ＴＫ８０／ＢＳの
シンセシステムを復活／拡張したい〜
その２２
ＶＣＦの修正、バイナリ表示器の修理
ＶｉｖａｄｏのＭｉｃｒｏＢｌａｚｅにＤＤＳを組み込み
２０１８年
５月１９日
この週は午後からガレージに来ました。先週の続きです。ＶＣＦのラダーコンデンサの交換です。残りの４台の交換が終了しました。
こちらも、先週の続きです。筐体内で音程ＣＶをＶＣＦのコネクタに接続します。８ｃｈ分、接続完了です。
ＶＣＦとディレイド・モジュレータを戻して、動作確認しました。良好です。
５月２０日
前から気になっていたＭＣ８０＋バスの信号を表示するバイナリ表示が点灯不良です。２４ビット全ての入力がプルアップされているので、信号を接続しなければ全てのＬＥＤが点灯するはずなのですが、４点ほど点灯しません。ドライバの４０５０が壊れているようです。手持ちの物と交換しました。
全て点灯するようになりました。
ＭＳＰ４３０−ＵＳＢ−ＭＩＤＩ変換のＴＫ８０側のバスにプルアップ抵抗を追加しました。今まで上記のバイナリ表示器のプルアップ抵抗が効いていたのですが、ＨＣ２４５でＭＳＰ４３０のＧＰＯ側と切り替えているため、入力側にプルアップ抵抗が無くなっていました。データとアドレスで合計１２個のプルアップ抵抗を追加しました。
ディレイドモジュレータの出力ジャックは１個しかなく不便なため、２個パラに修正します。パネル面に位置決してボール盤で６ｍｍの穴を空けます。
ジャックを追加して８ｃｈ分完成しました。１つは常時ＤＤＳに、もう一つはＶＣＦ／ＶＣＡに接続します。
５月２６日
友人ＳにＤＲ４のＭＩＤＩインターフェースボードを貰いました。
これも貰ったロシア製のＬＥＤです。ばらつきが大きいらしいです（笑）。
フルークの簡易波形表示付きテスタ（モデル８６７）も貰いました。ただ、交流／直流の電圧レンジしか動作しません。
フルークのＷＥＢでサービスマニュアルがダウンロードできます。後ろに回路図があり、早速、機能切り替え周辺の回路を調べてみました。ＣＰＵはＨ８でロータリスイッチで抵抗分圧した電圧をＡ／Ｄに入れて、機能切替をしています。
Ａ／Ｄの電圧を調べるために信号を引き出しました。
Ａ／Ｄの電圧を計算してみます。カーボンパターンの部分を６００オームで計算してみました。約０．４６Ｖの電圧差で機能を切り替えているようです。いろいろと弄っていると、動作する機能が増えてきました（笑）。動作不良の機能のＡ／Ｄ電圧は理論値と異なっています。
ロータリスイッチは基板にカーボンパターンが印刷されていて、初め、カーボンパターンの接触不良と思ったのですが、違いました。なぜか分圧用の抵抗を再ハンダ付けしただけで、全ての機能が動作するようになりました。
０．４４Ａ／１０００ＶのｍＡレンジの保護ヒューズです。ミニチュアヒューズが並列にハンダ付けされていました。ｍＡレンジのヒューズはよく飛ばしますが、このヒューズは１０００円近くします（笑）。交換してもすぐ飛ばしそうなので、このままで行きます。
コンポーネントテスト機能です。カーブトレーサです。スイッチングダイオードをテストすると下記のようなグラフが出ます。なかなか良いです。
リファレンス電源で確認してみます。電圧はぴったりでした。ｍＡレンジもまずまずです。まあ、リファレンス電源の方も校正しているわけてばないので、どのくらい正確なのか不明ですが〜
５月２７日
ＤＤＳを自作ＩＰとしてＭｉｃｒｏＢｌａｚｅに組み込みます。以前に合成、インプリしただけで動作確認をしていませんでした。ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅのソフトウェアは”ＦＰＧＡプログラミング大全”のタイマの割り込みでＬＥＤを点灯させるテストコードが入っています。ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅ側はタイマ、割り込み、ＧＰＯ、ＵＡＲＴが正常に動作しています。ＤＤＳ側は８ｃｈ分、正常動作しています。しかし、以前に組み込んだステータスＬＥＤが消灯しません。単独の論理と同じものを組み込んでいるのに、不思議です。
合成時にワーニングが出ていて、ＬＥＤを消灯する２０ｍＳｅｃのカウンタが消されているようです。
単独の方でも同じワーニングです。ＷＥＢで調べると、どうもＶｉｖａｄｏの不具合のようで、実際には消されていないです。ここに質問があり、新しいバージョン２０１８．１では直っているようです。
