اردوينو MIDI Chiptune Synthesizer: 7 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

استرجع متعة موسيقى ألعاب الكمبيوتر المبكرة باستخدام جهاز توليف صوتي أصلي من 8 بت ، والذي يمكنك التحكم فيه عبر MIDI من أي برنامج DAW حديث.

تستخدم هذه الدائرة البسيطة Arduino لتشغيل شريحة مولد صوت قابلة للبرمجة AY-3-8910 (أو إحدى نسخها العديدة) لإعادة إنشاء صوت الثمانينيات. على عكس التصميمات العديدة التي تحتاج إلى برامج متخصصة لتحرير الموسيقى ، يبدو هذا وكأنه جهاز USB MIDI قياسي. يحتوي آلة النطق على خوارزمية ذكية تحاول تشغيل النوتات الموسيقية الأكثر صلة بالموضوع ؛ في كثير من الحالات ، يمكنك رمي ملفات MIDI غير المحررة مباشرة عليها وسيظهر اللحن مباشرة. يجب أن تكون التكلفة الإجمالية حوالي 20 جنيهًا إسترلينيًا.

الخطوة 1: الأشياء التي ستحتاجها

قائمة الأجزاء الكاملة لهذا ، كما ترى في الصور ، هي كما يلي:

• استنساخ Sparkfun Pro Micro (خيار 5V ، 16MHz). لقد استخدمت هذا على أمازون.
• رقاقة ياماها YM2149F PSG. حصلت على خاصتي من موقع ئي باي.
• مكثفات سيراميك 2 × 100nF
• 1 لكل مقاومات 75R و 1 K و 100 K (تصنيف 1/4 واط جيد).
• مكثف قرص السيراميك 4.7nF
• مكثف كهربائيا 1 فائق التوهج (تصنيف الجهد> 5 فولت).
• 40 دبوس 0.6 "DIP IC المقبس
• رؤوس 2 × 12 اتجاه 0.1 بوصة (هذا واحد من تكلفة النقرة)

• لوحة النماذج الأولية ، 3 "× 2" تقريبًا. اشتريت حزمة كبيرة من هذه ، مرة أخرى على أمازون.

• مقبس فونو جبل ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• سلك صلب مصغر (مثل هذا).

ستحتاج أيضًا إلى مكواة لحام ولحام وقواطع أسلاك وكماشة ومزيل أسلاك.

الخطوة الثانية: الأجزاء البديلة

رقائق مولد الصوت القابلة للبرمجة البديلة

YM2149 الذي استخدمته هو استنساخ للأدوات العامة الأصلية AY-3-8910 IC. (استخدم النموذج الأولي AY-3-8910 الذي اشتريته من eBay ، لكن اتضح أن مولد الضوضاء البيضاء لا يعمل. وجه حزين). يمكنك استخدام أي منهما لهذا المشروع دون أي تغييرات.

صنعت شركة General Instruments أيضًا متغيرات AY-3-8912 و AY-3-8913 ، والتي كانت نفس السيليكون داخل عبوات أصغر ، بدون بعض دبابيس الإدخال / الإخراج الإضافية. هذه الدبابيس ليست ضرورية لأي أغراض صوتية ، وهذا المشروع لا يستخدمها. يمكنك استخدام AY-3-8912 أو -8913 ، ما عليك سوى اتباع pinouts الموضحة أعلاه.

اردوينو البديل

"Pro Micro" الذي استخدمته هو نسخة من لوحة Sparkfun's Pro Micro. إذا لم تكن واثقًا من كود Arduino ، فمن الأفضل الالتزام بهذا ؛ إذا كنت سعيدًا بتكييف التصميم ، فستحتاج إلى المواصفات التالية

• جهاز ATmega 16u4 أو 32u4 (مطلوب للعمل كجهاز USB MIDI ؛ لا يمكن لـ ATmega 168 أو 328 القيام بذلك).
• تشغيل بجهد 5 فولت (يعمل AY-3-8910 بجهد 5 فولت) وسرعة ساعة تبلغ 16 ميجاهرتز.

