ＴＫ８０／ＢＳの
シンセシステムを復活／拡張したい〜
その３４
パラメータ設定器、ＦＰＡＧシンセ作製
２０１９年
１月２６日
ＦＰＧＡシンセのブロック図を作成しました。ロジックに余裕があれはＤＣＯとＬＦＯは２個実装する予定です。
先
週の続きです。パラメータ設定器のＬＣＤをパネルに固定します。アルミ板でステーを２つ作って固定します。片側はトグルスイッチと共締め、もう片側は両面テープで固定します。テストプログラムを走らせて表示位置を確認します。表示文字はＵＳＢ−ＭＩＤＩ変換器のスタート画面です。下側から見るので、少し上側にしました。
秋月からＴＫ８０／ＢＳ用のＬＣＤモニタを購入しました。ＮＴＳＣｘ２チャンネル、ＨＤＭＩｘ１チャンネルのＴＦＴ１０インチです。少し上に表示されますが、表示位置の調整はできないです。グリーンモニタの方が趣きがありますが、焼き付き防止と省電力のためＬＣＤに変更しました。早速、ＦＰＧＡトーンジェネレータの上に設置しました。
同じく、秋月で購入の２６ピンのフラットケーブルです。ほしかったのは圧接コネクタです。コネクタ単体で売っていないので、ケーブルから外して使います。フックの部分が割れないように慎重に分解します。
ＭＣ８０バスの接続ケーブルに上記で外した２６ピンコネクタを圧接します。ケーブルを仮接続してみます。下が現在作製中のＦＰＧＡシンセです。上に乗っているのは以前に作製したＦＰＧＡトーンジェネレータです。
パ
ラメータ設定器で使用しているＭＳＰ４３０のフラッシュメモリのイレーズ／ライトプログラムをサンプルコードから作成してテストしました。左はＭＳＰ４３０のメインフラッシュメモリのマップで
す。ＭＳＰ４３０Ｆ５５２９のフラッシュは４バンクに分かれていて、プログラ
ムが動いてないバンクではイレーズしてライトできます。後半の０ｘ２００００から後ろをパラメータ保存用として使用します。セグメントは５１２バイトです。セグメント単位でイレーズして、書き込みができることを確認しました。
１月２７日
ＦＰＧＡシンセ本体のデルタシグマＤＡＣの出力フィルタを作製しました。
アナログディスカバリで動作確認を行います。１台で電源、波形スイープ出力、オシロになり、便利です。カットオフ周波数は約２０ＫＨｚに設定しました。動作良好です。
出力のカップリングコンデンサを追加して完成しました。
パラメータ設定器のパネルはＭＳＰ４３０間の接続ケーブルがたくさんあります。どうにかケースに収まりました。
ＦＰＧＡシンセのデルタシグマＡＤＣの外付け回路です。作製を開始しましたが、肝心のコンデンサを買い忘れていたので、マルツに発注しておきました。
１月２９日
上記で０ｘ２００００番地のフラッシュをイレーズして、書き込めることを確認しました。変数をフラッシュの絶対番地に割り付ける方法がここにあり、構造体の配列を明示的に絶対番地に割り付けてみます。ソースは＃ｐｒａｇｍａで新しく作ったセクションに変数を配置するようにします。
プロジェクト内のｃｍｄファイルに新しいメモリエリアと上記のセクションを追加します。ｐａｒａ１＿ｓｅｃｔとｐａｒａ２＿ｓｅｃｔの２つのセクションを追加しました。アドレスが重ならないように注意します。
ビルドしてｍａｐファイルを確認します。変数のＴｍｐ＿ｂｕｆｆが０ｘ２００００にマップされていること、メモリエリアで指定したＦＬＡＳＨ３が０ｘ２００００にから０ｘ２００分使われていることを確認します。
２月２日
マルツで購入のパッチ用のマイクケーブルとデルタシグマＡＤＣ用のコンデンサです。コンデンサは間違えて１個しか購入していませんでした。追加で購入しておきました。
早速、１ｃｈ分デルタシグマＡＤＣに実装しました。ＦＰＧＡにデルタシグマＡＤＣのロジックを追加開始しました。
７セグＬＥＤは一応、アルファベットが表示できます。元ネタはここです。フォントを作成して表示してみました。Ｔはいまいちなので変更しています。左はＧ〜Ｑまで、Ｌが重複しています。右はＲ〜Ｚと追加記号の−、＝、．です。右の緑枠のＱのフォントは分かりにくいので、数字の９に似たフォントに修正します。
文字列を表示する関数を作成して、”ＴＥＳＴ．−＝ １２３４”を表示したところです。
２月３日
ＦＰＧＡシンセ本体のＨＬＳで作成したＬＦＯを修正しました。ＬＦＯ波形の三角波とＰＷ波の選択に追加して、他のＥＧなどに使うゲート用ＰＷを同時出力します。タイミングはＰＷと同じですが、レベルは０または１の信号です。三角波とＰＷ波の出力はｒｅｔｕｒｎ値（ａｐ_ｃｔｒｌ_ｃｈａｉｎハンドシェイク）で戻し、ゲート用ＰＷはポインタ渡しで戻しました。今まで、ＨＬＳの動作確認はオープンオフィスの表計算で波形確認をしていましたが、操作が面倒なので、ＧＮＵＰＬＯＴで出力します。ＨＬＳのテストベンチは普通のＣのプログラムなので、出力結果をＣＳＶファイルに出力します。
ＧＮＵＰＬＯＴでＣＳＶファイルを読み込み、フィールドを選択して、２つのグラフを上下に配置します。上がゲート用のＰＷで、下が通常のディレイドＬＦＯのＰＷ波形です。左は閾値が０．０、右は０．３です。ゲート用のＰＷはシンセ内部でＥＧなどに接続して使用します。
２月９日
