Ձայնային ձայնային ֆայլերի (Wav) նվագարկում Arduino- ով և DAC- ով ՝ 9 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Նվագարկեք wav ֆայլ Audio ձեր Audino SD քարտից: Այս Instructable- ը ցույց կտա ձեզ, թե ինչպես կարող է ձեր SdCard- ի wav ֆայլը նվագարկվել բարձրախոսին պարզ միացման միջոցով:

Wav ֆայլը պետք է լինի 8 բիթանոց մոնո: Ես 44 ԿՀց ֆայլեր նվագելու խնդիր չեմ ունեցել:

Չնայած բարձր հավատարմությանը, ձայնի որակը շատ գոհացուցիչ է:

Սերիական մոնիտորը օգտագործվում է ֆայլը ընտրելու համար: Ֆայլերը պետք է լինեն adlog կոչվող թղթապանակում:

Այս հրահանգը հետևում է ավելի վաղ նախագծից, որտեղ ես wav ձայնագրությունները պահեցի SdCard- ում ՝

Շղթան օգտագործում է էժան 8 բիթանոց թվայինից անալոգային փոխարկիչ (DAC) և մեկ չիպի ձայնային ուժեղացուցիչ:

Ընդհատումներ ստեղծելու հիմնական բաժինները վերցված են Ամանդա haասսայիի գերազանց հոդվածից ՝

Քայլ 1: Պահանջներ

Arduino- Ես օգտագործում եմ Mega- ն, սակայն ոչ մի պատճառ չկա, թե ինչու Uno- ն չպետք է աշխատի:

SdCard reader- ծրագիրը կազմաձևված է ՝ MicroSD Breakout Board Regulated with Logic Conversion V2

SdCard- ի տեղադրման մանրամասների համար տես այս հրահանգը ՝

DAC0832 LCN- հիանալի 8 բիթանոց թվայինից անալոգային փոխարկիչ- Մի քանի ֆունտ:

LM386 N-1 Op amp- էժան, ինչպես չիպսերը

20 ճանապարհ չիպերի վարդակից

8 ճանապարհ չիպերի վարդակից

9 վոլտ էներգիայի մատակարարում- մարտկոցը կանի:

LM336 2.5 Վ լարման տեղեկանք

10uF կոնդենսատոր * 3 (ցանկացած լարման ավելի քան 9 Վ)

10 օմ դիմադրություն

50nF կոնդենսատոր- (կամ ինչ-որ տեղ մոտ -47nF, 56nf, 68nf- կանի)

220uF կոնդենսատոր

64 Օմ բարձրախոս

10K գծային պոտենցիոմետր

Մալուխ Arduino- ի և սխեմայի միջև 8 տվյալների տողերը կապելու համար

Uno- ում 8 միացումները շարված են, Mega- ում `զույգերով:

Mega- ում ես օգտագործեցի 10 ճանապարհ ժապավենային մալուխ `10 ճանապարհ IDC վերնագրով: (2 լարերը պահեստային են)

0V, 9V և DAC միակցիչների միակցիչներ

Պղնձե տախտակ, զոդ, մետաղալար, կտրիչներ և այլն

Քայլ 2: Տեխնիկական պայմաններ

Սերիան ՝ 115200 բաուդ

Կա աջակցություն Hobbytronics MicroSD Breakout Board- ի համար ՝ օգտագործելով Mega: Չիպի ընտրությունը և այլ նավահանգիստները կփոխվեն Mega- ի և Uno- ի միջև:

Wav ֆայլերը պետք է գոյություն ունենան adlog կոչվող գրացուցակում: Ազատորեն անվանեք այն այլ կերպ և վերադասավորեք անհրաժեշտ կոդավորումը:

Wav ֆայլը պետք է լինի 8 բիթանոց մոնո: Ես փորձարկել եմ մինչև 44KHz:

Սերիական մոնիտորը ցուցադրում է wav ֆայլերը adlog պանակում: Ֆայլի անունները ուղարկվում են մոնիտորի ելքային տողից:

Ֆայլի չափը սահմանափակվում է միայն SdCard չափով:

Քայլ 3: Սկսելու համար

Միացրեք SD քարտի ընթերցողին: Սրանք Mega- ի միացումներն են:

