[Из песочницы] USB MIDI-контроллер на Arduino
В очередной раз играя на гитаре и управляя звуком через Peavey ReValver и прочие Amplitube, задумался о приобретении MIDI-контроллера. Фирменные устройства, вроде Guitar Rig Kontrol 3, стоят около 13 000 рублей, и обладают только напольным исполнением. То есть оперативно менять положения нескольких регуляторов весьма проблематично.
Различные контроллеры DJ направленности выглядели интереснее за счет обилия фейдеров и энкодеров. Решено было совместить приятное с полезным и сделать MIDI-контроллер самому.Начальные требования: 2–7 фейдеров, столько же роторных потенциометров/энкодеров, около 10 кнопок, подключение по USB.
Далее стал выбирать компоненты. Arduino выбрал по причине наличия, в принципе можно использовать ту же ATmega32u4, STM, либо другой контроллер. Фейдеры и кнопки нашел в местном радиомагазине. Энкодер и потенциометры уже были когда-то куплены. Тумблеры нашел в гараже. Корпус решил изготовить из верхней крышки DVD плеера.
Комплектующие:
Arduino UNO R3 1 шт. Фейдеры сп3–25а 5 шт. Рот. потенциометры 3 шт. Энкодер 1 шт. Кнопки pbs-26b 16 шт. Крышка от DVD 1 шт. Тумблеры 2шт. Сначала согнул корпус и пропилил в нем бормашиной отверстия под фейдеры:
Затем просверлил отверстия для тумблеров и рот. потенциометров, разметил положение кнопок. Так как сверла на 19 (да и соответствующего патрона для дрели) у меня не было, то отверстия для кнопок сверлил на 13, а затем увеличивал разверткой.
Основа готова, теперь можно думать, как подключать все это добро к Arduino. Во время изучения данного вопроса наткнулся на замечательный проект HIDUINO. Это прошивка для ATmega16u2 на борту Arduino, благодаря которой устройство определяется как USB-HID MIDI device. Нам остаётся только отправлять данные MIDI по UART со скоростью 31250 бод. Чтобы не захламлять исходники дефайнами с кодами MIDI событий, я воспользовался этой библиотекой.
Так как я использовал Arduino, то решил сделать шилд, к которому уже и будут подключаться вся периферия.Схема шилда:
Как видно из схемы кнопки подключил по матричной схеме. Задействованы встроенные подтягивающие резисторы ATmega328, поэтому логика инверсная.
Инициализация кнопок
for (byte i = 0; i < COLS; i++){ //--Конфигурируем строки мтрчн клвтр как выходы
pinMode(colPins[i], OUTPUT); //--подаём на них лог. 1
digitalWrite(colPins[i], HIGH);
}
for(byte i = 0; i < ROWS; i++){ //--Конфигурируем столбцы мтрчн клвтр как входы---------
pinMode(rowPins[i], INPUT); //--включаем встроенные в мк подтягивающие резисторы--
digitalWrite(rowPins[i], HIGH);
}
Считывание значений
for(byte i = 0; i < COLS; i++) //-Цикл чтения матричной клавиатуры-----
{
digitalWrite(colPins[i], LOW); //--На считываемый столбец выставляем 0---
for(byte j = 0; j < ROWS; j++) //--Построчно считываем каждый столбец--
{ //--И при нажатой кнопке передаём ноту--
dval=digitalRead(rowPins[j]);
if ( dval == LOW && buttonState[i][j] == HIGH ) MIDI.sendNoteOn(kpdNote[j][i],127,1);
if ( dval == HIGH && buttonState[i][j] == LOW ) MIDI.sendNoteOff(kpdNote[j][i],127,1);
buttonState[i][j] = dval;
}
digitalWrite(colPins[i], HIGH);
}
Забыл разместить на печатке диоды, пришлось подпаивать к кнопкам.Потенциометры подключены через мультиплексор 4052b к вводам АЦП.
Считывание положений потенциометров for (byte chn = 0; chn < 4; chn++) //-Цикл чтения значений потенциометров { set_mp_chn(chn); //--Задаём параметры мультиплексора val=analogRead(0) / 8; //--Считываем значение с канала X if (abs(val-PrVal[chn]) > 5) //--Если текущее значение отл. от прошлого { //--больше чем на 5, то посылаем новое значение MIDI.sendControlChange (chn, val,1); PrVal[chn]=val; } val=analogRead (1) / 8; //--Считываем значение с канала Y аналогично X if (abs (val-PrVal[chn+4]) > 5) { MIDI.sendControlChange (chn+4, val,1); PrVal[chn+4]=val; } } Энкодер повесил на аппаратное прерывание.Считывание энкодера void enc () // Обработка энкодера { currenttime=millis (); if (abs (ltime-currenttime)>50) // антидребезг { b=digitalRead (4); if (b == HIGH && eval<=122) eval=eval+5; else if (b == LOW && eval>=5) eval=eval-5; MIDI.sendControlChange (9, eval,1); ltime = millis (); } } Печатную плату развёл в Sprint layout, Затем изготовил старым добрым ЛУТ'ом с использованием самоклеющейся плёнки и хлорного железа. Качество пайки страдает от ужасного припоя.Готовый шилд:
Для заливки прошивки в ATmega32u4 я кратковременно замыкал 2 пина ICSP, затем использовал Flip. В дальнейшем подключил к этим пинам кнопку.
Прошивка работает, осталось прикрутить стенки и лицевую панель. Так как я размечал все по месту, то на рисование панели времени ушло больше, чем на всё остальное. Выглядело это так:
1. В качестве фона картинки выставлялась миллиметровка
2. Размечались отверстия
3. Полученное выводилось на печать
4. Вырезались все отверстия
5. Откучивались и снимались все элементы
6. Устанавливалась панель, устанавливались на места все кнопки/потенциометры
7. Отмечались несоответствия шаблона и корпуса
8. Переход к пункту 2, пока все отверстия не совпадут
Панель изготовлена из миллиметрового ПЭТ, покрытого плёнкой с принтом и ламинированием, отверстия вырезались лазером по cdr файлу. У иркутских рекламщиков все это обошлось мне всего в 240 рублей.
Боковые стенки выпилил из фанеры.
Вид устройства на текущий момент:
Стоимость комплектующих:
Arduino UNO R3 320 р. Фейдеры сп3–25а 5×9=45 р. Рот. потенциометры + ручки 85 р. Энкодер 15 р. Кнопки pbs-26b 16×19=304 р. Панель 240 р. Мультиплексор 16 р. Фанера, текстолит, тумблера, корпус от DVD — в моём случае бесплатно. Итого: 1025 руб.Контроллер справляется с возложенными на него задачами и рулит звуком практически в любой программе аудио обработки.
В планах покрыть фанеру морилкой и вырезать из оргстекла нижнюю крышку. Так же добавить порт расширения для подключения напольного контроллера.
Код для Arduino и печатка на гитхабе: https://github.com/vlr-baik/MyMidi
Материалы по теме
