Синтезатор на ПЛИС
- Автор темы UA3MQJ
- Дата начала
Верно. Для начала решил гибрид. Оптимально по сложности. Дальше можно развиваться в чистую цифру и аналог.
Печально. Я пока фильтр не сделал, так что ничего не могу сказать. Буду надеяться, что благодаря ПЛИС можно будет использовать более высокие частоты переключений и наводок удастся избежать.
Спасибо за подсказку, надо проработать этот момент, а то у меня какой-то застой в разработке.
При какой разрядности и частоте дискретизации? Скруглять надо - согласен. Считаю, что при частоте дискретизации выше ФНЧ антиалиасингово фильтра, ступеньки будут скругляться. Не? Каким образом будем скруглять?
Я не представляю, как звучит алиасинг, помогите разобраться. Среди причин еще может быть тип примененного ЦАП - это ШИМ на частоте 195 КГц, разрядность - 8 бит. Восьмибитность может добавить по полной. Это в принципе, тестовый вариант, есть еще возможность применить сигма-дельта ЦАП.
[DOUBLEPOST=1444245920,1444245812][/DOUBLEPOST]
Все верно - это позывной
-- Это ответ из другого района
Антилиазинговые фильтры - просто обязательны. Разрядность тут в принципе не при чём.
Звуковой сигнал - обрезать как максимум на 20 кГц, и очень круто.
Далее.
Фильтры на ШИМ - не очень легки в практической реализации.
Не забываем, что частота переключения ключей должна быть как минимум вдвое выше
максимальной частоты сигнала. (Найквист, никуда от него не деться!
)40 кГц - период 25 мкс. Перекрытие фильтра - 1000 раз. (Звуковой диапазон).
Если управление - ШИМ, то на нижней частоте длина импульса открытия ключей - 25 нс.
Это уже не КТ3, а видеокоммутаторы. Да и ШИМ-генератор с таким перекрытием - тоже не подарок.
Если управление - частота, то опять же перекрытие генератора - от 40 кГц до 40 мГц.
Что тоже явно не подарочек.
И плюс к этому - нужны ещё и весьма быстродействующие ОУ, чтобы они сами не "засрались"
от тактового мусора на таких высоких частотах.
В общем, намучаетесь от души!
Применяется.
На ПЛИСе это не проблема. У рядового циклона, что у меня в наличии, потолок - 240 МГц. Даже видео сигнал сформировать не проблема, не то что ШИМ. Тут скорее как раз ключи не справятся.
Сейчас применяю клок 50 МГц, при 8 битном ШИМ это получается 50000000 / 256 = 195312,5 Гц.
Перекрытие? Частота одна, процент заполнения меняется с шагом, в зависимости от разрядности. Перекрытие чего?
Можно применить DDS. Я пробовал, статью написал. Но у меня подходящего осциллографа нет. К тому же, можно, к примеру, диапазоны фильтра переключать, либо что-то еще придумать. Микросхемы DDS от AD.Если управление - частота, то опять же перекрытие генератора - от 40 кГц до 40 мГц.
Что тоже явно не подарочек.
Нужны, а почему на них надо экономить? Люди вон провода по 100500 рублей покупают. К тому же самую сложную работу может выполнить пассивный фильтр, а остальное уже дорезать на ОУ.
Очень на это надеюсь. А то скукота, автоВАЗ продал, занять себя теперь нечем.В общем, намучаетесь от души!
-- Перекрытие по частоте. Ну, или иначе - диапазон перестройки фильтра. Три порядка таки!
"Пассивный фильтр" в ключевых регулируемых элементах - фикция. Скоростной ОУ просто обязателен.
Понял, перекрытие по частоте ШИМом - не подойдет, шаг перестройки будет мал.
[DOUBLEPOST=1446404548,1444302697][/DOUBLEPOST]Подружил ПЛИС и микросхему звукового генератора Yamaha YM2149f (аналог AY-3-8910 производства General Instruments), которые ставятся на 8-битный компьютер ZX Spectrum.
Внутреннее устройство звукового генератора очень простое. Он состоит из:
- трех генераторов меандра, частота которых задается регистрами R0-R5, по паре регистров для каналов А, В, С.
- одного генератора шума, частота которого задается регистром R6
- микшера-коммутатора (R7), с помощью которого в каждый канал может быть подан либо меандр, либо сигнал шума, либо оба сразу. Есть еще четвертый вариант, о котором будет ниже
- генератора огибающей (RB, RC, RD)
- регистров настройки DCA.
Как видим, у нас имеется три канала генерации сигналов, в каждый из которых мы можем пустить тон, тон+шум или шум. Генератор шума один на всех.
Генератор огибающей тоже один на всех. Уровень сигнала каждого канала может быть задан либо своим фиксированным значением, либо уровень сигнала будет зависеть от значения огибающей.
Есть еще один режим работы канала, когда в канале выключен и ТОН и ШУМ, то на выход идет единичная амплитуда. При этом выходной DCA работает, как ЦАП (вернее это и есть ЦАП). Особенность ЦАПа в том, что он имеет логарифмическую зависимость. Наличие ЦАП позволяет с определенной точностью генерировать формы волны, отличные от меандра, и даже выводить семплы.
Блок-схему генератора я изобразил на рисунке
Соединил ПЛИС и YM. Еще пришлось собрать генератор на 1.75 МГц.
Сейчас занимаюсь только "программированием" ПЛИС.
