Ontwerp Ideeën. Datum: Fri 01 January 2016 Samenvatting: Hardware ontwerp-ideeën en korte uitwerkingen voor de ArSid. Soort Artikel: Status:
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes] 1/6: ontwerp_1-blokschema.jpg. 2/6: ontwerp_2-mega.jpg. 3/6: ontwerp_3-sidbasis.jpg. 4/6: ontwerp_4-sid_registers.jpg. 5/6: ontwerp_5-lcd.jpg. 6/6: ontwerp_6-bovenplan.jpg. Meer
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes] Hieronder volgen de ideeën en hardware ontwerp-eisen voor de ArSid. Sommige ideeën dateren al uit begin 2014 en anderen zijn het afgelopen voorjaar pas tot idee geworden. Na een opsomming van de Sid-registers is bedacht dat (van 1 voice) elke ADSR-instelling zijn eigen potmeter moet krijgen en elk register-bitje zijn schakelaar. Om mooie aantallen te krijgen is besloten om totaal 16 potmeters en 16 schakelaars te gebruiken voor de registers. De potmeters en schakelaars die geen register kunnen vullen, hebben een eigen funktie gekregen. Voor meer functionaliteit lijkt het leuk om er ook een accoorden-systeem in te bouwen. Je speelt 1 toets en de ArSid komt met een heel accoord. Ook polyfoon-spelen moet mogelijk worden, tenslotte zijn er voor 2 Sid's 6 voices (stemmen) beschikbaar. Daar moet wat leuks van te maken zijn. Ook is er over een display nagedacht. Een Lcd-display met RGB-achtergrond verlichting lijkt mij leuk. Over de indeling van de tekst op het display is ook nagedacht ... althans over het hoofdscherm. Er moeten meer schermen komen, dus er gaat een software mechanisme (cursor-toetsen idee (?)) komen om de data op de juiste plaats op het display te tonen. Met eigen tekens wordt de uitlezing zo functioneel en zo vriendelijk mogelijk gemaakt. En er moet een Midi aansluiting komen. En wellicht een rij Leds bovenaan om een ritme weer te geven, zoals een TR8 of TB3 (Roland-Aira serie) dat ook doet. 1. Registers Sid. Alle instellingen van de Sid: Frequency Low Frequency High PulseWidth Low PulseWitdh High Control Noise Square/Pulse Saw Triangle Test (= WaveReset) RingModulation Sync Gate (= Start ADSR) Attach Decay Sustain Release FilterFreq Low FilterFreq High Filter Resonance Filter On/Off (each Voice a bit) FilterType HighPass BandPass LowPass MasterVolume 2. Potmeter/ Schakelaar Verdeling. Een eerste gedachte over de potmeters en schakelaars. Het boorplan heeft andere funktie omschrijvingen gekregen. ADSR Square Filter Pots Attack Decay Sustain Release DutyCycle Frequency Resonance - WaveForm - Filter Schaks Noise Square Saw Triangle - HighPass BandPass LowPass     Pots Accoord Transpose TransOct - Sweep 1 Sweep 2 Time -     Schaks - - - - - - - - Er moeten extra schakelaars komen om te kiezen naar welke Sid de instellingen toe moeten. En er moeten keuze-schakelaars komen om door de display-pagina's te kunnen "bladeren" en om gegevens getallen in diverse notaties weer te geven (decimaal, hexadecimaal, midi-waarde, noot-naam, etc). Achterop moet iets komen om het Midi-kanaal (live) in te kunnen stellen. En met het idee om de Sid's te "verdelen" tussen een bas-lijn en een melody-lijn is het handig om de kanaal-keuze dubbel uit te voeren. En misschien een derde voor Midi-Out boodschappen. 3 LCD-Display: 20*4. Het basis-ontwerp van het hoofdscherm. +--------------------+ |O:vv f:..... C:..| Oscilator |F:/~ f:..... R:..| Filter |W:/\ d:..... | Waveform |A:.. D:.. S:.. R:.. | ADSR +--------------------+ Ook dit is een begin idee. Hierbij is meegenomen dat het display eigen tekens kan tonen (maximaal 8 eigen tekens). 