0, 5 Վ

Սեղմեք 52 -րդ կապում

D0- ից մինչև կապում 50

D1- ից դեպի 51 կապում

CS- ն ամրացնել 53 -ին

(Տե՛ս մատակարարների կայքը Uno նավահանգստի միացման համար)

Դուք կցանկանաք ստուգել, որ ձեր քարտը գործում է այս փուլում. Օգտագործեք վաճառողի կողմից տրամադրված սցենարները:

Մենք պետք է մի փոքր շրջան կատարենք:

Մենք պատրաստվում ենք ուղարկել ձայնային բայթերի հոսք Arduino- ից:

Այս թվերը գտնվում են 0 -ից 255 -ի սահմաններում: Նրանք ներկայացնում են լարումը:

Լռությունը 127-128 է:

255 -ը բարձրախոս կոն դժվար է միակողմանի:

0 -ը բարձրախոս կոնն է այլ կերպ:

Այսպիսով, աուդիոն գրանցվում է որպես պահված թվեր, որոնք ստեղծում են տարբեր լարման, որոնք ստեղծում են բարձրախոսների շարժվող կոններ:

Մենք կարող ենք Arduino- ի 8 տողից թվերը միաժամանակ ուղարկել ՝ օգտագործելով «պորտ»:

Եթե մենք 8 տողերը կերակրում ենք թվայինից անալոգային փոխարկիչին, ապա այն կատարում է այն, ինչ ասում է անագի վրա և արտադրում է անալոգային լարում, որը համաչափ է թվային թվին:

Մեզ մնում է միայն լարումը անջատել մի փոքր գործառնական ուժեղացուցիչի, այնուհետև բարձրախոսի վրա:

Քայլ 4: Փոքր շրջան

DAC0832 LCN

Սա հիանալի, էժան 8 բիթանոց թվային անալոգային փոխարկիչ է: (DAC)

Այն կարող է լիովին վերահսկվել տվյալների պահման զանգվածի, տվյալների օրինակելի տողերի միջոցով:

Կամ այն կարող է կարգավորվել ՝ ամեն ինչ ինքնաբերաբար կատարելու համար «Հոսք գործարկման միջոցով» բաժնում:

Ձեռնարկը մեջբերելու համար.

Պարզապես հիմնավորելով CS, WR1, WR2 և XFER և ILE բարձր կապելը թույլ է տալիս ներքին ռեգիստրներին հետևել կիրառվող թվային մուտքերին (հոսք) և ուղղակիորեն ազդել DAC անալոգային ելքի վրա:

Լավ է, որ չորս միացում չիպերի հետ ցածր է, իսկ մեկը `9 Վ - հեշտ:

Մենք չենք ցանկանում որևէ բացասական լարման դուրս գալ, այնպես որ ձեռնարկում ասվում է, որ մենք պետք է օգտագործենք «լարման անջատման ռեժիմ», և նրանք տալիս են դիագրամը:

Մեզ մնում է միայն փոխարինել մի փոքրիկ Աուդիո ուժեղացուցիչ ՝ իրենց առաջարկածի փոխարեն:

LM386-N ձայնային ուժեղացուցիչ

Amp- ի ձեռնարկը տրամադրում է մասերի նվազագույն դիագրամ `ապահովելով 20 շահույթ (մեզ համար չափազանց շատ, բայց այն ունի ձայնի հսկողություն):

Մեզ մնում է միայն կոնդենսատոր ավելացնել DAC- ի և ուժեղացուցիչի միջև, որպեսզի մենք միայն ուժեղացնենք AC ազդանշանները:

Մենք նաև պետք է մի քանի կոնդենսատոր ավելացնենք մեր յուրաքանչյուր չիպերի մատակարարման պին մոտ, հակառակ դեպքում մենք կզզվանք մեր 9 Վ լարման աղբյուրից:

Քայլ 5: Դուրս եկեք զոդման երկաթից

Քանի որ շղթան պարզ է, ես մտադիր չեմ հարվածներ հասցնել հարվածի հաշվին:

Ահա որոշ ցուցումներ.