• ما لا يقل عن 13 خط إدخال / إخراج رقمي.

  يجب توصيل منفذ دبوس PB5 (يتم استخدامه لإنشاء إشارة ساعة 1 ميجا هرتز). في Pro Micro ، يتم استخدام هذا كدبوس D9 I / O

تناسب كل من لوحات Arduino Leonardo و Micro الفاتورة ، على الرغم من أنني لم أجربها.

المكونات الأخرى

المقاومات والمكثفات المستخدمة هنا ليست خاصة بشكل خاص. يجب أن تعمل أي أجزاء من القيمة الصحيحة (تقريبًا).

الخطوة 3: وضع لوحة الدائرة

لبناء الدائرة ، من الأفضل البدء بوضع المقابس ، ثم إضافة المقاومات والمكثفات. سنغطي هذه الأسلاك معًا في الخطوة التالية.

باستخدام الصورة أعلاه كدليل ، ضع مقبس IC ذو 40 سنًا ، ثم اقلب اللوحة وقم بلحام اثنين من دبابيس الزاوية المتقابلة أولاً. إذا لم يكن المقبس مستلقًا على اللوحة ، فمن السهل إصلاحه عن طريق إعادة لحام دبوس واحد أو آخر. عندما يكون الأمر على ما يرام ، جندى الباقي.

ضع المقبسين المكونين من 12 دبوسًا ، ثم أدخل Arduino بداخلهما لتثبيتهما بشكل رأسي وثابت أثناء اللحام. مرة أخرى ، سيسمح لحام دبابيس في كل طرف أولاً بالفحص قبل اللحام النهائي.

بالنسبة لمقبس إخراج الصوت ، استخدمت مثقابًا صغيرًا لتوسيع ثقوب PCB ، حيث أن علامات التثبيت كبيرة نوعًا ما.

الخطوة 4: توصيل الأسلاك

بمجرد وضع المكونات الرئيسية ، يمكن توصيلها بالأسلاك في الجزء الخلفي من اللوحة ، باتباع الدائرة أعلاه.

يمكن توصيل مكونات خرج الصوت (R2 ، R3 ، C2 ، C3) ومكثفات الفصل (C1 ، C4) بسلك صلب (أو قطع وصلات توصيل المكونات). يمكن الآن إجراء التوصيلات الأرضية والطاقة من Arduino إلى شريحة PSG (الأسلاك الحمراء والسوداء ، في الصورة).

تم توصيل مخرجات Pro Micro المتنوعة بسلك يصل إلى AY-3-8910 على النحو التالي (انظر دليل التوصيل لتخصيصات الدبوس):

إشارة اردوينو AY-3-8910 دبوس

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 إعادة تعيين # SCLK / D15 23 CLOCK D9 22 (عبر R1 ، 75 أوم)

الخطوة 5: البرمجة باستخدام Arduino IDE

إذا كنت جديدًا في Arduino ، فإنني أوصي بشدة بتجربة أحد البرامج التعليمية العديدة حول الأساسيات. يعطي دليل ربط Sparkfun التفاصيل الكاملة. يمكنك التحقق من عمل البرمجة الأساسية باتباع البرنامج التعليمي "Blinkies". قد يكون من الصعب إقناع Arduinos في وضع "bootloader" (حيث يمكنك تحميل رسومات جديدة) ، لذا فإن القليل من التدريب مع مثال بسيط مفيد.

بمجرد أن تصبح سعيدًا ، قم بتنزيل ملف chiptunes.ino المرفق بهذه الصفحة ، وقم ببنائه وتحميله. (لقد وجدت أن استخدام نوع اللوحة "Arduino / Genuino Micro" لا بأس به لهذا الرسم التخطيطي ، إذا كنت تريد تخطي تثبيت دعم لوحة Sparkfun).