回路図で確認するとステータスＬＥＤを消灯するカウンタは実装されていました。回路図を調べていてると単独の時とＩＰとしてＭｉｃｒｏＢｌａｚｅに組み込んだ時でステータスＬＥＤを保持しているＦＦの周辺の回路が異なっていることが分かりました。以下は単独の時です。ステータスＬＥＤの保持用のＦＦの出力がバッファを通して、そのまま外のピンに接続されています。
続いて、ＭｉｃｒｏＢｌｏｚｅにＩＰとして組み込んだ時です。当然、ラッパーがあるので、外のピンには直接接続されていないのですが、なぜかＬＵＴへ信号が戻っています。元は同じ論理ですが、他の論理との組み合わせで実装が変わるようです。これがステータスＬＥＤが消灯しない原因かは不明です。
６月２日
ＤＤＳの論理を変更します。以下は一般的なＤＤＳです。ＳＩＮ波を出力します。
今までＦＰＧＡに実装していたＤＤＳのブロックです。動作確認のために内部で三角波を生成して閾値でコンパレートして１ビットのデジタルクロックを生成していました。実は破線内は冗長です。
上記の冗長な部分を削除して、アドレスカウンタの最上位ビットをそのままＤＤＳの出力クロックとして使用します。
データラッチ部も含めて、１ｃｈ分のＤＤＳのブロック図を作り直しました。
Ｖｉｖａｄｏで合成、インプリしてデバイスを確認します。赤枠内がＭｉｃｒｏＢｌａｚｅで左側にＤＤＳが移動し面積も小さくなっています。
使用率を確認しておきます。１５％弱です。以前は５０％強だったので、大分小さくなりました。
ステータスＬＥＤのＦＦはＤＤＳ単独の時と同じように、そのまま上の階層に出る回路になっていました。
シミュレーションを行ったところ、約２０ｍＳｅｃでステータスＬＥＤが消灯しています。
変更した論理をＦＰＧＡに書き込んで、動作確認しました。ＭＳＰ４３０のＬＥＤと同様にステータスＬＥＤが点灯／消灯することを確認しました。また、ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅのＧＰＩＯに設定しているボード上のＬＥＤも点灯し、ＤＤＳとＭｉｃｒｏＢｌａｚｅが正常に動作してます。クリックすると短い動画を再生します。
ステータスＬＥＤが無事動作したので、ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅにユーザインターフェース用のＬＣＤ、ＬＥＤ、スイッチを接続します。ＦＰＧＡボードのＳＰＩコネクタをレベル変換−クロックドライバボードまで延長します。
ＦＰＧＡボードからＬＥＤとスイッチのケーブルを引き出します。
ＳＰＩコネクタからＬＣＤケーブルを延長します。
６月３日
ＳＰＩのプログラムはＸｉｌｉｎｘのＳＤＫのＳＰＩループバックのサンプルコードの”Ｘｓｐｉ_Ｌｏｗ_ｌｅｖｅｌ_ｅｘａｍｐｌｅ．ｃ”を修正して初期化と１バイトライト関数に変更して使います。
ＳＰＩコネクタにアナログディスカバリを接続してＳＰＩの波形を確認します。
１バイト送信のテストプログラムを作成します。ＳＰＩのクロックは１００ＭＨｚの１２８分周の約７８１ＫＨｚです。正常に動作しているようです。
ＬＣＤはＭＳＰ４３０のＵＳＢ−ＭＩＤＩと同じＳＴ７５６５です。ＳＰＩ信号の３ビットとは別にコマンドとデータを分別するＡ０信号が必要です。ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅのＧＰＯをＡ０に割り当ててコマンドとデータのテストを行います。コマンド０ｘ５５、続いてデータ０ｘａａを出力します。良いようです。
波形は正しいようなので早速、ＬＣＤに接続しました。ＭＳＰ４３０のＵＳＢ−ＭＩＤＩのＬＣＤ制御プログラムの１バイトライトをパラレルからＳＰＩに変更しました。正常動作しています。
両面テープでフロントパネルに固定してバックライトも接続しました。パネルのスイッチとＬＥＤもＭｉｃｒｏＢｌａｚｅでアクセスできることを確認しました。
プログラムのデバッグ中に思った通りに動いたり動かなかったりすることがあり、ＷＥＢをしらべてると”Vivado のSDKのハードウェア・プラットフォームによる動作不良”というページがありました。このページで原因が分かりました。プログラムの”ｔｉｍｅｒ_ｌｅｄ”は”ｘｘ_ｈｗ_ｐｌａｔｆｏｒｍ_０”と紐付けされています。一方、ＦＰＧＡ側のロジックは変更するたびにｘｘ_ｈｗ_ｐｌａｔｆｏｒｍ_ｘが番号が０〜２と上がっていきます。本来、プログラムは最新のハードウェアプラットホームと組み合わせなければ正しく動作しないとうことのようです。なので、最新の”ｘｘ_ｈｗ_ｐｌａｔｆｏｒｍ_２”のみ残して他は削除し、新しくハードウェアのエクスポートからやり直せば、正しく動作するようになります。下記の赤枠が多数のハードウェアプラットホームが生成されているＳＤＫの図です。