• Պատրաստեք պղնձե ժապավենի կտոր առնվազն 28 x 28 անցքերով: (Այո, ես գիտեմ, որ ուղեղի վիրաբույժները կարող են այն փոքրացնել)
• Եթե մտադիր եք այն պտուտակներով ամրացնել, սկզբում թույլատրեք դրանք:
• Տեղադրեք չիպսերը վարդակների վրա: Տեղադրեք չիպսերը միայն այն ժամանակ, երբ ամեն ինչ ստուգված է:
• Մուտքային լարերը հեռու պահեք ելքից:
• Դիտարկեք կոնդենսատորների ճիշտ բևեռականությունը:
• Անդրադարձեք դիագրամին LM336 լարման տեղեկանքի հիմնական տեսքի համար: Կարգավորող ոտքը չի օգտագործվում և կարող է կտրվել:
• Ուշադրություն դարձրեք DAC- ի 8-րդ կապին- դա շատ օգտակար է փորձարկման համար:
• Ես միացա Audino- ին ժապավենի մալուխով և 10 ճանապարհ IDC միակցիչով:
• Uno- ում միացումները ուղիղ գծով են. Դուք կարող եք նկատել, որ 8 մուտքային միացումները մեկ ուղիղ գծով դասավորելը թույլ է տալիս Arduino- ին կապել գնված, պատրաստի 8 ճանապարհի միակցիչով,

Ավարտվելուց հետո ստուգեք զոդումը և ստուգեք պղնձի հետքերի միջև եղած բացերը:

Ես գտնում եմ, որ 36 tpi կրտսեր կոտրած սղոցը շատ օգտակար է բեկորները մաքրելու համար: Ես հեռացնում եմ սայրի տեղադրման կապումներն ու սահեցնում սայրի եզրը դեպի հետք: Ակնհայտ է, որ սայրը շրջանակի մեջ չէ:

Քայլ 6: DAC- ի փորձարկում

Circuit- ի և Arduino- ի միջև կապը թողեք անջատված:

Ձայնի կարգավորիչը ձեր շղթայի վրա դրեք կեսգիշերին:

Միացրեք 9V DC հոսանքը ձեր նոր միացմանը:

Ստուգեք, որ սխեման նորմալ է. Ես չեմ կարող որևէ պատասխանատվություն կրել ձեր սխեմայի համար:

Անջատել

Միացրեք ձեր միացումը Arduino- ին:

Մեգայի վրա օգտագործեք 22-29 կապում: (ՊՈՐՏԱ) Մի՛ սխալեք վերը նշված 5 Վ լարման երկու կապում:

Uno- ում օգտագործեք 0-7 կապում: Սա PORTD- ն է

Միացրեք ձեր սնուցման աղբյուրի 0V- ը Arduino- ի 0V- ին:

Միացնել.

Բացեք այս թեստային ծրագիրը DAC_TEST

UNO- ի համար փոխարինեք PORTTA- ին PORTD- ի բոլոր հղումները

Փոխարինեք DDRA- ն DDRD- ով: Այս հրահանգը բոլոր 8 տողերը միանգամից թողարկում է: Սա տվյալների ուղղության գրանցամատյան է:

Սահմանեք ձեր սերիական մոնիտորը 115200 -ի վրա:

Միացրեք վոլտմետր DAC- ի և OV- ի միջև

Programրագիրը ելքը կկազմի 255 - բոլոր տողերը միացված `առավելագույն լարման:

Ելք 128- կես առավելագույն լարում:

Ելք 0- զրոյական լարման (Կամ, հավանաբար, գրեթե զրոյի):

Այնուհետև այն քայլ առ քայլ կընթանա ՝ 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128

Լարման կայուն աճը պետք է լինի:

Եթե լարումը հետ է ընկնում, մինչդեռ թիվը մեծանում է, հավանաբար փոխկապակցված երկու լարերը հակադարձված են:

Դուք նաև պետք է լսեք, թե ինչպես է բարձրախոսը հանգիստ սեղմում, երբ լարումը փոխվում է

Քայլ 7: Wav վերնագրի ընթերցում

Wav ֆայլերը պահվում են որոշակի հաճախականությամբ և տվյալների չափով:

Այս տեղեկատվությունը պարունակվում է 44 բայթ վերնագրում ՝ wav ֆայլի սկզբում:

Չնայած որոշ ծրագրեր ընդլայնում են վերնագիրը (բայթ 35 -ից հետո), ինչը ավելի դժվար է դարձնում տվյալների չափի գտնվելու վայրը:

