ＴＫ８０／ＢＳの
シンセシステムを復活／拡張したい〜
その１９
ＦＰＧＡ，ＳＰ−８０８ＥＸ
ＡＫＡＩハードディスクレコーダ
２０１８年
２月２４日
ＦＰＧＡ開発用に中古ノートＰＣを新調しました。レノボのＴ４２０Ｓです。Ｗｉｎ７の６４ビット、メモリが少なくて４Ｇです。後で増設します。とりあえず、最新版のＶｉｖａｄｏをインストールして持ってきました。
ぜんぜん使っていないＳＰ−８０８をアパートから持ってきました。ＺＩＰディスクはＣＦカードに交換されています。内部はＥＸ仕様でデジタル入出力オプションボード付きです。
ＣＦカードの代わりにＳＤカードを入れてみましたが、認識しませんでした。残念。ＣＦカードは普通？の１倍で良いようです。
秋月の通販で購入したＡｒｔｉｘ−３５Ｔとユニバーサル基板、接続ピンヘッダです。
ＦＰＧＡプログラミング大全をアパートに忘れてきたので、ＷＥＢを見ながら、とりあえずＬチカ（笑）。
ヤフオクでノート用メモリを購入。８Ｇバイトです。
ＳＫ−８８（ＳＣ−８８Ｐｒｏ）のリズム音をＳＰ−８０８でサンプリングしました。
２月２５日
ＦＰＧＡボードの上に載せるユニバーサル基板を作製します。アルドウィーノ互換のピンなので、上側のコネクタの間隔はハーブピッチになっています。ピンを曲げる必要があります。
ＤＲ８用の外付けＣＦですが、２６６倍が刺さっています。ＳＰ−８０８に使っている普通の１倍？の１Ｇを接続したところ、転送速度が間に合わないというエラーが出て使えませんでした。ある程度早いものを使う必要があるようです。
ＭＳＰ４３０のＵＳＢ−ＭＩＤＩ変換を修正して９ｃｈ目をそのままＵＡＲＴ−ＭＩＤＩに出力するようにしました。ＳＰ−８０８に内蔵されている仮想アナログシンセ用です。１〜８ｃｈがＤＣＯ・アナログシンセ、９ｃｈと１０ｃｈがＳＰ−８０８の仮想アナログシンセとサンプリングリズムです。
３月３日
アナログデバイセズのＷＥＢページでＤＤＳのシミュレーションができます。選んだデバイスはＡＤ９８５０です。１００ＭＨｚから５．３ＭＨｚを生成しています。出力フィルタ無しです。
Ｃで同じように計算してみます。テーブルはあらかじめ用意しないで都度、三角波を計算します。三角波の中央値でコンパレートすると５．３Ｍｈｚは５．２６３１５８Ｍｚになりました。
ＣをＶｅｒｉｌｏｇに変換してＶｉｖａｄｏでシミュレーションしてみました。
友人ＳからＤＲ８のＭＩＤＩインターフェースを借りました。部品は汎用品で、そのまま作れそうです（笑）。
ＳＰ−８０８のＣＦカードですが、ノートＰＣに接続したところ、普通のＦＡＴ１６でした。カードリーダでバックアップできるので良かったです。外付けＺＩＰドライブを買おうかと思ったのですが必要ないです。
会社の廃品置き場にあったアルドウィーノのＭＥＧＡ（ＡＤＫ）とＵＮＯです。Ｌチカを動かすと、双方とも動作良好でした。ＵＮＯはＣＦ／ＲＴＣボート付き。
ＦＰＧＡのユニバーサル基板のピンヘッダのハーブピッチの部分です。普通のユニバーサルの場合にはハーブピッチ分だけピンを曲げないと入らないです。ＭＥＧＡとＵＮＯで間違えて拡張基板が刺さらないようにコネクタがズレているようです。
ボルカビーツもサンプリングします。ＳＫ−８８と比べてみました。ＳＫ−８８はステレオでなかなか良いです。ｍｐ３はこれです。リズムとベース部（仮想アナログシンセ）がＳＰ−８０８で、それ以外は旧ＤＣＯ・シンセです。
３月４日
ＭＩＤＩインターフェースをＤＲ８に入れてみました。メニューにＭＴＣマスターの設定項目が追加されます。
ネットの通販で購入したワイヤラックです。訳あり品で送料無料で２９８０円でした。中身は無印中国製です。早速、ＤＲ４／８の載っている台をワイヤラックの前側ポールが入るように切り取ります。
仮組み完了、機材は置いただけで配線は次回に持ち越しです。
３月１０日
