הקשה!

אני משתמש ב- Presonus Studio One ב- Mac, וקובץ ה- MIDI יובא לארבעה רצועות נפרדות. נדרשה כמות קטנה של עריכה כאשר תווי הליווי גבוהים יותר מהמנגינה הראשית, וכדי להסיר חלק מהתקלות המתנגדות יותר בין התווים.

האודיו שאתה שומע בקליפ הוא ישר מהסינתר, עם נגיעה של EQ ורוויה כדי להעניק לו תחושה של "מכונת ארקייד" נמוכה.