لاحظ أيضًا أنه إذا كنت تستخدم جهاز Mac ، فسيلزم تغيير إعداد "المنفذ" بمجرد تحميل المخطط لأول مرة. باستخدام Arduino "فارغ" (أو باستخدام رسم Blinky) سيظهر كشيء مثل /dev/cu.usbmodemXXXX ، كما هو موضح في الصورة أعلاه. عندما يكون جهاز USB MIDI نشطًا (كما هو مستخدم في رسم chiptunes.ino) سيكون /dev/cu.usbmodemMID1.

الخطوة 6: اختبار واستخدام المركب

بمجرد برمجة Arduino ، يجب أن تتعرف عليه محطة العمل تلقائيًا كجهاز USB MIDI. سيظهر باسم "Arduino Micro" - يجب أن تكون قادرًا على رؤية ذلك في إدارة الأجهزة في Windows ، أو في تطبيق "معلومات النظام" في نظام التشغيل Mac OS.

على جهاز Mac ، يمكنك استخدام تطبيق Audio MIDI Setup لتشغيل اختبار أساسي. ابدأ التطبيق ، ثم اختر Window -> Show MIDI Studio. سيؤدي هذا إلى إظهار نافذة MIDI Studio - ستظهر جميع واجهات MIDI بترتيب عشوائي قليلاً - والتي نأمل أن تتضمن جهاز "Arduino Micro". إذا قمت بالنقر فوق رمز "اختبار الإعداد" في شريط الأدوات ، ثم النقر فوق السهم لأسفل (انظر الصورة) على جهاز Arduino Micro ، فسيرسل التطبيق ملاحظات MIDI إلى جهاز المزج. (هذه ليست مضبوطة بشكل خاص!) يجب أن يصدر التوليف بعض الأصوات العشوائية في هذه المرحلة.

يمكنك بعد ذلك إضافة "Arduino Micro" كجهاز إخراج إلى إعداد MIDI الخاص بمحطة عمل الصوت الرقمي ، والبدء في اللعب!

• يستجيب الموالفة على قنوات MIDI من 1 إلى 4. ولكل قناة صوت مختلف (حسنًا ، غلاف صوت مختلف).
• يتم قبول ملاحظات MIDI بين 24 و 96 (C1-C7) ؛ يتم تجاهل الملاحظات خارج هذا النطاق.

• قناة MIDI 10 تلعب أصوات الطبل. أرقام الملاحظات بين 35 و 50 (انظر

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

• توجد ثلاث قنوات صوتية على AY-3-8910. يحاول البرنامج الثابت للمزامنة تشغيل أحدث ملاحظة مرسلة ، مع الاحتفاظ بأعلى وأدنى الملاحظات المطلوبة حاليًا قيد التشغيل. يتم قطع الملاحظات الأخرى (عادة ما تكون النوتات الوسطى في الوتر) إذا لزم الأمر.

وهذا كل ما في الأمر. استمتع!

الخطوة 7: الحواشي

حول اللحن التجريبي

تم إنشاء النغمة التجريبية - أغنية Mozart الشهيرة Queen Of The Night - بسرعة معقولة من ملف MIDI وجدته على الإنترنت (https://www.midiworld.com/mozart.htm). شخص آخر قام بكل العمل الشاق!

أنا أستخدم Presonus Studio One على جهاز Mac ، وتم استيراد ملف MIDI إلى أربعة مسارات منفصلة. كانت هناك حاجة إلى قدر ضئيل من التحرير حيث تكون النغمات المصاحبة أعلى من اللحن الرئيسي ، ولإزالة بعض الخلل غير المرغوب فيه بين النغمات.

الصوت الذي تسمعه في المقطع مباشرة من الموالفة ، بلمسة من المعادل والتشبع لمنحها قليلاً من إحساس منخفض "آلة الآركيد".