ＴＫ８０／ＢＳの
シンセシステムを復活／拡張したい〜
その２５
ＤＣＯ用ＲＯＭエミュレータの作製
２０１８年
７月２８日
少し前に、ＤＣＯのＲＯＭを２７３２から２７６４に変更してトーンホイールオルガンの波形を真似して６４個を追加しました。適当にパラメータを選んだので、使える波形が少なかったです（笑）。ＲＯＭも紫外線消去のため、作り直しも面倒です。そこで、手持ちで余っているＭＳＰ４３０Ｆ５５２９ローンチパッドでＲＯＭエミュレータを作ることにしました。当初、ＭＳＰのポートにＲＡＭを接続してバスを切り替えて使う予定でしたが、ＭＳＰのユーザ・ガイドを見ているとＤＭＡが使えることが判明しました。早速、ＤＭＡのサンプルコードを見てみます。下はメモリからＵＡＲＴの送信データレジスタにＤＭＡ転送するプログラムです。ＲＯＭエミュレータではメモリからデータ出力ポートのデータレジスタにＤＭＡ転送すれば良いので、これを参考にできます。
上記のサンプルを参考に外部ＤＭＡ要求でデータを出力するテストプログラムを作成します。ＳＩＮ波のデータを配列に入れて、ＲＯＭのＡ０を外部ＤＭＡ要求信号のＤＭＡＥ０（Ｐ２．６）に接続します。このＤＭＡＥ０のエッジをトリガにして、単一繰り返し、サイズ６４バイト、ソースアドレスはインクリメントモードでＤＭＡを行うように設定します。データはＰ６に出力します。
アナログディスカバリを接続して動作確認を行います。
アナログディスカバリのＤ８をパターンジェネレータのクロック出力に設定して、ＤＭＡＥ０（Ｐ２．７）に接続します。
データのＰ６はアナログディスカバリのＤ０〜Ｄ７に接続してロジアナで取り込みます。ＤＭＡＥ０の立ち上がりでデータが出力され正常に動作しているようです。
基本動作は問題なさそうなので、ローンチパッドの下に接続するボードを作製します。手持ちの部品を集めて〜
フラットケーブルに３０ピンのコネクタを圧接し、ケーブルの先端に２８ピンのＩＣソケットをハンダ付けします。ボードの裏に５Ｖ−＞３．３Ｖ変換ボードを両面テープで取り付けました。
ジュンフロン線で配線します。ＲＯＭのＡ６〜Ａ１２はフロントパネルからの波形選択信号で、Ｐ２で入力します。ＭＳＰ４３０に入力する信号は５Ｖ−３．３Ｖ変換ボードを介してレベル変換します。
７月２９日
ＤＣＯは以前に作製したＤＣＯ用のエクステンダボードを介して筐体の外に出します。ケーブルを延長してコネクタの位置を調整して全長を長くしました。
修正したエクステンダボードでＤＣＯが動作するか確認します。８ｃｈ全て動作させるには筐体内のマザーボードのコネクタの位置関係でＤＣＯ１ではなく、２ｃｈ目のＤＣＯ２を使います。動作良好です。
上記のＤＭＡテストプログラムを修正してパネルの波形選択に対応させます。ＤＣＯのＲＯＭデータ（６４バイトｘ１２８個分）をデータ文にしてインクルードしてプログラムのＲＯＭ領域に配置します。ｗｈｉｌｅループ内で波形選択信号に変化があれば、オフセットを計算してＲＯＭ領域からＲＡＭにコピーします。
動作確認をすると、パネルのスイッチの波形選択が動作せず、信号が全て論理１になっています。最後の１２７番の波形のみ出力されていました。５Ｖ−＞３．３Ｖ変換ボードは純ロジックは変換できますが、プルダウン抵抗を使っているフロントパネルからの信号は変換できませんでした。変換ボードのＨＶ側入力が１０Ｋでプルアップされているためです。これらの信号は３Ｋオームの直列抵抗に変更しました。結局、５Ｖ−＞３．３Ｖ変換ボードを通っている信号のはＡ０（ＤＭＡＥ０）信号だけになりました。
ＤＣＯのＲＯＭの代わりにＲＯＭエミュレータのＩＣソケットを挿して動作確認します。フロントパネルのトグルとロータリスイッチの波形選択信号でＲＯＭエミュレータが動作するようになりました。普通のＲＯＭが載っているのと同様に１２８個の波形が選択できます。下は三角波を出力している所です。ちょっとピンボケ。
クロックのＡ０（ＤＭＡＥ０）が約３５４ＫＨｚの時のＳＩＮ波の出力です。ＤＭＡはクロックの立ち上がりでインクリメントされるため、出力波形はクロックの６４ｘ２分の１になるので１オクターブ下が出力されます。次回、プログラムを追加してＵＳＢ−ＵＡＲＴ（ＣＤＣ）から波形データをＲＡＭに転送できるようにする予定です。