Վերնագիրը կարդալու համար մենք ստեղծում ենք բուֆեր և պատճենում ֆայլի սկիզբը:

Հաճախականությունը պահվում է 4 բայթում ՝ սկսած 24 բայթ ֆայլում:

// wav ֆայլի վերնագրում նշված ընթերցման հաճախականությունը

բայթ գլխիկ [60]

tempfile.seek (0);

tempfile.read (headbuf, 60);

retval = headbuf [27];

retval = (retval << 8) | գլխիկ [26];

retval = (retval << 8) | գլխիկ [25];

retval = (retval << 8) | գլխիկ [24];

Serial.print (F («Ֆայլի հաճախականություն»));

Serial.print (retval);

Տվյալների չափի մասին տեղեկատվությունը գտնելու լավագույն միջոցը վերնագրում «տվյալներ» բառի որոնումն է:

Այնուհետեւ հանեք դրան հաջորդող 4 բայթերը, որոնք կազմում են երկար արժեքը

անստորագիր երկար հետադարձում;

int mypos = 40;

համար (int i = 36; i <60; i ++) {

if (headbuf == 'd') {

եթե (headbuf [i+1] == 'ա') {

եթե (headbuf [i+2] == 't') {

եթե (headbuf [i+3] == 'ա') {

// վերջապես մենք ունենք այն

mypos = i+4;

i = 60;

}

}

}

}

}

tempfile.seek (mypos);

retval = headbuf [mypos+3];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos+2];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos+1];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos];

Լավ, մենք ունենք տվյալների երկարությունը և հաճախականությունը:

Աուդիո տվյալները հետևում են տվյալների երկարության արժեքը կազմող 4 բայթին:

Քայլ 8: Ընդհատել, ընդհատել…

Մենք օգտագործում ենք հաճախականության մասին տեղեկությունները `ծրագրային ապահովման ընդհատում ստեղծելու համար անհրաժեշտ կամ հաճախականությամբ:

Ընդհատումը միշտ չէ, որ կարող է ճշգրիտ սահմանվել, բայց դա բավարար է: Ֆայլից կարդալու հաճախականությունը փոխանցվում է դադարի ենթածրագրին:

void setintrupt (float freq) {float bitval = 8; // 8 8 բիթանոց 0 և 2 ժամաչափերի համար, 1024 ՝ ժամաչափ 1 բայթ

setocroa = (16000000/(հաճախականությունը*bitval)) - 0.5;

// Սետոկրոայի արժեքը պահանջում է -1 -ի հանում: Այնուամենայնիվ, 0.5 պտույտ ավելացնելով մոտակա 0.5 -ին

// theամաչափի լուծաչափը սահմանափակ է

// Ի վերջո որոշվում է բիտվալի մեծությամբ

cli (); // անջատել ընդհատումները // սահմանել ժամանակաչափ 2 ընդհատում

TCCR2A = 0; // ամբողջ TCCR2A գրանցամատյանը սահմանել 0

TCCR2B = 0; // նույնը TCCR2B- ի համար

TCNT2 = 0; // նախաստորագրել հաշվիչի արժեքը 0 -ի համար

// սահմանել համեմատության համընկնումների գրանցամատյան հաճախականության (հց) ավելացման համար

OCR2A = սեթոկրոա; // = (16*10^6) / (հաճախականությունը*8) - 1 (պետք է լինի <256)

// միացնել CTC ռեժիմը

TCCR2A | = (1 << WGM21); // Սահմանել CS21 բիթը 8 նախալեզվիչի համար

TCCR2B | = (1 << CS21); // միացնել ժմչփի համեմատության ընդհատումը

// TIMSK2 | = (1 << OCIE2A); // սա աշխատում է, ինչպես և հետևյալ տողում

sbi (TIMSK2, OCIE2A); // միացնել ընդհատումը ժմչփի վրա 2

sei (); // միացնել ընդհատումները

Խորաթափանց ընթերցողները կունենան խայտաբղետ sbi (TIMSK2, OCIE2A)

Ես կարգավորում եմ մի քանի (ինտերնետով ձեռք բերված) գործառույթներ `գրանցամատյանների բիթերը տեղադրելու և մաքրելու համար.

