Bộ tổng hợp nhạc dựa trên DE0-Nano-SoC: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Bộ tổng hợp âm nhạc

Bộ tổng hợp âm nhạc này khá đơn giản: bạn chỉ cần thổi, hát, hoặc thậm chí phát nhạc trước micrô, và âm thanh sẽ được điều chỉnh và gửi qua loa. Thông số kỹ thuật của nó cũng sẽ xuất hiện trên màn hình LCD. Music Synthesizer tồn tại trong hai phiên bản: bạn có thể chọn triển khai nó trên PCB hoặc nếu bạn không thể, một Breadboard đơn giản sẽ làm được.

Bước 1: Vật liệu cần thiết và khuyến nghị

Để triển khai hệ thống này, bạn sẽ cần những thứ sau:

• bo mạch DE0-Nano-SoC
• màn hình LCD LT24 của Terasic
• một micrô điện tử
• loa hai dây (nối đất và nguồn cung cấp) cơ bản
• một dây Ethernet
• PCB hoặc breadboard
• một mỏ hàn và một máy khắc PCB, nếu bạn quyết định triển khai bộ tổng hợp trên PCB
• pin và bộ kết nối USB của nó (tùy chọn)
• một bộ khuếch đại công suất LM386
• Bộ chuyển đổi kỹ thuật số / tương tự MCP4821
• Bộ chuyển đổi điện áp tụ điện chuyển mạch LT1054
• Bộ mô phỏng điều chỉnh LM317
• 7 TL081 OPA (DIP-8)
• TL082 OPA (DIP-8)
• một bóng bán dẫn 2N5432
• một diode 1N4148
• 17 tụ điện phân cực 10 µF
• một tụ điện 1µF
• 5 tụ điện 100nF
• một tụ điện 680nF
• một tụ điện 100 µF
• một tụ điện 2,2 µF
• tụ điện phân cực 1000 + µF (ví dụ: 4400)
• một tụ điện phân cực 220 µF
• một tụ điện 0,05 µF
• 4 điện trở 100 Ohms
• 1 điện trở 2.2kOhms
• 1 điện trở 10kOhms
• 1 điện trở 470 Ohms
• 1 bộ điều chỉnh 1.8kOhms
• 1 điện trở 1MOhm
• 1 điện trở 150 Ohm
• 4 điện trở 1500 Ohm

Hãy nhớ rằng bạn có thể cần nhiều thành phần hơn mong đợi.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên có kiến thức cơ bản về điện tử và thiết kế SoC trước khi bắt đầu dự án này

Bước 2: Ban mua lại

Bây giờ bạn đã có mọi thứ mình cần, hãy bắt đầu bằng cách tạo bảng mua lại. Micrô thu thập các âm thanh gần đó, sau đó tín hiệu được lọc bằng bộ lọc thông thấp để lấy mẫu (và do đó tôn trọng định lý Shannon) trước khi nó được khuếch đại và cuối cùng được ghi lại bởi DE0.

Nếu bạn đã quen thuộc với Phần mềm thiết kế Altium và có quyền truy cập vào máy khắc PCB, bạn chỉ cần tạo lại sơ đồ được hiển thị trong hình trên và đặt các thành phần như chúng ta đã làm trong hình thứ hai. Nếu không, bạn có thể chỉ cần tạo lại mạch này trên breadboard.

Trong cả hai trường hợp, giá trị của điện trở, hiển nhiên được cho bằng Ohms và giá trị của tụ điện, được cho bằng Farads, như sau:

• R4: 2,2k
• R5: 10k
• R6 và R7: 100
• R3: 470
• R1 và R2: 18 (các điện trở này được sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra phải là 2V vì vậy các giá trị này có thể hơi khác đối với bạn)
• R8: 1,8k
• R9: 1 triệu
• R10: 150
• R11, R12, R14 và R15: 1,5k
• Tháng mười một: 2,2µ
• Tháng 12: 100µ
• 3 tháng 12: 100n
• Tháng 12 4: 1µ
• 5 tháng 12, 6 tháng 12, 7 tháng 12, 8 tháng 12, 9 tháng 12, 10 tháng 12, 11 tháng 12, 12 tháng 12, 13 tháng 12, 14 tháng 12: 1µ
• 15 tháng 12: + 1000µ (ví dụ: 4400)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 và C4: 100n
• C5: 1µ

Chúng tôi đã hoàn thành với bảng mua lại!

Bước 3: Bảng đầu ra âm thanh

Có thể ghi lại âm thanh đã tuyệt vời, nhưng có thể tái tạo chúng thậm chí còn tốt hơn! Do đó, bạn sẽ cần một bảng đầu ra âm thanh, chỉ bao gồm một bộ chuyển đổi kỹ thuật số / tương tự, một bộ lọc làm mịn, một bộ khuếch đại công suất và một loa.

Tất nhiên, bạn vẫn có thể tái tạo mạch trên PCB (và đặt các thành phần như trong hình thứ hai) hoặc trên breadboard. Trong cả hai trường hợp, đây là giá trị của cả tụ điện và điện trở:

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

Chúng tôi đã hoàn thành đầu ra âm thanh, vì vậy hãy chuyển sang phần mềm!

Bước 4: Dự án Quartus

Để giữ mọi thứ đơn giản, chúng tôi quyết định bắt đầu từ dự án "my first-hps-fpga" được cung cấp trong CD-ROM đi kèm với DE0-Nano-SoC. Tất cả những gì bạn phải làm là mở dự án này và khởi chạy "Platform Designer" hoặc "Qsys" từ thanh công cụ và tái tạo dự án ở trên. Sau đó, tạo thiết kế và biên dịch với Qsys (xem phần minh họa để biết thêm chi tiết).

Bước 5: Thưởng thức

Bây giờ các tệp HDL đã được tạo, bạn chỉ cần khởi chạy dự án Quartus. Để thực hiện mục đích đó, hãy cắm cáp USB vào đầu nối USB (JTAG) của DE0-Nano-Soc. Sau đó, chọn Công cụ> Lập trình trên Quartus. Nhấp vào Tự động phát hiện, sau đó chọn tùy chọn thứ hai. Sau đó, nhấp vào thiết bị FPGA (thiết bị thứ hai), sau đó "Thay đổi tệp" và chọn tệp.sof đã tạo trước đó. Cuối cùng, nhấp vào bảng kiểm "Chương trình / Cấu hình" và nhấp vào nút "Bắt đầu" để khởi chạy tệp.

Cuối cùng, tải mã C sau vào bộ nhớ DE0. Với mục đích đó, hãy cài đặt Putty trên PC (Linux), liên kết bo mạch với nó thông qua kết nối Ethernet và bằng cách cắm cáp USB vào đầu nối USB (UART) của DE0. Khởi chạy và định cấu hình Putty với tốc độ truyền 115200, không có chẵn lẻ, dừng một chút và không có cài đặt điều khiển luồng. Sau đó, buộc một địa chỉ IPv4 cố định vào cổng Ethernet PC của bạn, nhập "root" trên Putty shell, sau đó nhập "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" và "password" theo sau là mật khẩu. Mở shell trên PC của bạn, đi tới kho lưu trữ dự án và nhập "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Cuối cùng, trên vỏ Putty, nhập "./myfirsthpsfpga". Thưởng thức !