Hudobný syntetizátor založený na DE0-Nano-SoC: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Hudobný syntetizátor

Tento hudobný syntetizátor je celkom jednoduchý: stačí fúkať, spievať alebo dokonca prehrávať hudbu pred mikrofónom a zvuk sa bude modulovať a odosielať cez reproduktor. Jeho špecifikácia sa zobrazí aj na LCD displeji. Hudobný syntetizátor existuje v dvoch verziách: môžete sa rozhodnúť ho implementovať na dosku plošných spojov, alebo ak nemôžete, urobí to jednoduchý Breadboard.

Krok 1: Potrebný materiál a odporúčania

Na implementáciu tohto systému budete potrebovať:

• doska DE0-Nano-SoC
• LT24 LCD displej od Terasic
• elektretový mikrofón
• základný dvojvodičový (uzemňovací a napájací) reproduktor
• ethernetový drôt
• PCB alebo breadboard
• spájkovačka a rytec na DPS, ak sa rozhodnete implementovať syntetizátor na DPS
• batéria a jej konektor USB (voliteľné)
• zosilňovač LM386
• digitálny/analógový prevodník MCP4821
• prevodník napätia so spínaným kondenzátorom LT1054
• nastaviteľný regulátor LM317
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• TL082 OPA (DIP-8)
• tranzistor 2N5432
• dióda 1N4148
• 17 10 µF polarizované kondenzátory
• kondenzátor 1 µF
• 5 kondenzátorov 100nF
• kondenzátor 680nF
• kondenzátor 100 µF
• kondenzátor 2,2 µF
• polarizovaný kondenzátor 1000+µF (napríklad 4400)
• polarizovaný kondenzátor 220 µF
• kondenzátor 0,05 µF
• 4 100 ohmov odpory
• 1 odpor 2,2 kOhms
• 1 odpor 10 kOhms
• 1 470 ohmov odpor
• 1 rezistor 1,8 kOhms
• 1 1MOhm odpor
• Rezistor 1 150 ohmov
• Odpor 4 1500 Ohm

Majte na pamäti, že budete potrebovať viac komponentov, ako sa očakávalo.

Pred začatím tohto projektu tiež dôrazne odporúčame mať základné znalosti v oblasti elektroniky a dizajnu SoC

Krok 2: Akvizičná rada

Teraz, keď máte všetko, čo potrebujete, začnime výrobou akvizičnej dosky. Mikrofón zhromažďuje okolité zvuky, potom je signál filtrovaný dolnopriepustným filtrom, aby ho vzorkoval (a teda rešpektoval Shannonovu vetu) predtým, ako je zosilnený a nakoniec je zaznamenaný pomocou DE0.

Ak ste oboznámení s Altium Design Software a máte prístup k ryte na PCB, stačí reprodukovať schému zobrazenú na obrázku vyššie a umiestniť komponenty tak, ako sme to urobili na druhom obrázku. V opačnom prípade môžete tento obvod jednoducho obnoviť na doske.

V obidvoch prípadoch sú hodnoty rezistorov, očividne uvedené v Ohmoch, a hodnoty kondenzátorov uvedené vo Faradoch nasledujúce:

• R4: 2,2 tis
• R5: 10 tis
• R6 a R7: 100
• R3: 470
• R1 a R2: 18 (tieto odpory sa používajú na úpravu výstupného napätia, ktoré by malo byť 2V, takže tieto hodnoty sa pre vás môžu mierne líšiť)
• R8: 1,8 tis
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 a R15: 1,5k
• Dec1: 2,2 µ
• Dec2: 100 u
• 3. december: 100 n
• Dec4: 1 u
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1 µ
• Dec15: +1000 µ (napríklad 4400)
• C1: 10 u
• C2: 1 u
• C3 a C4: 100n
• C5: 1 u

S akvizičnou radou sme skončili!

Krok 3: Výstupná doska zvuku

Byť schopný nahrávať zvuky je úžasné, ale vedieť ich reprodukovať je ešte lepšie! Budete teda potrebovať zvukovú výstupnú dosku, ktorá sa jednoducho skladá z digitálneho/analógového prevodníka, vyhladzovacieho filtra, výkonového zosilňovača a reproduktora.

Obvod môžete samozrejme stále reprodukovať na doske plošných spojov (a umiestniť komponenty podľa druhého obrázku) alebo na doske. V oboch prípadoch sú tu uvedené hodnoty pre kondenzátory aj pre rezistory:

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

So zvukovým výstupom sme skončili, takže prejdeme k softvéru!

Krok 4: Projekt Quartus

Aby to nebolo jednoduché, rozhodli sme sa začať od projektu „my first-hps-fpga“, ktorý je súčasťou disku CD-ROM, ktorý je súčasťou balenia DE0-Nano-SoC. Jediné, čo musíte urobiť, je otvoriť tento projekt a z panela s nástrojmi spustiť „Platform Designer“alebo „Qsys“a projekt reprodukovať vyššie. Potom vygenerujte návrh a skompilovajte ho pomocou Qsys (ďalšie podrobnosti nájdete v ukážkach).

Krok 5: Užite si to

Teraz, keď sú generované súbory HDL, stačí spustiť projekt Quartus. Za týmto účelom zapojte kábel USB do konektora USB (JTAG) zariadenia DE0-Nano-Soc. Potom vyberte Nástroje> Programovanie na Quartuse. Kliknite na položku Automaticky zistiť a potom vyberte druhú možnosť. Potom kliknite na zariadenie FPGA (druhé), potom na „Zmeniť súbor“a vyberte predtým vygenerovaný súbor.sof. Nakoniec kliknite na začiarkavacie políčko „Program/Konfigurácia“a kliknutím na tlačidlo „Štart“spustite súbor.

Nakoniec nahrajte nasledujúci C kód do pamäte DE0. Za týmto účelom nainštalujte Putty na PC (Linux), prepojte s ním dosku pomocou ethernetového pripojenia a zapojením USB kábla do USB konektora (UART) v DE0. Spustite a nakonfigurujte Putty s prenosovou rýchlosťou 115200, bez parity, s jedným bitovým zastavením a bez nastavenia riadenia toku. Potom naneste pevnú adresu IPv4 na ethernetový port počítača, zadajte „root“do shellu Putty, potom „ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX“a „heslo“, za ktorým bude nasledovať heslo. Otvorte na počítači shell, prejdite do úložiska projektov a zadajte „scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/“. Nakoniec na škrupine Putty zadajte „./myfirsthpsfpga“. Užite si to !