// Սահմանում է ռեգիստրի բիտերի մաքրման համար#ifndef cbi

#սահմանել cbi (sfr, bit) (_SFR_BYTE (sfr) & = ~ _BV (bit))

#էնդիֆ

// Սահմանում է գրանցամատյանների բիթերի տեղադրման համար

#ifndef sbi

#սահմանել sbi (sfr, bit) (_SFR_BYTE (sfr) | = _BV (bit))

#էնդիֆ

Այս գործառույթները ապահովում են հեշտ զանգ `ընդհատումը սահմանելու կամ մաքրելու համար:

Այսպիսով, ընդհատումը վազում է, ինչ կարող ենք ստիպել դա անել:

Քայլ 9. Ընդհատումներ և կրկնակի բուֆերացում

22 ԿՀց հաճախականությամբ յուրաքանչյուր 0,045 ms- ի համար դուրս է բերվում ձայնային տվյալների բայթ

512 բայթ (բուֆերի չափը) կարդացվում է 2.08 ms- ում:

Այսպիսով, բուֆերը չի կարող կարդալ SDCard- ից մեկ գրելու ցիկլով:

Այնուամենայնիվ, նավահանգիստ է գրվում 512 բայթ 23.22 մկմ -ում:

Այսպիսով, մեզ մնում է միայն տեղադրել նոր ֆայլ, որը կարդացվում է ամեն անգամ, երբ բուֆերը դատարկվում է, և մենք բավական ժամանակ ունենք տվյալները ստանալու համար ՝ նախքան տվյալների նոր բլոկ պահանջելը… Ենթադրելով, որ մենք օգտագործում ենք երկու բուֆեր ՝ մեկը դատարկելով մյուսը լրացնելով:

Սա կրկնակի բուֆերացում է:

Կրկնվող ընդհատմամբ ընթերցված ֆայլը կդանդաղեցվի, բայց այն կավարտվի:

Ես տեղադրել եմ երկու 512 բայթ բուֆեր, որոնք կոչվում են bufa և bufb:

Եթե դրոշը ճշմարիտ է, մենք կարդում ենք porta- ից, հակառակ դեպքում կարդում ենք portb- ից

Երբ բուֆերային դիրքը (bufcount) հասնում է բուֆերի չափին (BUF_SIZE 512) մենք դնում ենք readit կոչվող դրոշը true:

Void loop ռեժիմը փնտրում է այս դրոշը և սկսում բլոկի կարդալ.

if (կարդալ) {եթե (! aready) {

// նախաձեռնել SDCard բլոկի ընթերցումը bufa- ում

tempfile.read (bufa, BUF_SIZE);

} ուրիշ {

// նախաձեռնել SDCard բլոկի ընթերցումը bufb- ում

tempfile.read (bufb, BUF_SIZE);

}

readit = կեղծ;

}

Երբ այն ավարտի սովորական դրոշները readit = false:

Ընդհատման ռեժիմի շրջանակներում մենք պետք է ստուգենք, որ դատարկ շրջանն ավարտված է `ստուգելով, արդյոք readit == կեղծ է:

Սա այն դեպքում, երբ մենք ազդանշան ենք տալիս, որ մեկ այլ ընթերցում է պահանջվում և միացնում ենք տարածքի դրոշը ՝ բուֆերները փոխելու համար:

Եթե SDcard- ը դեռ կարդում է, մենք պետք է հետևենք մեկ ընթերցմանը (counter--; bufcount--;) և դուրս գանք ընդհատումից `ավելի ուշ նորից փորձելու համար: (Սեղմումները աուդիո ելքային ազդանշանի վրա ենթադրում են, որ դա տեղի է ունեցել):

Երբ բոլոր տվյալները կարդացվում են, ընդհատումը չեղյալ է հայտարարվում, նավահանգիստը նորից կարգավորվում է միջին լարման 128-ի արժեքի, և աուդիո ֆայլը փակվում է:

Նախքան dac2.ino սցենարը առաջին անգամ գործարկելը, ձեր ձայնի մակարդակը սահմանեք 50%: Սա չափազանց բարձր կլինի, բայց դա ավելի լավ է, քան 100%-ը:

Եթե ձեր ձայնի կարգավորիչը գործում է հակառակ փոխանակման միջոցով, ապա 10K պոտենցիոմետրի հակառակ ծայրերում գտնվող լարերը:

Թույլ տվեք իմանալ, թե ինչպես է դա հնչում: