Music Synthesizer Berdasarkan DE0-Nano-SoC: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Penyintesis Muzik

Penyusun muzik ini cukup mudah: anda hanya perlu meniup, menyanyi, atau bahkan memainkan muzik di hadapan mikrofon, dan suaranya akan dimodulasi dan dihantar melalui pembesar suara. Spektrumnya juga akan muncul di paparan LCD. Music Synthesizer terdapat dalam dua versi: anda boleh memilih untuk menerapkannya pada PCB, atau jika anda tidak dapat, Breadboard sederhana akan dilakukan.

Langkah 1: Bahan yang Diperlukan dan Cadangan

Untuk melaksanakan sistem ini, anda memerlukan perkara berikut:

• papan DE0-Nano-SoC
• Paparan LCD LT24 dari Terasic
• mikrofon electret
• pembesar suara dua wayar asas (tanah dan bekalan)
• wayar Ethernet
• PCB atau papan roti
• besi pematerian dan pengukir PCB, jika anda memutuskan untuk menggunakan synthesizer pada PCB
• bateri dan penyambung USBnya (opsional)
• unit penguat kuasa LM386
• Penukar Digital / Analog MCP4821
• Penukar Voltan Kapasitor Beralih LT1054
• Reulator laras LM317
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• a TL082 OPA (DIP-8)
• transistor 2N5432
• dioda 1N4148
• 17 10 µF kapasitor terpolarisasi
• kapasitor 1µF
• 5 kapasitor 100nF
• kapasitor 680nF
• kapasitor 100 µF
• kapasitor 2.2 µF
• kapasitor terpolarisasi 1000 + µF (4400 misalnya)
• kapasitor terpolarisasi 220 µF
• kapasitor 0.05 µF
• Perintang 4 100 Ohms
• 1 perintang 2.2kOhms
• 1 perintang 10kOhms
• 1 470 perintang Ohms
• 1 pelawat 1.8kOhms
• 1 perintang 1MOhm
• Perintang 1 150 Ohm
• 4 1500 Ohm perintang

Perlu diingat bahawa anda mungkin memerlukan lebih banyak komponen daripada yang dijangkakan.

Kami juga sangat mengesyorkan untuk memiliki pengetahuan asas dalam elektronik dan reka bentuk SoC sebelum memulakan projek ini

Langkah 2: Lembaga Perolehan

Sekarang setelah anda mendapat semua yang anda perlukan, mulakan dengan membuat papan pemerolehan. Mikrofon mengumpulkan bunyi yang berdekatan, kemudian isyarat disaring oleh penapis lorong rendah untuk mengambil sampelnya (dan dengan itu menghormati teorema Shannon) sebelum dikuatkan dan akhirnya dirakam oleh DE0.

Sekiranya anda biasa dengan Perisian Reka Bentuk Altium dan mempunyai akses ke pengukir PCB, anda hanya perlu membuat semula skema yang ditunjukkan pada gambar di atas, dan letakkan komponen seperti yang kami lakukan pada gambar kedua. Jika tidak, anda boleh membuat litar ini di papan roti.

Dalam kedua kes tersebut, nilai-nilai perintang, jelas diberikan dalam Ohms, dan nilai-nilai kapasitor, yang diberikan dalam Farads, adalah seperti berikut:

• R4: 2.2k
• R5: 10k
• R6 dan R7: 100
• R3: 470
• R1 dan R2: 18 (perintang ini digunakan untuk menyesuaikan voltan keluaran yang seharusnya 2V sehingga nilai ini mungkin sedikit berbeza untuk anda)
• R8: 1.8k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 dan R15: 1.5k
• Dis1: 2.2µ
• Dis2: 100µ
• 3 Dis: 100n
• Dis4: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• Dec15: + 1000µ (misalnya 4400)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 dan C4: 100n
• C5: 1µ

Kami sudah selesai dengan papan pemerolehan!

Langkah 3: Papan Keluaran Audio

Mampu merakam suara memang hebat, tetapi dapat menghasilkannya lebih baik lagi! Oleh itu, anda memerlukan papan output audio, yang hanya terdiri daripada penukar digital / analog, penapis pelicin, penguat kuasa dan pembesar suara.

Sudah tentu, anda masih boleh menghasilkan semula litar pada PCB (dan meletakkan komponen seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua) atau di papan roti. Dalam kedua kes, berikut adalah nilai untuk kapasitor dan perintang:

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

Kami sudah selesai dengan output audio, jadi mari beralih ke perisian!

Langkah 4: Projek Quartus

Untuk memastikan semuanya menjadi sederhana, kami memutuskan untuk memulakan dari projek "my-hps-fpga pertama" yang disediakan dalam CD-ROM yang disertakan dengan DE0-Nano-SoC. Yang perlu anda buat hanyalah membuka projek ini dan melancarkan "Platform Designer" atau "Qsys" dari bar alat, dan menghasilkan semula projek di atas. Kemudian, hasilkan reka bentuk dan susun dengan Qsys (lihat demonstrasi untuk maklumat lebih lanjut).

Langkah 5: Nikmati

Setelah fail HDL dihasilkan, anda hanya perlu melancarkan projek Quartus. Oleh itu, pasangkan kabel USB ke penyambung USB (JTAG) DE0-Nano-Soc. Kemudian, pilih Tools> Programming on Quartus. Klik pada Auto Detect, kemudian pilih pilihan kedua. Selepas itu, klik peranti FPGA (yang kedua), kemudian "Ubah fail" dan pilih fail.sof yang dihasilkan sebelumnya. Akhirnya, klik papan semak "Program / Konfigurasi" dan klik butang "Mula" untuk melancarkan fail.

Akhirnya, muat naik kod C berikut ke dalam memori DE0. Untuk tujuan itu, pasang Putty pada PC (Linux), pautkan papan kepadanya melalui sambungan Ethernet dan dengan memasukkan kabel USB ke penyambung USB (UART) DE0. Lancarkan dan konfigurasikan Putty dengan kadar baud 115200, tanpa paritas, satu bit berhenti dan tanpa tetapan kawalan aliran. Selepas itu, tekan alamat IPv4 tetap ke port Ethernet PC anda, masukkan "root" pada shell Putty, kemudian "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" dan "kata laluan" diikuti dengan kata laluan. Buka shell pada PC anda, pergi ke repositori projek, dan masukkan "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Akhirnya, pada shell Putty, masukkan "./myfirsthpsfpga". Selamat mencuba!