Sintetizador de música basado en DE0-Nano-SoC: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Sintetizador de música

Este sintetizador de música es bastante simple: solo tienes que soplar, cantar o incluso tocar música frente al micrófono, y el sonido se modulará y enviará a través del altavoz. Su espectro también aparecerá en la pantalla LCD. El Music Synthesizer existe en dos versiones: puede optar por implementarlo en un PCB, o si no puede, un simple Breadboard servirá.

Paso 1: Material necesario y recomendaciones

Para implementar este sistema, necesitará lo siguiente:

• una placa DE0-Nano-SoC
• una pantalla LCD LT24 de Terasic
• un micrófono electret
• un altavoz básico de dos cables (tierra y suministro)
• un cable Ethernet
• una placa de circuito impreso o una placa de pruebas
• un soldador y un grabador de PCB, si decide implementar el sintetizador en un PCB
• una batería y su conector USB (opcional)
• una unidad amplificadora de potencia LM386
• un convertidor digital / analógico MCP4821
• un convertidor de voltaje de condensador conmutado LT1054
• un Reulador ajustable LM317
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• a TL082 OPA (DIP-8)
• un transistor 2N5432
• un diodo 1N4148
• 17 condensadores polarizados de 10 µF
• un condensador de 1µF
• 5 condensadores de 100nF
• un condensador de 680nF
• un condensador de 100 µF
• un condensador de 2,2 µF
• un condensador polarizado de 1000 + µF (4400 por ejemplo)
• un condensador polarizado de 220 µF
• un condensador de 0,05 µF
• 4 resistencias de 100 ohmios
• 1 resistencia de 2,2 kOhms
• 1 resistencia de 10 kOhms
• 1 resistencia de 470 ohmios
• 1 resitor de 1.8kOhms
• 1 resistencia de 1 MOhm
• 1 resistencia de 150 ohmios
• 4 resistencia de 1500 ohmios

Tenga en cuenta que es posible que necesite más componentes de los esperados.

También recomendamos encarecidamente poseer conocimientos básicos en electrónica y diseño de SoC antes de comenzar este proyecto

Paso 2: Tablero de adquisiciones

Ahora que tiene todo lo que necesita, comencemos por hacer el tablero de adquisición. El micrófono recoge los sonidos cercanos, luego la señal es filtrada por un filtro de paso bajo para muestrearla (y así respetar el teorema de Shannon) antes de que sea amplificada y finalmente grabada por el DE0.

Si está familiarizado con Altium Design Software y tiene acceso a un grabador de PCB, solo tiene que reproducir el esquema que se muestra en la imagen de arriba y colocar los componentes como lo hicimos en la segunda imagen. De lo contrario, simplemente puede recrear este circuito en una placa de pruebas.

En ambos casos, los valores de las resistencias, obviamente expresados en ohmios, y los valores de los condensadores, expresados en faradios, son los siguientes:

• R4: 2,2 mil
• R5: 10k
• R6 y R7: 100
• R3: 470
• R1 y R2: 18 (estas resistencias se utilizan para ajustar el voltaje de salida que debe ser de 2 V, por lo que estos valores pueden ser ligeramente diferentes para usted)
• R8: 1.8k
• R9: 1 millón
• R10: 150
• R11, R12, R14 y R15: 1.5k
• 1 de diciembre: 2,2 µ
• 2 de diciembre: 100µ
• 3 de diciembre: 100n
• 4 de diciembre: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• 15 de diciembre: + 1000µ (4400 por ejemplo)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 y C4: 100n
• C5: 1µ

¡Hemos terminado con el tablero de adquisiciones!

Paso 3: placa de salida de audio

Poder grabar sonidos es genial, ¡pero poder reproducirlos es aún mejor! Por lo tanto, necesitará una placa de salida de audio, que consiste simplemente en un convertidor digital / analógico, un filtro de suavizado, un amplificador de potencia y un altavoz.

Por supuesto, aún puede reproducir el circuito en una PCB (y colocar los componentes como se muestra en la segunda imagen) o en una placa de pruebas. En ambos casos, estos son los valores tanto para los condensadores como para las resistencias:

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

Hemos terminado con la salida de audio, ¡así que pasemos al software!

Paso 4: Proyecto Quartus

Para simplificar las cosas, decidimos comenzar con el proyecto "my first-hps-fpga" que se proporciona en el CD-ROM incluido con el DE0-Nano-SoC. Todo lo que tiene que hacer es abrir este proyecto y ejecutar "Platform Designer" o "Qsys" desde la barra de herramientas, y reproducir el proyecto anterior. Luego, genere el diseño y compile con Qsys (consulte las demostraciones para obtener más detalles).

Paso 5: ¡Disfruta

Ahora que se generan los archivos HDL, solo necesita iniciar el proyecto Quartus. Para ello, conecte el cable USB al conector USB (JTAG) del DE0-Nano-Soc. Luego, seleccione Herramientas> Programación en Quartus. Haga clic en Detectar automáticamente, luego seleccione la segunda opción. Luego, haga clic en el dispositivo FPGA (el segundo), luego en "Cambiar archivo" y seleccione el archivo.sof generado previamente. Finalmente, haga clic en el tablero de verificación "Programar / Configurar" y haga clic en el botón "Inicio" para iniciar el archivo.

Finalmente, cargue el siguiente código C en la memoria DE0. Para ello, instale Putty en una PC (Linux), conecte la placa a ella a través de una conexión Ethernet y enchufando el cable USB en el conector USB (UART) de DE0. Inicie y configure Putty con una velocidad en baudios de 115200, sin paridad, parada de un bit y sin ajustes de control de flujo. Luego, fuerce una dirección IPv4 fija al puerto Ethernet de su PC, ingrese "root" en Putty shell, luego "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" y "contraseña" seguido de una contraseña. Abra un shell en su PC, vaya al repositorio del proyecto e ingrese "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Finalmente, en el caparazón de Putty, ingrese "./myfirsthpsfpga". Disfrutar !