マルツから追加分のデルタシグマＡＤＣ用のコンデンサが来ました。送料が発生しないように、パッチ用の３．５ｍｍのモノラルプラグも購入しました。黄、白、赤です。
パ
ラメータ設定器の初期化パラメータは電源投入時にフラッシュからＲＡＭに転送して使う予定でした。ここで問題になるのはプログラムの更新時にフラッシュが上書きされてしまうことです。ＣＣＳの設定で特定のアドレスに書き込まないようにする設定がないか調べてみましたが、無いようです。ただ、フラッシュをイレーズするエリアの指定ができ
るので、試
してみました。０ｘ２００００以降をイレーズしないように設定してみます。
その後、プログラムを書き込むと、以下のようなエラーになりました。フラッシュが書けないというエラーです。これは０ｘ２００００以降をイレーズせず、書き込みを行っているからと思われます。フラッシュは１を０にする書き込みしかできないので、エラーになります
別のプロパティにはべリファイを行わないという設定もありました。この設定を行うとエラーは出なくなります。
この設定で、パラメータの先頭をｘ００、０ｘ５５、０ｘａａ、０ｘｆｆにした後で、デバッガでプログラムをロードして０ｘ５５、０ｘ５５、０ｘ５５、０ｘ５５を上書きしてみます。
結
果は０ｘ００、０ｘ５５、０ｘ００、０ｘ５５になりました。イレーズしないで、上書きしていることが分かります。これでは使い勝手が悪いので、方針を変え
て、初期化データをＲＡＭに作り、プログラム内でフラッシュに書き戻すことにします。電源投入時はデフォルトでフラッシュからＲＡＭに転送し、電源投入に特定のスイッチが押されていればフラッシュからＲＡＭへの転送をスキップします。
リンカのｃｍｄファイルで０ｘ２２２００以降を使用しないように設定します。これで０ｘ２２２００以降がＣＣＳから使われなくなります。プログラムから使用できる領域は０ｘ２２００（１７セグメントｘ５１２バイト）分で、自由にイレーズ、書き込みがができます。
＜フラッシュの扱いの変更のまとめ＞
・変更前
ｃｍｄファイルで０ｘ２００００以降のフラッシュにセクションを登録
このセクションに初期化データを割り付け
その他、チャンネル用メモリなどに使用
電源投入
・フラッシュ−＞ＲＡＭ−＞ＦＰＧＡ
・パラメータ変更−＞ＦＰＧＡ
・電源断前にプログラムでフラッシュへ書き込み
（問題点：プログラムの更新時に変更したフラッシュが初期化データで上書きされてしまう）
・変更後
ｃｍｄファイルで０ｘ２２２００以降のフラッシュを使わないように設定
プログラムで０ｘ２２２００以降をテンポラリバッファ、チャンネル用メモリなどに使用
＜フラッシュに有効なデータがある時＞
電源投入、ｃｒｔ０がＲＡＭを初期化（デフォルト）
・フラッシュ−＞ＲＡＭ（上書き）−＞ＦＰＧＡ
・パラメータ変更 -> ＦＰＧＡ
・必要があれば、電源断前にプログラムでフラッシュに書き込み
＜フラッシュに有効なデータが無い時＞
特定のスイッチ押しながら電源投入、ｃｒｔ０がＲＡＭを初期化
・ＲＡＭ−＞ＦＰＧＡ（フラッシュからＲＡＭへのコピーをスキップ）
・パラメータ変更−＞ＦＰＧＡ
・必要があれば、電源断前にプログラムでフラッシュに書き込み
２月１０日
３つあるパラメータのスイッチ用のＬＥＤ信号が未配線だったので追加しました。
パネルの裏側のケーブルです。パラメータスイッチのＬＥＤ配線も完了しました。先週はベースボードと接続しない状態で一応、パネルを閉めることができました。
２月１１日
パネルとベースボード間を接続すると、パネルが閉まらないので、サイドパネルを外して確認します。トグルスイッチ、ロータリスイッチ付近がＣＰＵボードの上部ピンから引き出している配線と干渉しています。
配線を上部ピンから取り出さなくてもいいように、ＣＰＵボードとベースボード間にコネクタを追加してベースボード経由で接続します。これで、高さが低くでき、パネルが閉まるようになりました。
ＣＰＵボードの電源のショートピンを外して、ＭＳＰ４３０側の５Ｖと３．３Ｖとデバッガ側の電源を切り離します。７セグ表示の消費電流が約２００ｍＡと大きいため、５Ｖと３．３Ｖはベースボードから配線します。
以下は仮入力した１チャンネル分のパラメータです。パラメータはチャンネルあたり６４バイト、８チャンネル合計で５１２バイトです。８つあるファンクションに７つのパラメータがあり、最後のパラメータ７は３ビットのＯＮ／ＯＦＦ情報ですが、１バイトを使います。８＊７＝５６＋音色名８文字＝６４バイトで、切が良いです。赤枠内はＤＣＯ１のパラメータと音色名です。これらのパラメータを文字列に変換してＬＣＤ表示するプログラムを作成します。
文字列の処理なので、Ｃｙｇｗｉｎ上のＧＣＣで作成し、動作確認後にＣＣＳに移行します。ＬＣＤは１６桁ｘ５行で表示します。下の例は、上からステータス、（チャンネル番号、ファンクション番号、パラメータ番号）、音色名、パラメータ名、設定値を表示しています。
以下はパラメータ７のスイッチ１を選択した時です。補足説明（以下ではＬＦＯ番号と出力波形）がある場合は４行目に表示します。Ｃｙｇｗｉｎ上では、ほぼ動作するようになりました。