今週末にアパートから移動したＭＭ−２００（ラインミキサ）とＡ−８８０（ＭＩＤＩパッチ）です。設置しただけで配線できてません。
先週の続きです。ＤＲ８内のＭＩＤＩインタフェースとＳＰ−８０８の同期テストを行います。ＤＲ８をＭＴＣマスターにしてＳＰ−８０８をスレーブに設定します。ＭＴＣで正常に同期しました。
次にＰＣとＤＲ８を接続します。ＤＲ８はマスタのみなので、ＰＣ側をスレーブにします。残念ながらＤＯＭＩＮＯはＭＴＣ／ＭＩＤＩクロックのスレーブにならないため、もう一つのフリーのシーケンサの世界樹を使います。ＭＴＣでは上手く同期できないようなので、ＭＩＤＩクロックでテストすると同期できました。ＤＲ８側をソングモードにしてオフセットを上手く調整すれば曲の頭も合って同期できました。
ＦＰＧＡのＤＤＳの続きです。先週は合成しただけでシミュレーションしましたが、今回は実際にボードに論理を書き込んでみます。
１００ＭＨｚから５．３ＭＨｚを出力してみます。周波数カウンタで測定します。５．３ＭＨｚです。
今度は５．３２ＭＨｚです。こちらもほぼ、５．３２Ｍｈｚです。Ｃで計算したよりも細かく出力できるようです。
３月１１日
実際に欲しいのはもっと周波数が高くて２０〜３０ＭＨｚくらなので、元クロックをＭＭＣＭ（ＰＬＬ）で２倍にした２００ＭＨｚから作ってみました。合成後のシミュレーションでは問題ないですが、インプリ後では上手くいきません。上下で折り返すところでアドレスの加算が間違っているようです。
ＳＰ−８０８と６ｃｈミキサを載せるワイヤラックをホームセンタで購入してきました。丁度、安売り中で、１９８０円でした。後ろに見えている小型オシロが載っているラックと同じ物です。
３月１７日
今週末の機材移動はＶＰ−９０００（サンプラ）とＳ−７６０（サンプラ）、もう一台のＡ−８８０（ＭＩＤＩパッチ）です。ＶＰ−９０００のＣＤ−ＲＯＭとＳ−７６０のＨＤＤも運びました。配線は全然できてません。
友人Ｓから借りたＤＲ４のＭＩＤＩインタフェースです。シールに隠れていた型番はＨ８／３３０でした。ＤＲ８とは異なり、ＣＰＵを使っています。ワンタイム版です。ＰＬＣＣのアダプタを作って、プログラムを読み出せれば作れるかも知れません（笑）。早速、動作確認しました。
世界樹をスレーブにしてＭＩＤＩクロックで同期できました。
マルツの通販で購入した７４ＬＳ０５、７４ＨＣ３９０、ＤＩＮ５ピンのＭＩＤＩコネクタとユニバーサル基板です。
こちらはモノタロウで購入の６４ピンの２列ＤＩＮコネクタです。
ＤＲ８のＭＩＤＩインタフェースを作製します。ユニバーサル基板のサイズを合わせて、ＤＩＮコネクタを仮止めします。
本物をお手本に配線して行きます。ＭＩＤＩ出力のみで入力とスルーは実装しません。
ほぼ、完成しました。
ＦＰＧＡの続きです。ＤＣＯの９ビット／ＤＤＳ化？に向けて色々と実験しています。ＤｉｇｉｌｅｎｔのサイトにあるＸＡＤＣ（ＡＤコンバータ）のサンプルコードに固定小数点の乗算器を追加してます。ＩＰカタログから乗算器を追加して、変換されたＡＤＣの値を１．５倍にしてみます。固定小数点の乗算は位取りを考慮すれば整数の乗算と同じです。
乗算器はＤＳＰを使うように指定します。リソースで確認するとＤＳＰが使われているとが確認できました。
合成後の回路図も確認しておきます。乗算器が追加され、ポートＢに１．５の定数が接続されています。元々は１３〜１５ビットでＬＥＤを点灯させていたのを位取りで２１〜２３ビットに変更しています。
ファンクションジェネレータの出力を１．５倍にした時と同じＬＥＤ表示になりました。正常動作しています。
３月１８日
ＭＩＤＩインタフェースのパネル加工です。５ピンＤＩＮのＭＩＤＩコネクタを固定する穴加工し、Ｌ字金具を２個作製しました。
ユニバーサル基板にパネルをＬ字金具で固定します。ＤＲ８に仮固定してみます。問題なく固定できました。肝心のＭＸ１６Ｃ４５０（ＵＡＲＴコントローラ）はＥｂａｙで購入済みです。
