DE0-Nano-SoC Tabanlı Müzik Sentezleyici: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Müzik Sentezleyici

Bu müzik sentezleyici oldukça basittir: sadece mikrofonun önünde üflemeniz, şarkı söylemeniz ve hatta müzik çalmanız yeterlidir; ses modüle edilecek ve hoparlörden gönderilecektir. Spektrumu LCD ekranda da görünecektir. Music Synthesizer'ın iki versiyonu vardır: onu bir PCB üzerinde uygulamayı seçebilir veya yapamıyorsanız, basit bir Breadboard yapacaktır.

Adım 1: Gerekli Malzemeler ve Öneriler

Bu sistemi uygulamak için aşağıdakilere ihtiyacınız olacak:

• bir DE0-Nano-SoC kartı
• Terasic'ten bir LT24 LCD Ekran
• elektret mikrofon
• temel iki telli (toprak ve besleme) hoparlör
• bir Ethernet kablosu
• bir PCB veya bir devre tahtası
• sentezleyiciyi bir PCB üzerinde uygulamaya karar verirseniz, bir havya ve bir PCB gravür makinesi
• bir pil ve USB konektörü (isteğe bağlı)
• bir LM386 güç amplifikatörü ünitesi
• bir MCP4821 Dijital/Analog Dönüştürücü
• LT1054 Anahtarlamalı Kapasitör Gerilim Dönüştürücü
• LM317 Ayarlanabilir Regülatör
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• bir TL082 OPA (DIP-8)
• 2N5432 transistör
• 1N4148 diyot
• 17 10 µF polarize kapasitör
• 1µF kapasitör
• 5 100nF kapasitör
• 680nF kapasitör
• 100 µF kapasitör
• 2,2 µF kapasitör
• 1000+µF polarize kapasitör (örneğin 4400)
• 220 µF polarize kapasitör
• 0,05 µF kapasitör
• 4 100 Ohm direnç
• 1 2.2kOhms direnç
• 1 10kOhms direnç
• 1 470 Ohm direnç
• 1 1.8kOhm direnç
• 1 1MOhm direnç
• 1 150 Ohm direnç
• 4 1500 Ohm direnç

Lütfen beklenenden daha fazla bileşene ihtiyacınız olabileceğini unutmayın.

Ayrıca bu projeye başlamadan önce elektronik ve SoC tasarımında temel bilgilere sahip olmanızı şiddetle tavsiye ederiz

2. Adım: Edinme Kurulu

Artık ihtiyacınız olan her şeye sahip olduğunuza göre, satın alma panosunu yaparak başlayalım. Mikrofon yakındaki sesleri toplar, ardından sinyal, amplifiye edilmeden önce örneklemek (ve dolayısıyla Shannon teoremine saygı göstermek) için düşük geçişli bir filtre ile filtrelenir ve son olarak DE0 tarafından kaydedilir.

Altium Tasarım Yazılımına aşina iseniz ve bir PCB oymacıya erişiminiz varsa, yukarıdaki resimde gösterilen şemayı yeniden oluşturmanız ve bileşenleri ikinci resimde yaptığımız gibi yerleştirmeniz yeterlidir. Aksi takdirde, bu devreyi bir breadboard üzerinde yeniden oluşturabilirsiniz.

Her iki durumda da, açıkça Ohm cinsinden verilen direnç değerleri ve Farad cinsinden verilen kapasitör değerleri aşağıdaki gibidir:

• R4: 2.2k
• R5: 10k
• R6 ve R7: 100
• R3: 470
• R1 ve R2: 18 (bu dirençler 2V olması gereken çıkış voltajını ayarlamak için kullanılır, bu yüzden bu değerler sizin için biraz farklı olabilir)
• R8: 1.8k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 ve R15: 1.5k
• Aralık1: 2.2µ
• Aralık2: 100µ
• 3 Aralık: 100n
• 4 Aralık: 1µ
• Aralık 5, Aralık 6, Aralık 7, Aralık 8, Aralık 9, Aralık 10, Aralık 11, Aralık12, Aralık13, Aralık14: 1µ
• 15 Aralık: +1000µ (örneğin 4400)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 ve C4: 100n
• C5: 1µ

Satın alma panosuyla işimiz bitti!

Adım 3: Ses Çıkış Kartı

Sesleri kaydedebilmek harika ama onları yeniden üretebilmek daha da iyi! Bu nedenle, sadece bir dijital/analog dönüştürücü, bir yumuşatma filtresi, bir güç amplifikatörü ve bir hoparlörden oluşan bir ses çıkış kartına ihtiyacınız olacak.

Elbette devreyi yine de bir PCB üzerinde (ve bileşenleri ikinci resimde gösterildiği gibi yerleştirebilirsiniz) veya bir devre tahtası üzerinde yeniden oluşturabilirsiniz. Her iki durumda da hem kapasitörler hem de dirençler için değerler:

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

Ses çıkışıyla işimiz bitti, hadi yazılıma geçelim!

Adım 4: Quartus Projesi

İşleri basitleştirmek için, DE0-Nano-SoC ile birlikte verilen CD-ROM'da sağlanan "ilk hps-fpga'm" projesinden başlamaya karar verdik. Tek yapmanız gereken bu projeyi açmak ve araç çubuğundan "Platform Designer" veya "Qsys"i başlatmak ve yukarıdaki projeyi yeniden oluşturmak. Ardından tasarımı oluşturun ve Qsys ile derleyin (daha fazla ayrıntı için gösterimlere bakın).

Adım 5: Keyfini çıkarın

Artık HDL dosyaları oluşturulduğuna göre, Quartus projesini başlatmanız yeterlidir. Bu amaçla, USB kablosunu DE0-Nano-Soc'un USB konektörüne (JTAG) takın. Ardından Araçlar > Quartus'ta Programlama'yı seçin. Otomatik Algıla'ya tıklayın, ardından ikinci seçeneği seçin. Ardından, FPGA cihazına (ikincisi) tıklayın, ardından "Dosyayı değiştir" ve daha önce oluşturulmuş.sof dosyasını seçin. Son olarak, "Program/Yapılandır" kontrol panosuna tıklayın ve dosyayı başlatmak için "Başlat" düğmesine tıklayın.

Son olarak aşağıdaki C kodunu DE0 hafızasına yükleyiniz. Bu amaçla Putty'yi bir PC'ye (Linux) kurun, kartı bir Ethernet bağlantısı aracılığıyla ve USB kablosunu DE0'ın USB konektörüne (UART) takarak ona bağlayın. Putty'yi 115200 baud hızı, eşlik yok, bir bit durdurma ve akış kontrol ayarları olmadan başlatın ve yapılandırın. Daha sonra PC'nizin Ethernet portuna sabit bir IPv4 adresini zorlayın, Putty kabuğuna "root", ardından "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" ve "password" ve ardından bir şifre girin. PC'nizde bir kabuk açın, proje deposuna gidin ve "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX:~/" yazın. Sonunda, Putty kabuğuna "./myfirsthpsfpga" girin. Eğlence !