
- •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
2.3.2 Микроконтроллер aTmega8u2
ATmega8U2/16U2/32U2 – 8-битный CMOS-микроконтроллер, основанный на архитектуре RISC AVR. Выполняя сложные инструкции за единственный такт, ATmega8U2/16U2/32U2 достигает пропускных способностей 1 MIPS за МГц, позволяющих системному проектировщику оптимизировать расход энергии.
Структурная схема микроконтроллера ATmega8U2 представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Структурная схема микроконтроллера ATmega8U2
Ядро AVR содержит 32 регистра общего назначения. Каждый регистр непосредственно связан с арифметическим логическим устройством (АЛУ), что позволяет двум независимым регистрам быть доступными в течении одного такта. Такая архитектура более эффективна с точки зрения программного кода, обеспечивая скорости в десятки раз больше, чем стандартные CISC микроконтроллеры.
ATmega8U2/16U2/32U2 обладает следующими особенностями:
8K/16K/32 кБ программируемая флэш-память;
512/512/1024 кБ EEPROM;
22 линии ввода / вывода общего назначения;
32 регистра общего назначения;
гибких таймера-счетчика;
USART, SPI;
программируемый WDT.
2.3.3 Контроллер usb-midi
Не требует отдельных USB и MIDI кабелей, так как уже содержит в своей конструкции стандартные MIDI разъемы (5 pin) на кабелях. Очень удобен в использовании с мобильными аудиостанциями, ноутбуками для подключения стандартных MIDI-клавиатур, синтезаторных модулей, синтезаторов с автоаккомпанементом. Определяется и корректно функционирует с любым музыкальным программным обеспечением.
Характеристики:
1 вход, 1 выход (16х16 каналов MIDI);
Plug-and-play, class-compliant USB для Mac или PC;
Интерфейс - USB ;
Подключение любого устройства с MIDI выходом к контроллеру USB-MIDI;
Выполнен в виде переходника, включающего в себя все необходимые средства коммутации USB и MIDI;
Питание - по шине USB;
Индикаторы активности для каждого MIDI порта.
2.3.4 Акселерометр adxl335
ADXL335 - это миниатюрный, малопотребляющий, полнофункциональный трехосевой акселерометр с выходными сигналами в виде напряжения и схемами аналогового преобразования сигналов. Минимальный диапазон полной шкалы измерения продукта составляет ±3 g. Компонент способен измерять статическое ускорение, вызванное гравитацией, в задачах определения отклонения, а также динамическое ускорение, вызванное движением, ударами или вибрацией.
Ширина полосы акселерометра регулируется пользователем при помощи конденсаторов CX, CY и CZ, подключаемых к выводам XOUT, YOUT и ZOUT (рисунок 2.4). В зависимости от требований приложения ширина полосы может выбираться в диапазоне от 0.5 Гц до 1600 Гц для осей X и Y и от 0.5 Гц до 550 Гц для оси Z.
Рисунок 2.4 – Конфигурация выводов акселерометра ADXL335
ADXL335 выпускается в миниатюрном, низкопрофильном 16-выводном пластиковом корпусе LFCSP_LQ (lead frame chip scale package) с габаритами 4 мм × 4 мм × 1.45 мм.
К основным преимуществам акселерометра ADXL335 можно отнести:
Измерение по трем осям;
Миниатюрный, низкопрофильный корпус LFCSP, 4 мм × 4 мм × 1.45 мм;
Малый потребляемый ток: 350 мкА, тип.;
Однополярное питание:от 1.8 В до 3.6 В;
Выдерживает ударные нагрузки до 10000 g;
Превосходная температурная стабильность;
Регулировка ширины полосы при помощи одного конденсатора на ось;
Соответствует требованиям RoHS/WEEE.