Сначала сделал чистые тона, без регулировки амплитуды
Сегодня добавил ADSR
[DOUBLEPOST=1446404548,1444302697][/DOUBLEPOST]Подружил ПЛИС и микросхему звукового генератора Yamaha YM2149f (аналог AY-3-8910 производства General Instruments), которые ставятся на 8-битный компьютер ZX Spectrum.
Внутреннее устройство звукового генератора очень простое. Он состоит из:
- трех генераторов меандра, частота которых задается регистрами R0-R5, по паре регистров для каналов А, В, С.
- одного генератора шума, частота которого задается регистром R6
- микшера-коммутатора (R7), с помощью которого в каждый канал может быть подан либо меандр, либо сигнал шума, либо оба сразу. Есть еще четвертый вариант, о котором будет ниже
- генератора огибающей (RB, RC, RD)
- регистров настройки DCA.
Как видим, у нас имеется три канала генерации сигналов, в каждый из которых мы можем пустить тон, тон+шум или шум. Генератор шума один на всех.
Генератор огибающей тоже один на всех. Уровень сигнала каждого канала может быть задан либо своим фиксированным значением, либо уровень сигнала будет зависеть от значения огибающей.
Есть еще один режим работы канала, когда в канале выключен и ТОН и ШУМ, то на выход идет единичная амплитуда. При этом выходной DCA работает, как ЦАП (вернее это и есть ЦАП). Особенность ЦАПа в том, что он имеет логарифмическую зависимость. Наличие ЦАП позволяет с определенной точностью генерировать формы волны, отличные от меандра, и даже выводить семплы.
Блок-схему генератора я изобразил на рисунке
Соединил ПЛИС и YM. Еще пришлось собрать генератор на 1.75 МГц.
Сейчас занимаюсь только "программированием" ПЛИС.
Сначала сделал чистые тона, без регулировки амплитуды
Сегодня добавил ADSR
Видимо, я совсем мимо аудитории форума.Мне чего-то тоже идея пока не ясна...
Но все же, хоть и писал выше, поясню. Я решил использовать ПЛИС в качестве универсальной платформы для создания midi инструментов. Ну то есть для случая с YM2149f хватило бы 8 битного контроллера. Для других задач его бы не хватило, пришлось бы брать другой контроллер. Изучать его и писать все заново уже под него.
В моем случае получается набор блоков и подходов к разработке. Блоки я разрабатываю один раз и так, чтобы потом их уже не трогать. Складываю их в "библиотеку" и, при необходимости, беру нужные и из них собираю проект. Вот пример: модуль декодирования сигналов МИДИ, модуль ADSR, модуль приема и сохранения CC команд, и т.д. Когда я делал электроорганчик, я взял модуль миди, модуль для СС, а для вывода модуль ШИМ ЦАП. Разрабатывал только часть генерации 128 меандров и коммутацию их, с учетом регистрового синтеза. В случае с YM2149f, мне пришлось разработать только часть, которая занимается обменом с ней и часть, которая преобразует миди команда в значения регистров YM2149f. Все остальное: прием миди команд, adsr, CC, дальше еще можно будет отработать velocity и LFO, взяв это все из уже готового. Использовать готовые блоки очень удобно. Электроорган получился за два дня. Этот некий чиптюн синт получился тоже за 2 дня. Какой еще толк? Проект написан на Verilog и легко может быть перенесен между разными моделями ПЛИС (перенести код с z80 на AVR так не получится).
@UA3MQJ, а что еще сопроцессоры YM2149f Ямаха выпускают??? 
Где то в гараже еще 3 Спектрума с такой радостью лежат... какое было веселое время!
Плохо что по поводу ПЛИС ничего не соображаю, но одобряю! С такой идеей был человек на сайте Дифакторий. Как понял что то готовое уже есть, очень интересно что будет дальше.
Где то в гараже еще 3 Спектрума с такой радостью лежат... какое было веселое время!Плохо что по поводу ПЛИС ничего не соображаю, но одобряю! С такой идеей был человек на сайте Дифакторий. Как понял что то готовое уже есть, очень интересно что будет дальше.
Вот интересный проект на ПЛИС:
Двухслойный бутерброд, снизу Papilio Pro http://www.gadgetfactory.net/papilio/
А сверху шилд: http://www.gadgetfactory.net/retrocade-megawing/
Недостатки - встроенная рулёжка никакая, плюс совершенно уродский мини-джойстик.
По идее поставить вменяемый clickable encoder и меню сделать для управления без подключения к компу.
[DOUBLEPOST=1452676941,1452676857][/DOUBLEPOST]В этом папильо Xilinx Spartan 6 LX стоит, развернуться есть где.
Двухслойный бутерброд, снизу Papilio Pro http://www.gadgetfactory.net/papilio/
А сверху шилд: http://www.gadgetfactory.net/retrocade-megawing/
Недостатки - встроенная рулёжка никакая, плюс совершенно уродский мини-джойстик.
По идее поставить вменяемый clickable encoder и меню сделать для управления без подключения к компу.
[DOUBLEPOST=1452676941,1452676857][/DOUBLEPOST]В этом папильо Xilinx Spartan 6 LX стоит, развернуться есть где.
Как то все это через одно место, особенно с ямаховским сопроцом, он же никакой вообще. Почти все цифр синты создаются по принципу- управляющий микроконтроллер + плис для синтеза (сэмплеры, ромплеры, всинт и д.р) или ДСП вместо плис.
Лучше к плисине прикрутить сортех м3 или м4 с дисплеем и крутилками, а на плисине уже синтез делать, не отвлекая ее на миди и кнопки.
Лучше к плисине прикрутить сортех м3 или м4 с дисплеем и крутилками, а на плисине уже синтез делать, не отвлекая ее на миди и кнопки.