Syntezator muzyczny oparty na DE0-Nano-SoC: 5 kroków (ze zdjęciami)
Syntezator muzyczny oparty na DE0-Nano-SoC: 5 kroków (ze zdjęciami)

Spisu treści:

Anonim
Syntezator muzyczny oparty na DE0-Nano-SoC
Syntezator muzyczny oparty na DE0-Nano-SoC

Syntezator muzyki

Ten syntezator muzyczny jest dość prosty: wystarczy dmuchać, śpiewać, a nawet odtwarzać muzykę przed mikrofonem, a dźwięk będzie modulowany i przesyłany przez głośnik. Jego widmo pojawi się również na wyświetlaczu LCD. Syntezator muzyczny występuje w dwóch wersjach: możesz zaimplementować go na płytce drukowanej, a jeśli nie możesz, wystarczy zwykła płytka do krojenia chleba.

Krok 1: Potrzebne materiały i zalecenia

Potrzebne materiały i zalecenia
Potrzebne materiały i zalecenia
Potrzebne materiały i zalecenia
Potrzebne materiały i zalecenia
Potrzebne materiały i zalecenia
Potrzebne materiały i zalecenia

Do wdrożenia tego systemu potrzebne będą:

  • płytka DE0-Nano-SoC
  • Wyświetlacz LCD LT24 firmy Terasic
  • mikrofon elektretowy
  • podstawowy głośnik dwuprzewodowy (masa i zasilanie)
  • przewód Ethernet
  • płytka drukowana lub płytka stykowa
  • lutownica i grawer PCB, jeśli zdecydujesz się zaimplementować syntezator na PCB
  • bateria i jej złącze USB (opcjonalnie)
  • wzmacniacz mocy LM386;
  • konwerter cyfrowo-analogowy MCP4821
  • Konwerter napięcia LT1054 z przełączanym kondensatorem
  • Regulowany reulator LM317
  • 7 OPA TL081 (DIP-8)
  • OPA TL082 (DIP-8)
  • tranzystor 2N5432
  • dioda 1N4148
  • 17 10 µF spolaryzowanych kondensatorów
  • kondensator 1µF
  • 5 kondensatorów 100nF
  • kondensator 680nF
  • kondensator 100 µF
  • kondensator 2,2 µF
  • kondensator spolaryzowany 1000+µF (na przykład 4400)
  • kondensator spolaryzowany 220 µF
  • kondensator 0,05 µF
  • 4 rezystory 100 Ohm
  • 1 rezystor 2,2 kOhm
  • 1 rezystor 10kOhm
  • Rezystor 1 470 omów
  • 1 rezystor 1,8 kOhm
  • 1 rezystor 1MOhm
  • 1 rezystor 150 Ohm
  • Rezystor 4 1500 Ohm

Pamiętaj, że możesz potrzebować więcej komponentów niż oczekiwano.

Zalecamy również posiadanie podstawowej wiedzy z zakresu elektroniki i projektowania SoC przed rozpoczęciem tego projektu

Krok 2: Rada ds. Akwizycji

Rada ds. Akwizycji
Rada ds. Akwizycji
Rada ds. Akwizycji
Rada ds. Akwizycji

Teraz, gdy masz już wszystko, czego potrzebujesz, zacznijmy od wykonania tablicy akwizycji. Mikrofon zbiera pobliskie dźwięki, następnie sygnał jest filtrowany przez filtr dolnoprzepustowy w celu jego samplowania (a tym samym respektowania twierdzenia Shannona), zanim zostanie wzmocniony i ostatecznie zarejestrowany przez DE0.

Jeśli znasz Altium Design Software i masz dostęp do grawera PCB, wystarczy odtworzyć schemat pokazany na powyższym obrazku i umieścić komponenty tak, jak to zrobiliśmy na drugim obrazku. W przeciwnym razie możesz po prostu odtworzyć ten obwód na płytce prototypowej.

W obu przypadkach wartości rezystorów, oczywiście podane w omach, a wartości kondensatorów podane w faradach, są następujące:

  • R4: 2,2k
  • R5: 10k
  • R6 i R7: 100
  • R3: 470
  • R1 i R2: 18 (rezystory te służą do regulacji napięcia wyjściowego, które powinno wynosić 2V, więc te wartości mogą się nieznacznie różnić dla Ciebie)
  • R8: 1,8k
  • R9: 1M
  • R10: 150
  • R11, R12, R14 i R15: 1,5k
  • Grudzień1: 2,2µ
  • Grudzień2: 100µ
  • 3 grudnia: 100n
  • Grudzień4: 1µ
  • Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
  • 15 grudnia: +1000µ (na przykład 4400)
  • C1: 10µ
  • C2: 1µ
  • C3 i C4: 100n
  • C5: 1µ

Skończyliśmy z tablicą akwizycyjną!

Krok 3: Płyta wyjścia audio

Płyta wyjścia audio
Płyta wyjścia audio
Płyta wyjścia audio
Płyta wyjścia audio

Możliwość nagrywania dźwięków jest świetna, ale możliwość ich odtwarzania jest jeszcze lepsza! Tak więc będziesz potrzebować płyty wyjściowej audio, składającej się po prostu z przetwornika cyfrowo-analogowego, filtra wygładzającego, wzmacniacza mocy i głośnika.

Oczywiście nadal można odtworzyć obwód na płytce drukowanej (i umieścić komponenty, jak pokazano na drugim obrazku) lub na płytce stykowej. W obu przypadkach podajemy wartości zarówno dla kondensatorów, jak i rezystorów:

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

Skończyliśmy z wyjściem audio, więc przejdźmy do oprogramowania!

Krok 4: Projekt Quartus

Aby uprościć sprawę, zdecydowaliśmy się zacząć od projektu "mój pierwszy hps-fpga" dostarczonego na płycie CD-ROM dołączonej do DE0-Nano-SoC. Wszystko, co musisz zrobić, to otworzyć ten projekt i uruchomić „Platform Designer” lub „Qsys” z paska narzędzi i odtworzyć powyższy projekt. Następnie wygeneruj projekt i skompiluj go za pomocą Qsys (więcej szczegółów znajdziesz w demonstracjach).

Krok 5: Ciesz się

Po wygenerowaniu plików HDL wystarczy uruchomić projekt Quartus. W tym celu podłącz kabel USB do złącza USB (JTAG) DE0-Nano-Soc. Następnie wybierz Narzędzia > Programowanie w Quartus. Kliknij Automatyczne wykrywanie, a następnie wybierz drugą opcję. Następnie kliknij urządzenie FPGA (drugie), następnie „Zmień plik” i wybierz wcześniej wygenerowany plik.sof. Na koniec kliknij pole wyboru "Programuj/Konfiguruj" i kliknij przycisk "Start", aby uruchomić plik.

Na koniec wgraj następujący kod C do pamięci DE0. W tym celu zainstaluj Putty na komputerze PC (Linux), połącz z nim płytkę za pomocą połączenia Ethernet i podłączając kabel USB do złącza USB (UART) DE0. Uruchom i skonfiguruj Putty z szybkością transmisji 115200, bez parzystości, jednobitowym zatrzymaniem i bez ustawień kontroli przepływu. Następnie wymuś stały adres IPv4 na porcie Ethernet swojego komputera, wpisz „root” w powłoce Putty, następnie „ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX” i „hasło”, a następnie hasło. Otwórz powłokę na swoim komputerze, przejdź do repozytorium projektu i wpisz „scp myfirstpsfpga [email protected]. XXX. XXX:~/”. W końcu w powłoce Putty wpisz "./myfirstpsfpga". Cieszyć się !