８月４日
先週、５Ｖ−＞３．３Ｖ変換ボードを通る信号をスキップして抵抗に置き換えました。変換ボードを通っているのはＡ０の１本だけなので、変換ボードを取り外して、全て３Ｋオームの直列抵抗に変更しました。また、Ａ０をＤＭＡＥ０に接続すると音程が１オクターブ低くなるので、Ａ０の周波数を２逓倍する回路を追加します。部品は手持ちの４０３０（ＥＸ−ＯＲ)を使いました。
ＲＯＭエミュレータをＤＣＯボードに接続して、２逓倍回路を動作確認します。
２逓倍回路の波形です。上がＡ０信号で下が２逓倍出力です。ＭＳＰ４３０のＤＭＡＥ０は立ち上がりエッジで動作するためパルス幅が短くても問題ありません。通常の１ｃｈとＭＳＰ４３０のＲＯＭエミュレータを使った２ｃｈが同じ周波数になりました。
８月５日
ちなみに、２逓倍回路は以下のようにしました。
ＤＤＳの論理に５１２倍クロック出力を追加してみます。ＦＰＡＧに新たにデジタルシンセを組み込んだとき使う音程クロックです。現在のＤＣＯのクロックは６４倍ですが、テストとして５１２倍のクロックを生成してみます。８倍したＤＤＳ設定値（ＦＴＷ）のオープンオフィスの表を作成しました。
５１２倍クロックとオクターブ分周カウンタも３ビット拡張し、今使っている６４倍クロックも同時に生成します。論理を作成して合成、インプリしました。５１２倍クロックの８本は３色ＬＥＤポートにアサインしました。このＬＥＤは凄く明るいです。点灯しているので信号が出力されてるようです。
ｃｈ１だけ５１２倍クロックを外に取り出して、アナログディスカバリで測定します。４４０Ｈｚの５１２倍の２２８．２８ＫＨｚ付近になっていることを確認しました。
ＭＳＰ４３０で動いているＤＣＯ用ＲＯＭエミュレータにＵＳＢ−ＣＤＣを追加するために、サンプルコードの”Ｃ３＿ＥｃｈｏＴｏＨｏｓｔ”をビルドしましたが、ガレージのＰＣ環境では、なぜかＣＤＣドライバがインストールできませんでした。ドライバのインストール時にｉｎｆファイルのディレクトリを指定しても、”ドライバがみつかりません”となります。ＭＳＰ４３０Ｗａｒｅのバージョンは３．６でした。アパートのＰＣにＲＯＭエミュレータを接続すと正常にインストールできます。ＭＳＰ４３０Ｗａｒｅのバージョンは３．８でした。次回、ガレージのＰＣもアップデートしてみます。
８月１１日
ＭＳＰ４３０Ｗａｒｅのバージョンによらず、ガレージのノートＰＣ（Ｗｉｎ７ ６４ビット）ではＣＤＣドライバが正常にインストールできませんでした。アパートのノートＰＣ（Ｗｉｎ７ ６４ビット）をガレージに持ってきて、色々と試してみましたが、結局原因が分からずドライバはインストールできませんでした。アパートのＰＣではＭＳＰ４３０ボードを接続すると、以下のように１つデバイスが出現してその後、ｉｎｆファイルを指定して正常にドライバがインストールされます。
ガレージのＰＣではデバイスを接続すると、なぜか２つ出現して〜
この時、ハードウェアＩＤを確認するとＭＩ＿００、ＭＩ＿０１の連番になっています。その後、ｉｎｆファイルの場所を指定してもドライバが見つかりませんで終了します。これはｉｎｆファイルの中に連番のハードウェアＩＤが記述されていからと思われます。元々、ＣＤＣは制御とデータの２つの通信路があるので、この辺をＷｉｎｄｏｗｓがとり間違えているのか？一連の不具合をまとめると、ドライバ本体ｕｓｂｓｅｒ．ｓｙｓはバイナリ比較で同一です。ガレージのＰＣでビルド、転送したＭＳＰ４３０をアパートのＰＣに接続すると正常（この時、ガレージのＰＣからコピーしたｉｎｆファイルを使用）。これをガレージのＰＣに接続するとドライバがインストールできないという症状です。
アパートのＰＣでは正常にＣＤＣドライバがインストールできるので、サンプルプログラムのＣ２＿ＲｅｃｅｉｖｅＤａｔａにＤＣＯ用ＲＯＭエミュレータのプログラムを結合して、ＵＳＢ−ＣＤＣから新しい波形のロードとＲＯＭ領域の１２８個の波形の選択ができるようにしました。
