Glazbeni sintetizator temeljen na DE0-Nano-SoC: 5 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Glazbeni sintetizator

Ovaj glazbeni sintisajzer prilično je jednostavan: samo morate puhati, pjevati ili čak puštati glazbu ispred mikrofona, a zvuk će biti moduliran i poslan kroz zvučnik. Njegov spektar pojavit će se i na LCD zaslonu. Glazbeni sintetizator postoji u dvije verzije: možete ga implementirati na PCB, a ako ne možete, poslužit će jednostavna Breadboard.

Korak 1: Potreban materijal i preporuke

Za implementaciju ovog sustava trebat će vam sljedeće:

• ploča DE0-Nano-SoC
• LCD zaslon LT24 tvrtke Terasic
• elektronski mikrofon
• osnovni dvožični (uzemljenje i napajanje) zvučnik
• Ethernet žica
• PCB -a ili matične ploče
• lemilicu i graver za PCB, ako odlučite implementirati sintisajzer na PCB
• bateriju i njen USB priključak (opcija)
• jedinica pojačala snage LM386
• digitalno/analogni pretvarač MCP4821
• pretvarač napona s komutiranim kondenzatorom LT1054
• podesivi reulator LM317
• 7 OPL-ova TL081 (DIP-8)
• a TL082 OPA (DIP-8)
• tranzistor 2N5432
• dioda 1N4148
• 17 polariziranih kondenzatora od 10 µF
• kondenzator od 1 μF
• 5 100nF kondenzatora
• kondenzator od 680 nF
• kondenzator od 100 µF
• kondenzator od 2,2 µF
• polarizirani kondenzator od 1000+µF (na primjer 4400)
• polarizirani kondenzator od 220 µF
• kondenzator od 0,05 µF
• 4 otpornika od 100 ohma
• 1 otpornik od 2.2kOhms
• 1 otpornik od 10 kOhms
• 1 470 Ohm otpornik
• 1 rezistor od 1,8 kOhms
• 1 1MOhm otpornik
• Otpornik od 1 150 Ohma
• 4 otpornik od 1500 Ohma

Imajte na umu da će vam možda trebati više komponenti nego što se očekivalo.

Također preporučujemo posjedovanje osnovnih znanja o elektronici i SoC dizajnu prije početka ovog projekta

Korak 2: Odbor za akviziciju

Sada kada imate sve što vam je potrebno, počnimo s izradom ploče za akviziciju. Mikrofon prikuplja zvukove u blizini, zatim se signal filtrira niskopropusnim filtrom kako bi se uzorkovao (i tako poštivao Shannonov teorem) prije nego što se pojača i napokon ga zabilježi DE0.

Ako ste upoznati s programom Altium Design Software i imate pristup graviraču PCB -a, samo morate reproducirati shemu prikazanu na gornjoj slici i postaviti komponente kao što smo to učinili na drugoj slici. U suprotnom, možete jednostavno ponovno stvoriti ovaj krug na ploči.

U oba slučaja vrijednosti otpornika, očito dane u Ohmima, i vrijednosti kondenzatora, dane u Faradsu, su sljedeće:

• R4: 2,2 k
• R5: 10 tisuća
• R6 i R7: 100
• R3: 470
• R1 i R2: 18 (ovi se otpornici koriste za podešavanje izlaznog napona koji bi trebao biti 2 V tako da se te vrijednosti mogu malo razlikovati za vas)
• R8: 1,8 k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 i R15: 1,5 k
• Dec1: 2.2µ
• Dec2: 100µ
• 3. prosinca: 100 n
• Prosinac 4: 1µ
• 5. prosinca, 6. prosinca, 7. prosinca, 8. prosinca, 9. prosinca, 10. prosinca, 11. prosinca, 12. prosinca, 13. prosinca, 14. prosinca 14: 1µ
• Prosinca 15: +1000µ (4400 na primjer)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 i C4: 100n
• C5: 1µ

Završili smo s akvizicijskom pločom!

Korak 3: Izlazna ploča za audio

Snimiti zvukove je sjajno, ali biti u mogućnosti reproducirati ih je još bolje! Dakle, trebat će vam audio izlazna ploča koja se jednostavno sastoji od digitalno/analognog pretvarača, zaglađujućeg filtera, pojačala snage i zvučnika.

Naravno, još uvijek možete reproducirati krug na PCB -u (i postaviti komponente kao što je prikazano na drugoj slici) ili na ploči. U oba slučaja evo vrijednosti i za kondenzatore i za otpornike:

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

Završili smo s audio izlazom, pa prijeđimo na softver!

Korak 4: Quartus projekt

Kako bismo pojednostavili stvari, odlučili smo krenuti od projekta "my first-hps-fpga" koji se nalazi na CD-ROM-u uključenom u DE0-Nano-SoC. Sve što trebate učiniti je otvoriti ovaj projekt i pokrenuti "Platform Designer" ili "Qsys" s alatne trake te reproducirati gornji projekt. Zatim generirajte dizajn i kompajlirajte s Qsys -om (za više detalja pogledajte demonstracije).

Korak 5: Uživajte

Sada kada su HDL datoteke generirane, samo trebate pokrenuti Quartus projekt. U tu svrhu priključite USB kabel u USB konektor (JTAG) DE0-Nano-Soc. Zatim odaberite Alati> Programiranje na Quartusu. Pritisnite Auto Detect, a zatim odaberite drugu opciju. Nakon toga kliknite FPGA uređaj (drugi), zatim "Promijeni datoteku" i odaberite datoteku.sof koja je prethodno generirana. Na kraju kliknite kontrolnu ploču "Program/Configure" i kliknite gumb "Start" za pokretanje datoteke.

Na kraju, postavite sljedeći C kod u memoriju DE0. U tu svrhu instalirajte Putty na računalo (Linux), povežite ploču s njim putem Ethernet veze i priključivanjem USB kabela u USB priključak (UART) DE0. Pokrenite i konfigurirajte Putty s brzinom prijenosa od 115200, bez pariteta, jednim zaustavljanjem bita i bez postavki kontrole protoka. Nakon toga, prisilite fiksnu IPv4 adresu na Ethernet port vašeg računala, unesite "root" u ljusku Putty, zatim "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" i "lozinku" nakon čega slijedi lozinka. Otvorite ljusku na svom računalu, idite u spremište projekata i unesite "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/". Na kraju na ljusci Putty unesite "./myfirsthpsfpga". Uživati !