少し前から気になっていたＭＣ８０＋のＬＥＤ表示ですが、１つだけ暗いです。以前はたたくと直っていたのですが（笑）。
パネルを外して、コネクタを挿し直しました。接触不良だったようです。直りました。
３月２４日
ＦＰＧＡにＤＤＳの論理をダウンロードしてみます。スライドスイッチで音程を変えられるようにしました。
まず、音として聞くことのできる６４分周モード、４４０Ｈｚです。続いて、ＤＣＯのＲＯＭテーブルを読み出す＊６４モードです。２８１６０Ｈｚです。正常に動作しているようです。その他の周波数も９ビットのＴＯＳよりも良いようです。
Ｅｂａｙで購入したＤＲ８用のＵＡＲＴコントローラ（ＭＸ１６Ｃ４５０ＰＣ）が届きました。
早速、ＤＲ８のＭＩＤＩボードに取り付けます。
ＭＩＤＩクロックモードで同期させました。借りているお手本ボードと同じ動作になりました。
ＤＯＣ用の９ｂｉｔ／ＤＤＳ化ですが、論理に余裕があればソフトマクロＣＰＵのＭｉｃｒｏＢｌａｚｅを入れてユーザインターフェースを制御したいと思います。下はＭＳＰ４３０のＵＳＢ−ＭＩＤＩでも使用した１２８ｘ６４のＬＣＤです。ＳＰＩモードでも動作するので、ｍｉｃｒｏｂｌａｚｅに繋げたいです。フレキ変換基板にコンデンサを取り付けておきました。
アマゾンで購入の５Ｖ−＞３．３Ｖレベル変換基板です。ＭＣ８０＋のバスは５Ｖのため、これで３．３ＶにシフトしてＦＰＧＡに接続します。ＭＣ８０＋バス入力の２６ピンのコネクタも取り付けました。
元々はＶＯＴＲＡＸのＳＣ−０１音声合成ボード用の２６ピンケーブルはＭＣ８０＋バスと同じ信号線なので、レベル変換が正しく動作しているかオシロで確認しました。正常動作しています。
３月２５日
Ａ−８８０（ＭＩＤＩパッチ）を介してＭＳＰ４３０のＭＩＤＩを接続します。とりあえず、最小限の接続です。
ＭＩＤＩ出力はＳＰ−８０８に、入力はＳＫ−８８にそれぞれ接続しました。
レベル変換したＭＣ８０＋バスをＦＰＧＡに接続します。スライドスイッチで１〜８チャンネルを選択して、ＭＣ８０＋のノート情報をラッチしてボード上のＬＥＤに表示させる論理を書き込みました。ＰＣからＭＳＰ４３０経由で音出しして、ＭＣ８０＋のＬＥＤ表示と比較します。正しく、ＦＰＧＡ内にラッチされてることを確認しました。
３月２６日
ノートをラッチする論理にＤＤＳを８個組み込んで、シミュレーションを行います。８本のｔｏｓ信号を出力します。これがＤＯＣ用の６４倍クロックです。
ＤＤＳが８個入るか心配でしたが、ＬＵＴが４０％くらいの使用量です。
デバイスの図です。まだ実装していないのはＸＡＤＣを使ったＣＶ入力と、ポルタメント制御です。容量に余裕があればＭｉｃｒｏＢｌａｚｅを使ったユーザインターフェースも実装できるかもしれません。
３月２７日
ＤＯＣのＤＤＳ化の方針です。はじめに現行のＤＣＯのブロックは以下です。ＣＶは外部からの変調入力でＬＦＯを入力すればビブラートがかかります。ＤＩＶはバイナリカウンタでオクターブを生成します。ＳＥＬはオクターブを選択するセレクタです。ノートデータをデバイダとセレクタのデータに変換している部分は省略しています。破線内はカウンタで波形テーブル（２７３２）を読み出している部分（５Ｖ電源）でこれを残し、前半の８ビットでＴＯＳを作っている部分（ここは１２Ｖ電源）をＤＤＳ化してＴＯＳの音程を高精度化します。
上記のＶＣＯの部分をＤＤＳで置き換えて、９ビットのデバイダでＴＯＳを作る方法です。この方法ではＤＤＳの出力が２００ＭＨｚで元クロックはもっと高い必要があり、実現できません。
以下はＤＤＳでＴＯＳを作り、ＣＶもＤＤＳの設定値に加算して作るブロックです。この場合は１００ＭＨｚから８００ＫＨｚを生成すれば良いのでＦＰＧＡ内に実装可能です。ＣＶの係数乗算部にノートデータが入っているのは音程によってＣＶの効きが異なるのを補正するためです。
