Cnc Designer. ZSynthesizer. ZSynthesizer Doküman No: 0001

Transkript

1 Cnc Designer ZSynthesizer ZSynthesizer Doküman No: 0001 Cnc Designer 12/1/2015

2 Contents ZSynthesizer Çipi Hakkında... 1 Çip Bağlantıları... 2 SPI Parametreleri... 4 Flag Değeri... 5 Frekans hesaplaması... 6 PWM Değeri... 6 Attack Decay Sustain Release... 7 Kontrol değişkeni... 9 ZSynthesizer Çipi Hakkında 1

3 3 kanal sayesinde polifonik müzik çalışmaları için ses sentezi yapar. MCU ile SPI üzerinden bağlantı sağlar. 3.3v ile çalışır. (Kart 5v) Her bir ses kanalı üçgen dalga, testere dişi dalga, Pwm dörtgen dalga ve gürültü olmak üzere 4 ses kaynağına sahiptir. Herhangi bir sese gürültü eklenebilir. Her bir kanal bağımsız ADSR parametresine sahiptir ve bu sayede enstruman emülasyonu yapabilir. 20ms çevrime sahiptir. Çip Bağlantıları 2

4 3

5 SPI Parametreleri Clock Polarity = 0 Clock Phase = 1 8 Data Bit MSB önce gönderilecek Clock frekansı 280 Khz de denenmiştir. Veri kaybı olmaması için SPI üzerinden yollanan veriler arasında bekleme yapmak gerekir. 4

6 Flag Değeri Zsynthesizer çipine ilk gönderilecek veri FLAG verisidir. Flag verisi 8 bit olup takip edecek verilerin neler olacağını tanımlar. Bit 7 Daima 1 Bit 6 Önemsiz Bit 5 = 1 ise Kontrol verisi Bit 4 = 1 ise Sustain/Release Bit 3 = 1 ise Attack/Decay Bit 2 = 1 ise PWM Bit 1 = 1 ise Frekans MSB Bit 0 = 1 ise Frekans LSB Örnek PWM bilgisi yüklemek istiyorsak çipe gönderilecek Flag bilgisi 0x84 olmalıdır. 7 nolu bit 1 olduğu için yüksek nibble 8 olmuştur. 2 nolu bit 1 olduğu için düşük nibble 4 olmuştur. Örnek Çipe Flag bilgisi olarak 0xA0 yollandı ise Kontrol verisi yollanacak demektir. Örnek Çipe Flag bilgisi olarak 0xBF yollandı ise Flag verisini takiben aşağıdaki veriler gidecek demektir. Flag bitini takiben Frekans LSB Frekans MSB PWM Attack/Decay Sustain/Release Kontrol verisi Örnek Çipe Flag bilgisi olarak 0xB8 yollandı ise Flag verisini takiben aşağıdaki veriler gidecek demektir. Flag bitini takiben Attack/Decay - Sustain/Release - Kontrol verisi 5

7 Frekans hesaplaması Üretilecek sesin frekansı F (Hz) olsun. (uint) K = (F * 2 ^24) / bağıntısından K değeri hesaplanır. Frekans LSB = K & 0xFF; Frekans MSB = K >> 8; Olarak Frekans LSB ve MSB değerleri bulunur. Örneğin 440 Hz La sesi üretmek için K = (440 * ) / = 7382 buluruz. Bu durumda Frekans LSB = 7382 AND 255 = 0xD6 Frekans MSB = 7382 / 256 = 0x1C olacaktır. PWM Değeri 8 PWM değerinden istenen değer olarak seçilir. 0 değeri %8 1 değeri %22 2 değeri %24 3 değeri %50 4 değeri %62 5 değeri %75 6 değeri %87 7 değeri %100 Duty değerlerine karşılık gelir. PWM değeri, sadece ses kaynağının kare dalga seçilmesi durumunda etkin olacaktır. 6

