Musikksyntese basert på DE0-Nano-SoC: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Musikksyntese

Denne musikksynteseren er ganske enkel: du må bare blåse, synge eller til og med spille musikk foran mikrofonen, og lyden blir modulert og sendt gjennom høyttaleren. Dens spesifikasjon vil også vises på LCD -skjermen. Music Synthesizer finnes i to versjoner: du kan velge å implementere den på en PCB, eller hvis du ikke kan, vil et enkelt Breadboard gjøre.

Trinn 1: Nødvendig materiale og anbefalinger

For å implementere dette systemet trenger du følgende:

• et DE0-Nano-SoC-kort
• en LT24 LCD -skjerm fra Terasic
• en elektret mikrofon
• en grunnleggende to-leders (jord og forsyning) høyttaler
• en Ethernet -ledning
• en PCB eller et brødbrett
• et loddejern og en PCB -graver, hvis du bestemmer deg for å implementere synthesizeren på en PCB
• et batteri og USB -kontakten (tilleggsutstyr)
• en LM386 effektforsterker
• en MCP4821 digital/analog omformer
• en LT1054 switched-kondensator spenningskonverter
• en LM317 justerbar reulator
• 7 TL081 OPAer (DIP-8)
• en TL082 OPA (DIP-8)
• en 2N5432 transistor
• en 1N4148 diode
• 17 10 µF polariserte kondensatorer
• en 1µF kondensator
• 5 100nF kondensatorer
• en kondensator på 680nF
• en 100 µF kondensator
• en 2,2 µF kondensator
• en 1000+µF polarisert kondensator (for eksempel 4400)
• en 220 µF polarisert kondensator
• en 0,05 µF kondensator
• 4 100 Ohm motstander
• 1 2,2 kOhm motstand
• 1 10kOhms motstand
• 1 470 Ohm motstand
• 1 1.8kOhms resitor
• 1 1MOhm motstand
• 1150 Ohm motstand
• 4 1500 Ohm motstand

Vær oppmerksom på at du kan trenge flere komponenter enn forventet.

Vi anbefaler også på det sterkeste å ha grunnleggende kunnskap om elektronikk og SoC -design før du starter dette prosjektet

Trinn 2: Anskaffelsesstyret

Nå som du har alt du trenger, la oss starte med å lage oppkjøpstavlen. Mikrofonen samler lyder i nærheten, deretter filtreres signalet av et lavpassfilter for å prøve det (og dermed respektere Shannon-setningen) før det forsterkes og til slutt blir spilt inn av DE0.

Hvis du er kjent med Altium Design Software og har tilgang til en PCB -graver, må du bare gjengi skjematikken som vises på bildet ovenfor, og plassere komponentene som vi gjorde på det andre bildet. Ellers kan du bare gjenskape denne kretsen på et brødbrett.

I begge tilfeller er verdiene til motstandene, åpenbart gitt i Ohms, og verdiene til kondensatorene gitt i Farads, som følger:

• R4: 2,2k
• R5: 10k
• R6 og R7: 100
• R3: 470
• R1 og R2: 18 (disse motstandene brukes til å justere utgangsspenningen som skal være 2V, så disse verdiene kan være litt forskjellige for deg)
• R8: 1,8k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 og R15: 1,5k
• 1. des: 2,2 µ
• 2. desember: 100µ
• 3. des: 100n
• 4. desember: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• 15. desember: +1000µ (for eksempel 4400)
• C1: 10 µ
• C2: 1 µ
• C3 og C4: 100n
• C5: 1 µ

Vi er ferdige med oppkjøpstavlen!

Trinn 3: Lydutgangskort

Å kunne spille inn lyder er flott, men å kunne gjengi dem er enda bedre! Dermed trenger du et lydutgangskort, ganske enkelt bestående av en digital/analog omformer, et utjevningsfilter, en effektforsterker og en høyttaler.

Selvfølgelig kan du fremdeles kopiere kretsen på en PCB (og plassere komponentene som vist på det andre bildet) eller på et brødbrett. I begge tilfeller er her verdiene for både kondensatorene og motstandene:

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

Vi er ferdige med lydutgangen, så la oss gå til programvaren!

Trinn 4: Quartus -prosjektet

For å holde ting enkelt, bestemte vi oss for å starte fra "mitt første hps-fpga" -prosjektet som ble levert på CD-platen som fulgte med DE0-Nano-SoC. Alt du trenger å gjøre er å åpne dette prosjektet og starte "Platform Designer" eller "Qsys" fra verktøylinjen, og reprodusere prosjektet ovenfor. Deretter genererer du designet og kompilerer med Qsys (se demonstrasjonene for flere detaljer).

Trinn 5: Kos deg

Nå som HDL -filene er generert, trenger du bare å starte Quartus -prosjektet. For dette formålet, koble USB-kabelen til USB-kontakten (JTAG) på DE0-Nano-Soc. Velg deretter Verktøy> Programmering på Quartus. Klikk på Auto Detect, og velg deretter det andre alternativet. Deretter klikker du på FPGA -enheten (den andre), deretter "Endre fil" og velger.sof -filen som ble generert tidligere. Til slutt klikker du på "Program/Configure" -tavlen og klikker på "Start" -knappen for å starte filen.

Last til slutt opp følgende C -kode til DE0 -minnet. For dette formålet, installere Putty på en PC (Linux), koble kortet til det via en Ethernet -tilkobling og ved å koble USB -kabelen til USB -kontakten (UART) på DE0. Start og konfigurer Putty med en baudhastighet på 115200, ingen paritet, ett bitstopp og ingen strømningskontrollinnstillinger. Tving deretter en fast IPv4 -adresse til PC -Ethernet -porten, skriv inn "root" på Putty shell, deretter "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" og "passord" etterfulgt av et passord. Åpne et skall på PC -en, gå til prosjektlageret og skriv inn "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/". Til slutt, på Putty -skallet, skriv inn "./myfirsthpsfpga". Nyt !