コマンドはロードが’ｌ’でｔｅｒａｔｅｒｍのバイナリファイル転送機能を使ってＰＣから６４バイトの波形をＲＡＭ領域に転送します。コマンドはエコーバックはせず、コマンド種別をＰＣ側に送ります。
テスト用に作成した周波数１倍の方形波です。
続いて、別の波形をロードしてみます。
こちらもテストで作成した周波数２倍の方形波です。
波形変更コマンドは’ｃ’で、０〜１２７番の波形番号を２桁１６進で指定し、ＲＯＭ領域の波形をＲＡＭに転送します。
００を入力すれば、０番のＳＩＮ波が出力されます。
トーンホイールオルガンの波形生成プログラムはドローバのレベル１セット入力すると、１波形分のバイナリファイルを出力するように修正しました。
上記で生成したトーンホイールの波形ファイルはロードコマンドで転送できます。最終的には使える波形を６４個集めて、再度、８チャンネルのＤＣＯの波形をＲＯＭ化します。
８月１２日
マルツから、再度ＡＲＴＹボードを購入しました。
ＳＰＩのＤＡＣ評価ボードも購入しました。ＤＡＣの型番はＤＡＣ８５６８で、本来はＭＳＰ４３０のローンチパッド用ですが、今回はＡＲＴＹに接続して使います。１６ビットの８ｃｈ出力です。１６ビットのデータを出力するのに３２ビットが必要です。仮に４８ＫＨｚサンプルで８ｃｈ同時に出力するには単純計算で４８Ｋ＊８＊３２＝１２．２８８Ｍｂ／Ｓｅｃです。実際にはチャンネル間に少し間隔が必要かもしません。クロックの最大周波数は５０ＭＨｚ、セットリングタイムは１０ｕＳｅｃなので、音声帯域は出力可能と思われます。
ＤＡＣボードをＡＲＴＹボードに両面テープで固定し、ジャンパ線で配線を追加しました。ＦＰＧＡ内にデジタルシンセを実装する実験用です。とりあえず、Ｐｍｏｄコネクタに接続しました。
８月１８日
ＴＫ８０のロゴを使ってグラスにサンドブラストします。古い取説などからロゴをデジカメで撮影します。コントラストを上げてからＢＭＰに変換して、ＳＴＩＫＡにインポートして閾値を調整し、シートを切り出します。抜き文字をグラスに貼ります。
アマゾンでＦＰＧＡマガジンの１７号を購入しました。”ＤＤＲメモリを接続して大容量メモリにアクセス！”という記事があり、ＡＲＴＹに載っている２５６ＭＢのＤＤＲ３の使い方が出ています。
アパートから、ＵＳＢ−ＣＤＣの３．３ＶのＵＡＲＴケーブルを持ってきました。
ガレージのＰＣに接続すると、認識してＷｉｎｄｏｗｓ Ｕｐｄａｔｅから自動的にドライバが普通にインストールされました。ただし、ドライバ本体はｕｓｂｓｅｒ．ｓｙｓではありません。
ドライバはメーカ製です。
ＭＳＰ４３０のＲＯＭエミュレータの電源をＤＣＯ側から取るように修正します。マイクロＵＳＢから接続されている５ＶのＶＢＵＳをカットし、ＲＯＭコネクタの２８ピンをジャンパ線でローンチパッドの５Ｖに接続します。ＭＳＰ４３０の３．３Ｖ電源もこの５Ｖから生成します。これで、ＰＣに接続しなくてもＲＯＭエミュレータが動作します。
グラスの続きです。ブラストする所以外をガムテープで厳重にマスクします。隙間があると、文字以外がブラストされて失敗するので、良く確認します。
ガレージ裏で、スピードブラスタでサンドブラストします。
砂が当たったところは、すりガラスになります。マスクを剥がすと完成です。
８月１９日
ＲＯＭエミュレータをＤＣＯ１に組み込みます。使用頻度の低いボリュームを１つ外して、ＵＳＢケーブルが通せるようにします。
マイクロＵＳＢ側のコネクタをボリュームの穴に通るように８ｍｍ幅まで小さくします。
筐体内に固定できるようにアルミ板で固定プレートを作製し、筐体の左側に固定しました。
ＤＣＯ１とＲＯＭエミュレータを接続して、ＤＣＯ２も筐体に戻します。ＰＣからコマンドを送って動作確認します。動作良好です。
先々週、５１２倍クロックを追加したＤＤＳのＡＲＴＹボードを修正します。ＬＥＤが点灯すると、凄く明るいのでＬＥＤに接続されている抵抗を取り外し、点灯しなくします。コネクタを追加して、５１２倍クロックをポリウレタン線で配線しました。
ＦＰＧＡマガジンを見ながらＭｉｃｒｏＢｌａｚｅにＡＸＩ経由でＤＤＲ３を接続し、インプリ後、ｂｉｔファイルの生成まで終了しました。