8 Attack Decay Sustain Release Attack ve Decay 4 er bit olup yanyana yazılarak 8 bitlik parametre oluşturulur. Sustain ve Release 4 er bit olup yanyana yazılarak 8 bitlik parametre oluşturulur. 8 bitlik Attack/Decay verisinde yüksek 4 bit Attack değerini, düşük 4 bitte Decay değerini saklar. Aynı şekilde 8 bitlik Sustain/Release verisinde yüksek 4 bit Sustain değerini, düşük 4 bitte Release değerini saklar. Nota başlatıldığında ses 0 seviyesindedir ve sesin şiddeti yavaş yavaş artarak 15 seviyesine kadar yükselir. Sesin ne kadar zaman içinde 0 dan 15 seviyesine çıkacağı Attack parametresi ile tanımlanır. Aşağıdaki tabloda Attack süreleri verilmiştir. Attack Değeri (Hex) Attack Süresi 0 2 ms 1 8 ms 2 16 ms 3 24 ms 4 38 ms 5 56 ms 6 68 ms 7 80 ms ms ms A 500 ms B 800 ms C 1 sn D 3 sn E 5 sn F 8 sn Attack süresi sonunda ses 15 seviyesine çıkar ve ardından ses seviyesi azalmaya başlar. Sesin hangi seviyeye düşeceği Sustain parametresi ile belirlenir. Örneğin Sustain 8 olarak tanımlandı ise ses Attack komutu ile 15 seviyesine yükselir ve ardından 8 seviyesine yavaş yavaş düşer. Düşme hızı Decay parametresi ile tanımlanır. Genliği sustain değerine kadar düşmüş notamız müdahale edilmediği sürece bu ses seviyesinde çalmaya devam eder. Nota sesi susturulmak istendiğinde bu kez Relase parametresi devreye alınır ve ses yavaş yavaş zayıflayarak sıfır seviyesine iner. Relase değeri, Sustain değerindeki sesin ne kadar zaman içinde sıfıra ulaşacağını tanımlar. 7

9 Aşağıdaki tabloda Decay süreleri verilmiştir. Aynı tablo Release değeri için de geçerlidir. Decay Değeri (Hex) Decay Süresi 0 6 ms 1 24 ms 2 48 ms 3 72 ms ms ms ms ms ms ms A 1.5 sn B 2.4 sn C 3 sn D 9 sn E 15 sn F 24 sn Örnek Attack/Decay değeri 0x32 ve Sustain/Release değeri 0x71 ve nota çalmaya başladıktan 200 ms sonra Nota susturulmuş olsun. Attack = 3 Decay = 2 Sustain = 7 Release = 1 demektir. Bu durumda yukarıdaki tablolardan; Sesin 24 ms içinde sıfırdan 15 seviyesine çıkacağını, 48 ms sonra 7 seviyesine düşeceğini. 200 ms sonra ses şiddeti zayıflamaya başlar ve 7 seviyesinden 0 seviyesine 24 ms içinde iner. 8

10 Kontrol değişkeni Kontrol değişkeni Bit 7: Gürültü osilatörünü seç. Bit 6: Dörtgen Dalga osilatörünü seç. Bit 5: Testere dişi osilatörü seç. Bit 4: Üçgen dalga osilatörü seç. Bit 3: Kullanılmıyor. Bit 2: Kullanılmıyor. Bit 1: Kullanılmıyor. Bit 0: 1 yapılırsa Nota tetiklenir Attack fazı başlar. 0 yapılırsa Nota susturulur Release fazı başlar. Gürültü osilatörü ile diğer osilatörlerden herhangi birisi birlikte seçilebilir. Birden fazla osilatörler seçilirse; Seçilen osilatörler içinde üçgen dalga varsa diğerleri kullanılmaz. Testere dişi ve dörtgen dalga birlikte seçilmişse Testere dişi kullanılır. Kanal seçimi Kanallara ait veriler peşpeşe verilir. Örneğin Flag Kanal bilgileri Flag Kanal bilgileri Flag Kanal bilgileri Örneğin ikinci kanala bilgi gönderilmeyecekse aşağıdaki gibi o kanala ait flag değeri 0x80 yollanmalıdır. Flag Kanal bilgileri 0x80 Flag Kanal bilgileri Her bir kanala ait en son bilgi gönderildiğinde veriler derhal işleme alınır. SPI iletişimde yapılacak beklemeler müzikte de beklemelere neden olur. 20 ms içinde her 3 kanala ait veriler yollandığında en hızlı ritimlerde dahi müzikte kesinti olmaz. 9