3a. Eigen Tekens. De volgende funkties moet eigen tekens krijgen. 2 tekens per funktie: Filter Filter WaveForm WaveForm 3b. Idee over eigen tekens. Er moeten eigen tekens komen die het volgende laten zien: Blok-Up/Down Zaag-1/2 Driehoek-Up/Down Ruis-1/2 Lowpass-1/2 Bandpass-1/2 Highpass-1/2 4 Bovenrij met RGB-Led's: 16+3. Bovenaan moet een rij van 16 Led's komen. Deze moet meelopen met de Midi-Clock. Wat deze Midi-Clock nog meer moet doen, is nu nog niet bepaald. Maar de routines om deze Clock te kunnen gebruiken, moeten er alvast komen. Daarnaast moeten 3 Led's komen voor [Play][Stop][Pause] (of zoiets). Eerst was het idee om er standaard rode of groene Led's voor te gebruiken. Nu moeten het RGB-Led's komen, zodat de maten van 4 ermee gemerkt kan worden met een ander kleurtje. En dan is er nog de RGB-Backlight van het LCD-Display. 5. Aansluitingen Arduino Mega. Een idee over wat de aansluitingen van de Arduino Mega voor funkties moeten krijgen. Een soort adres-bus, databus en control-bus om de Sid's, Lcd's en Led's aan te sturen en om de schakelaars uit te lezen. Analog Pins Digital Pins Extended Pins F0 v a0 Pot 0 E0 x d0 rx0 - J1 x d14 tx3 - C7 v d30 Adr A7 L7 v d42 Adr En F1 v a1 Pot 1 E1 x d1 tx0 - J0 x d15 rx3 - C6 v d31 Adr A6 L6 v d43 - F2 v a2 Pot 2 E4 x d2 pwm - H1 x d16 tx2 - C5 v d32 Adr A5 L5 v d44 pwm - F3 v a3 Pot 3 E5 x d3 pwm - H0 x d17 rx2 - C4 v d33 Adr A4 L4 v d45 pwm - F4 v a4 Pot 4 G5 x d4 pwm - D3 x d18 tx1 Mid Ou C3 v d34 Adr A3 L3 v d46 pwm - F5 v a5 Pot 5 E3 x d5 pwm - D2 x d19 rx1 Mid In C2 v d35 Adr A2 L2 v d47 - F6 v a6 Pot 6 H3 x d6 pwm - D1 x d20 sda - C1 v d36 Adr A1 L1 v d48 - F7 v a7 Pot 7 H4 x d7 pwm - D0 x d21 scl - C0 v d37 Adr A0 L0 v d49 Adr A8 K0 v a8 Pot 8 H5 x d8 pwm - A0 v d22 Dat D7 D7 x d38 Reset B3 x d50 miso - K1 v a9 Pot 9 H6 x d9 pwm - A1 v d23 Dat D6 G2 x d39 Lcd B2 x d51 mosi - K2 v a10 Pot 10 B4 x d10 pwm - A2 v d24 Dat D5 G1 x d40 R/W B1 x d52 sck - K3 v a11 Pot 11 B5 x d11 pwm Lcd B A3 v d25 Dat D4 G0 x d41 p2 B0 x d53 ss - K4 v a12 Pot 12 B6 x d12 pwm Lcd G A4 v d26 Dat D3 K5 v a13 Pot 13 B7 x d13 pwm Lcd R A5 v d27 Dat D2 K6 v a14 Pot 14 A6 v d28 Dat D1 K7 v a15 Pot 15 A7 v d29 Dat D0 6. Adres-bus Een Sid heeft 32 adres-posities. Om er 8 aan te sturen, zijn er 256 posities nodig. Leds bovenaan de bovenkant (de LedRij) moeten een ritme en een status van Play/Stop weergeven. Zij gaan in een matrix aangesloten worden. Alle schakelaars moeten de mogelijkheden op eenvoudige wijze bedienen, met zo min mogelijk verstopte (menu)-opties. Ook zij gaan in een matrix worden aangesloten. Het Lcd-Display heeft 2 adres-posities nodig. De RGB-Background verlichting kan in deze posities worden opgenomen. Maar wanneer deze rechtstreeks op de Mega wordt aangesloten, kan de Mega nog rechtstreeks "nood"signalen sturen, als de rest van de besturing uitgevallen is. De regel-potmeters zijn recht-toe recht-aan. Elke regel-potmeter gaat rechtstreeks naar een analoge ingang van de Arduino. Een adresbus van 8-bits geeft 256 verschillende posities. Elke bit meer in deze adresbus geeft een verdubbeling van dit aantal. Met deze 8 bits kunnen 8 Sids worden aangestuurd (8 Sids vermenigvuldigd met 32 Sidadressen geeft 256 adres-posities). Middels een 9de adreslijn (dit geeft totaal 512 posities) kan gekozen worden of de Sids, of dat de In/Out (het Display (2 registers), de Leds en de schakelaars) wordt aangestuurd door de