Музикален синтезатор, базиран на DE0-Nano-SoC: 5 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Музикален синтезатор

Този музикален синтезатор е доста прост: просто трябва да духате, да пеете или дори да пускате музика пред микрофона, а звукът ще бъде модулиран и изпратен през високоговорителя. Неговият спектър също ще се появи на LCD дисплея. Музикалният синтезатор съществува в две версии: можете да изберете да го внедрите на печатна платка, или ако не можете, ще направи проста Breadboard.

Стъпка 1: Необходим материал и препоръки

За да внедрите тази система, ще ви трябва следното:

• платка DE0-Nano-SoC
• LCD дисплей LT24 от Terasic
• електретен микрофон
• основен двужилен високоговорител (заземяване и захранване)
• Ethernet проводник
• печатна платка или платка
• поялник и гравиране на печатни платки, ако решите да внедрите синтезатора на печатна платка
• батерия и нейния USB конектор (опция)
• усилвател на мощност LM386
• цифров/аналогов конвертор MCP4821
• преобразувател на напрежение с комутиран кондензатор LT1054
• регулируем релатор LM317
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• a TL082 OPA (DIP-8)
• транзистор 2N5432
• 1N4148 диод
• 17 10 µF поляризирани кондензатори
• 1 μF кондензатор
• 5 100nF кондензатора
• 680nF кондензатор
• 100 µF кондензатор
• 2.2 µF кондензатор
• поляризиран кондензатор 1000+µF (4400 например)
• 220 µF поляризиран кондензатор
• 0,05 µF кондензатор
• 4 100 ома резистора
• 1 2.2kOhms резистор
• 1 10kOhms резистор
• 1 470 ома резистор
• 1 1.8kOhms резистор
• 1 1MOhm резистор
• 1 150 ома резистор
• 4 1500 Ohm резистор

Моля, имайте предвид, че може да се нуждаете от повече компоненти от очакваното.

Също така силно препоръчваме да притежавате основни познания по електроника и SoC дизайн, преди да започнете този проект

Стъпка 2: Съвет за придобиване

Сега, когато имате всичко необходимо, нека започнем с изработката на борда за придобиване. Микрофонът събира звуци наблизо, след което сигналът се филтрира от нискочестотен филтър, за да се вземе проба (и по този начин да се спази теоремата на Шанън), преди да бъде усилен и накрая записан от DE0.

Ако сте запознати с софтуера за проектиране на Altium и имате достъп до гравер за печатни платки, просто трябва да възпроизведете схемата, показана на изображението по -горе, и да поставите компонентите, както направихме на втората снимка. В противен случай можете просто да пресъздадете тази схема на макет.

И в двата случая стойностите на резисторите, очевидно дадени в ома, и стойностите на кондензаторите, дадени във Фарад, са следните:

• R4: 2.2k
• R5: 10 000
• R6 и R7: 100
• R3: 470
• R1 и R2: 18 (тези резистори се използват за регулиране на изходното напрежение, което трябва да бъде 2V, така че тези стойности може да са малко по -различни за вас)
• R8: 1,8 хиляди
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 и R15: 1.5k
• Dec1: 2.2µ
• Dec2: 100µ
• Dec3: 100n
• Dec4: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• Дек.15: +1000µ (4400 например)
• C1: 10µ
• С2: 1 ц
• C3 и C4: 100n
• С5: 1 ц

Свършихме с борда за придобиване!

Стъпка 3: Аудио изходна платка

Възможността да записвате звуци е страхотно, но възможността да ги възпроизвеждате е още по -добре! По този начин ще ви е необходима аудио изходна платка, състояща се просто от цифров/аналогов преобразувател, изглаждащ филтър, усилвател на мощност и високоговорител.

Разбира се, все още можете да възпроизведете веригата на печатна платка (и да поставите компонентите, както е показано на второто изображение) или на макет. И в двата случая ето стойностите както за кондензаторите, така и за резисторите:

• R1 и R2: 100
• R3 и R4: проводници
• R5: 10
• C1: 1 μ
• C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100µ (поляризиран)
• C4 и C8: 100n
• С10: 0,05 ц
• C11: 250µ

С аудио изхода сме приключили, така че нека преминем към софтуера!

Стъпка 4: Проект Quartus

За да опростим нещата, решихме да започнем от проекта „my first-hps-fpga“, предоставен в компактдиска, включен в DE0-Nano-SoC. Всичко, което трябва да направите, е да отворите този проект и да стартирате „Platform Designer“или „Qsys“от лентата с инструменти и да възпроизведете проекта по -горе. След това генерирайте дизайна и компилирайте с Qsys (вижте демонстрациите за повече подробности).

Стъпка 5: Насладете се

Сега, когато HDL файловете са генерирани, просто трябва да стартирате проекта Quartus. За тази цел включете USB кабела в USB конектора (JTAG) на DE0-Nano-Soc. След това изберете Инструменти> Програмиране на Quartus. Кликнете върху Автоматично откриване, след което изберете втората опция. След това щракнете върху FPGA устройството (второто), след това върху „Промяна на файл“и изберете.sof файла, генериран по -рано. Накрая щракнете върху квадратчето за отметка „Програма/Конфигуриране“и натиснете бутона „Старт“, за да стартирате файла.

Накрая качете следния C код в паметта DE0. За тази цел инсталирайте Putty на компютър (Linux), свържете платката към него чрез Ethernet връзка и като включите USB кабела в USB конектора (UART) на DE0. Стартирайте и конфигурирайте Putty със скорост на предаване 115200, без паритет, с един битов стоп и без настройки за контрол на потока. След това принудете фиксиран IPv4 адрес към вашия Ethernet порт на компютъра, въведете „root“в обвивката Putty, след това „ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX“и „парола“, последвана от парола. Отворете обвивка на вашия компютър, отидете в хранилището на проекта и въведете „scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/“. В крайна сметка в черупката на Putty въведете „./myfirsthpsfpga“. Наслади се !