
- •Аннотация
- •Основные обозначения, сокращения и термины
- •Содержание
- •Введение
- •1 Исследовательская часть
- •Обзор интерфейса midi
- •Интерфейс midi и его применение
- •Аппаратная спецификация midi
- •1.1.3 Спецификация формата данных midi
- •1.1.4 Midi-контроллеры
- •1.1.5 Канальные сообщения интерфейса midi
- •1.1.6 Системные сообщения интерфейса midi
- •Обзор интерфейса usb 2.0 Hi-Speed
- •1.2.1 Архитектура шины usb 2.0 Hi-Speed
- •1.2.2 Аппаратные компоненты шины usb 2.0 Hi-Speed
- •1.2.3 Программные компоненты шины usb 2.0 Hi-Speed
- •1.3 Обзор существующих аналогов вуу
- •2 Схемотехническая реализация вуу
- •Разработка структурной схемы вуу
- •Разработка функциональной схемы вуу
- •Анализ и выбор элементной базы устройства вуу
- •2.3.1 Платформа Arduino Uno
- •2.3.2 Микроконтроллер aTmega8u2
- •2.3.3 Контроллер usb-midi
- •2.3.4 Акселерометр adxl335
- •Разработка схемы подключения периферийных узлов вуу
- •Типовая схема подключения midi разъема
- •Разработка электрической принципиальной схемы устройства вуу
- •Конструкторско-технологическая реализация вуу
- •Анализ платформы Arduino Uno и микроконтроллера aTmega-8u
- •Разработка и изготовление печатной платы акселерометра adxl335
- •Расчет технологичности печатной платы акселерометра adxl335
1.2.3 Программные компоненты шины usb 2.0 Hi-Speed
Аппаратные компоненты шины USB обмениваются кадрами информации. Состав кадра представлен на рисунке 1.7
Рисунок 1.7 – Состав кадра данных шины USB
Состав каждого кадра формирует драйвер хоста. Одна передача может состоять из нескольких транзакций, которые, в свою очередь, состоят из пакетов. Она содержит маркер-пакет, пакет подтверждения и пакеты с данными. Каждый пакет состоит из идентификатора пакета, данных, которые в общем случае могут отсутствовать, и контрольной суммы. Каждый пакет начинается с идентификатора типа PID, может содержать дополнительную информацию, в частности, контрольную сумму.
1.3 Обзор существующих аналогов вуу
Обучающий барабан фирмы XML
Описание с сайта производителя (перевод с китайского):
«Обучающая система «XML» - это Ваш личный педагог на дому;
занятия с обучающей системой «XML» помогают отточить все основные навыки, необходимые для дальнейшей успешной игры на полноценной барабанной установке;
позволяет заниматься не только новичкам, но и опытным музыкантам;
дружелюбный интерфейс не требующий специальных знаний;
это не только обучающая система, но и профессиональный метроном;
возможность соединения и использования с модулями других производителей»
Комплектация:
Модуль XML
8-дюймовый пэд E-DRUM и стойка XED8 и Стойка x 1
Крепление для модуля XML XLMS x 1
Соединительный кабель Line x 1
На мониторе обучающей системы «XML» отображается следующий функционал:
MODE(помечено синим)
FUNCTION (помечено зеленым)
Выводы
В исследовательской части данной работы была обоснована разработка ВУУ, произведен обзор существующих аналогов устройства. Также был приведен обзор и краткий анализ используемых интерфейсов связи: USB 2.0 и MIDI, рассмотрены типовые схемы и протоколы работы. Обосновано их применение в работе, даны рекомендации по их использованию.
2 Схемотехническая реализация вуу
Разработка структурной схемы вуу
Структурная схема ВУУ представлена на рисунке 2.1. Она состоит из четырех блоков: манипуляторов рук и ног, преобразователя движения в сигнал, контроллера звукового сигнала и устройства воспроизведения звука.
Рисунок
2.1 – Структурная схема ВУУ
Манипуляторы рук и ног имитируют реальные инструменты барабанщика – барабанные палочки и педали. Данные устройства должны быть эргономичны, обладать визуальным и тактильным сходством с инструментами, используемыми музыкантами, иметь низкую стоимость.
Преобразователь движения в электрический сигнал служит для трансформации механических движений пользователя (соответствующих манипуляторов) в электрический сигнал, воспринимаемый дальнейшими устройствами. Данное устройство должно обладать высокой точностью и чувствительностью, а также обеспечивать сопряжение механико-аналоговой части ВУУ (манипуляторов) с цифровыми устройствами, используемыми для обработки и воспроизведения звука.
Контроллер звукового сигнала, получая на вход преобразованные цифровые сигналы, обрабатывает их согласно заданному алгоритму. На выход контроллер выдает управляющее воздействие на устройство воспроизведения звука.