Mega. Dit geeft de volgende verdeling voor de adressen per Sid en voor de In/Out. Adres $0xx - Sids $1xx - In/Out $y00 .. $y1F Sid 0 LedRij Kleur/Kleur $y20 .. $y3F Sid 1 LedRij Kleur/Nummer $y40 .. $y5F Sid 2 Lcd Data $y60 .. $y7F Sid 3 Lcd Register Select $y80 .. $y9F Sid 4 Schakelaars Out $yA0 .. $yBF Sid 5 Schakelaars In $yC0 .. $yDF Sid 6 *not used* $yE0 .. $yFF Sid 7 *not used* Midi-aansluitingen erbij, maken de ArSid compleet. Echter deze worden rechtstreeks op een seriële port (Tx/Rx2, net als het Mega Ledpaneel) op de Mega aangesloten. Dit alles resulteert in een aantal printen die met elkaar worden verbonden. Een blokschema geeft dit op eenvoudige wijze weer en zal als leidraad dienen bij de verdere opbouw. Ook al is het blokschema (ruim anderhalf jaar) later getekend dan de eerte ArSid ideeën zijn ontstaan. 7. Audio regel potmeters. De audio-signalen van (en naar) de Sid's moeten rechtstreeks gaan naar (en van) een audio versterking print met opamps. Deze worden ook rechtstreeks aangesloten op de audio-regel potmeters, zodat er gedacht moet worden over afscherming. Een later idee is om de versterkers te voorzien van VCA's (Voltage Controlled Amplifiers), zodat de verbindingen met de audio-potmeters EN geen afscherming nodig hebben (ze gaan een gelijkspanning voeren) EN steviger uitgevoerd kunnen worden (afgeschermd audio-kabel is altijd zwakker dan gewoon draad). Er moet wel rekening worden gehouden met eventuele extra afscherming tussen het digitale en het analoge gedeelte. Digitaal en analoog gaan immers niet goed samen, vooral wanneer de adertjes van de aansluitdraden naast elkaar liggen. 8. Een behuizing. De verzameling printen moet natuurlijk in een mooie (en nuttige) behuizing komen. Het is mogelijk om hiervoor een kant-en-klaar (kunststof) kast voor te nemen, maar zelfbouwen (van hout of metaal) is ook een optie. Lijstje met internet linken. Hieronder een kort lijstje met de datasheet van de Arduino Mega en met 2 video's over de Sid. Datasheet van de AT Mega. - Hier Video 1: "Exploring the Commodore MOS Technology 8580R5 Sound Interface Device" (lengte: 47min 12sec) - YouTube In deze video onderzoekt Richard Atkinson de mogelijkheden van de SID-Chip (de opvolger van de 6581) (met gebruik van een Behringer BCR2000 Controller). Vanaf 4:25 ergens zijn de diverse geluidsgolven te horen EN te zien op een osciloscoop. Driehoek - Zaagtand - Blokgolf (Square) met varierende pulse breedte - ruis (vanaf 5:10). Verder zijn te horen gecombineerde wave-forms (driehoek met puls) en ring-mudulatie. Vanaf 22:20 gaat het over de ADSR-envelope. Op een osciloscoop is dit echter niet zo spectaculair. Vanaf 26:05 komt de tweede oscilator erbij. Heel mooi zijn de fase-verschuivingen te zien, omdat beide frequenties niet exact hetzelfde zijn. Vanaf 29:20 komt de derde oscilator erbij. Ook hier zijn duidelijk de drie afzonderlijke fase verschuivingen te zien wanneer de frequenties bijna gelijk zijn. Vanaf 31:30 komt het filter aan bod. Video 2: "Exploring the Commodore MOS Technology 6581 Sound Interface Device" (lengte 27min 58sec) - YouTube Video van dezelfde Richard Atkinson over de originele SID-chip.
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes] Afbeeldingen 1/6: ontwerp_1-blokschema.jpg. 2/6: ontwerp_2-mega.jpg. 3/6: ontwerp_3-sidbasis.jpg. 4/6: ontwerp_4-sid_registers.jpg. 5/6: ontwerp_5-lcd.jpg. 6/6: ontwerp_6-bovenplan.jpg.

[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]