Music Synthesizer Batay sa DE0-Nano-SoC: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Synthesizer ng Musika

Ang synthesizer ng musika na ito ay medyo simple: kailangan mo lang pumutok, kumanta, o kahit magpatugtog ng musika sa harap ng mikropono, at ang tunog ay babaguhin at maipapadala sa pamamagitan ng speaker. Ang specctrum nito ay lilitaw din sa display ng LCD. Ang Music Synthesizer ay umiiral sa dalawang bersyon: maaari mong piliing ipatupad ito sa isang PCB, o kung hindi mo magawa, isang simpleng Breadboard ang gagawin.

Hakbang 1: Kailangan ng Materyal at Mga Rekomendasyon

Upang maipatupad ang sistemang ito, kakailanganin mo ang sumusunod:

• isang DE0-Nano-SoC board
• isang LT24 LCD Display mula sa Terasic
• isang electret microphone
• isang pangunahing dalawang-wires (ground at supply) na nagsasalita
• isang Ethernet wire
• isang PCB o isang breadboard
• isang soldering iron at isang PCB engraver, kung magpasya kang ipatupad ang synthesizer sa isang PCB
• isang baterya at ang konektor ng USB nito (opsyonal)
• isang LM386 power amplifier unit
• isang MCP4821 Digital / Analog Converter
• isang LT1054 Switched-Capacitor Voltage Converter
• isang LM317 Adjustable Reulator
• 7 TL081 OPAs (DIP-8)
• isang TL082 OPA (DIP-8)
• isang 2N5432 transistor
• isang 1N4148 diode
• 17 10 µF polarized capacitors
• isang 1µF capacitor
• 5 100nF capacitors
• isang 680nF capacitor
• isang 100 µF kapasitor
• isang 2.2 µF capacitor
• isang 1000 + µF polarized capacitor (4400 halimbawa)
• isang 220 µF polarized capacitor
• isang capacitor na 0.05 µF
• 4 100 Ohms resistors
• 1 2.2kOhms risistor
• 1 10kOhms risistor
• 1 470 Ohms risistor
• 1 1.8kOhms resitor
• 1 1MOhm risistor
• 1 150 Ohm risistor
• 4 1500 Ohm risistor

Mangyaring tandaan na maaaring kailanganin mo ng mas maraming mga sangkap kaysa sa inaasahan.

Masidhing inirerekumenda rin namin na magtaglay ng pangunahing kaalaman sa electronics at disenyo ng SoC bago simulan ang proyektong ito

Hakbang 2: Lupon ng Pagkuha

Ngayon na nakuha mo na ang lahat ng kailangan mo, magsimula tayo sa pamamagitan ng paggawa ng acquisition board. Kinokolekta ng mikropono ang mga kalapit na tunog, pagkatapos ang signal ay sinala ng isang low-pass filter upang mai-sample ito (at sa gayon igalang ang teoryang Shannon) bago ito pinalaki at sa wakas ay naitala ng DE0.

Kung pamilyar ka sa Altium Design Software at may access sa isang PCB engraver, kailangan mo lamang kopyahin ang eskematiko na ipinakita sa imahe sa itaas, at ilagay ang mga bahagi tulad ng ginawa namin sa pangalawang larawan. Kung hindi man, maaari mo lamang muling likhain ang circuit na ito sa isang breadboard.

Sa parehong mga kaso, ang mga halaga ng mga resistors, malinaw na ibinigay sa Ohms, at ang mga halaga ng mga capacitor, na ibinigay sa Farads, ay ang mga sumusunod:

• R4: 2.2k
• R5: 10k
• R6 at R7: 100
• R3: 470
• R1 at R2: 18 (ang mga resistors na ito ay ginagamit upang ayusin ang output boltahe na dapat ay 2V upang ang mga halagang ito ay maaaring bahagyang naiiba para sa iyo)
• R8: 1.8k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 at R15: 1.5k
• Dis1: 2.2µ
• Dis2: 100µ
• Dis3: 100n
• Dis4: 1µ
• Disyembre5, Dis6, Dis7, Dis8, Dis9, Dis10, Dis11, Dis12, Dis13, Dis14: 1µ
• Dis15: + 1000µ (4400 halimbawa)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 at C4: 100n
• C5: 1µ

Tapos na kami sa acquisition board!

Hakbang 3: Lupon ng Output ng Audio

Ang kakayahang mag-record ng mga tunog ay mahusay, ngunit ang kakayahang kopyahin ang mga ito ay mas mabuti pa! Sa gayon, kakailanganin mo ang isang audio output board, na binubuo lamang ng isang digital / analog converter, isang smoothing filter, isang power amplifier at isang speaker.

Siyempre, maaari mo pa ring kopyahin ang circuit sa isang PCB (at ilagay ang mga bahagi tulad ng ipinakita sa pangalawang imahe) o sa isang breadboard. Sa parehong mga kaso, narito ang mga halaga para sa parehong capacitor at resistors:

• R1 at R2: 100
• R3 at R4: mga wire
• R5: 10
• C1: 1µ
• C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100µ (polarized)
• C4 at C8: 100n
• C10: 0.05µ
• C11: 250µ

Tapos na kami sa audio output, kaya't lumipat tayo sa software!

Hakbang 4: Quartus Project

Upang mapanatili ang mga bagay na simple, nagpasya kaming magsimula mula sa "aking unang-hps-fpga" na proyekto na ibinigay sa CD-ROM na kasama sa DE0-Nano-SoC. Ang kailangan mo lang gawin ay buksan ang proyektong ito at ilunsad ang "Platform Designer" o "Qsys" mula sa mga tool bar, at kopyahin ang proyekto sa itaas. Pagkatapos, bumuo ng disenyo at mag-ipon sa Qsys (tingnan ang mga demonstrasyon para sa higit pang mga detalye).

Hakbang 5: Masiyahan

Ngayon na nabuo ang mga HDL file, kailangan mo lamang ilunsad ang proyekto ng Quartus. Pakayuhin ang hangarin na iyon, isaksak ang USB cable sa konektor ng USB (JTAG) ng DE0-Nano-Soc. Pagkatapos, piliin ang Mga Tool> Programming sa Quartus. Mag-click sa Auto Detect, pagkatapos ay piliin ang pangalawang pagpipilian. Pagkatapos, i-click ang FPGA aparato (ang pangalawa), pagkatapos ay "Baguhin ang file" at piliin ang.sof file na dating nabuo. Panghuli, i-click ang "Program / Configure" check board at i-click ang pindutang "Start" upang ilunsad ang file.

Panghuli, i-upload ang sumusunod na C code sa memorya ng DE0. Para sa hangaring iyon, i-install ang Putty sa isang PC (Linux), i-link ang board dito sa pamamagitan ng isang koneksyon sa Ethernet at sa pamamagitan ng pag-plug ng USB cable sa USB konektor (UART) ng DE0. Ilunsad at i-configure ang Putty gamit ang baud rate na 115200, walang pagkakapantay-pantay, isang bit na paghinto at walang mga setting ng control control. Pagkatapos, pilitin ang isang nakapirming IPv4 adress sa iyong PC Ethernet port, ipasok ang "root" sa Putty shell, pagkatapos ay ang "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" at "password" na sinusundan ng isang password. Magbukas ng isang shell sa iyong PC, pumunta sa repository ng proyekto, at ipasok ang "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Sa paglaon, sa Putty shell, ipasok ang "./myfirsthpsfpga". Mag-enjoy!