Synthetiseur

Synthétiseur (Lu XIA et Hidéo VINOT)

Bibliographie sur le Synthétiseur 2012

Dénomination du sujet par les encadrants

Objectif

Réaliser un synthétiseur "à la soundchip" via un MBED.

Description

La plate-forme MBED utilise un microcontrôleur de type ARM CORTEX-M3. Il possède notamment un DAC et des sorties audios. L'objectif du projet est de réaliser une bibliothèque de programmation permettant de configurer différents paramètres (signal en entrée, VCO, LFO, ...) afin de créer dynamiquement des sons. Une petite carte d'amplification sera éventuellement réalisée. Pour le paramétrage, il faudra réaliser des pages Web qui seront intégrées dans le MBED via SMEWS

Présentation du Projet Synthétiseur

On souhaite réaliser un synthétiseur simple à partir d'une plate-forme microprocesseur de la gamme Cortex M3 de référence LPC1768. Les caractéristiques du micro P seront décrites plus loin. Retenons juste que celui-ci fonctionne à une vitesse CPU maximale de 100Mhz, qu'il possède un DAC et une liaison USB. Pour le commander, nous utiliserons une page web hébergée sur un serveur qui nous enverra les notes de musiques à transmettre vers l'instrument. On ajoutera une partie analogique au projet pour affiner et amplifier le signal final. Ce projet regroupe différents domaines de compétences, ce qui induit une conception simple et pouvant être optimisée.

Segmentation du projet

Cortex M3 mbed NXP LPC1768 et Lab Board

Overview

Type Number	Flash	SRAM in kB				Ethernet	USB	CAN	I²	DAC	Maximum CPU Opérating fequency
		CPU	AHM SRAM0	AHM SRAM1	Total
LPC 1768***/***	512kB	32	16	16	64	yes	Device/host/OTG	2	yes	yes	100Mhz

source page 4

Cortex M3 mbed NXP LPC1768

mbed Lab Board

C'est l'élément principale du projet. Il devra assurer entièrement ces tâches:

• génération de formes d'ondes analogiques.
  On doit pouvoir choisir quelques formes d'ondes dans une bibliothèque qui seront modulées au travers d'un LFO. La fréquence de ces ondes devra évidement correspondre précisément aux notes de musique de la gamme habituelle.
• lecture d'informations quant aux modifications pour le LFO et la forme d'onde
• assurer la communication avec le PC par liaison série USB

Partie réseau

Nous devons générer un code php/ajax qui permet de jouer un clavier maître ou une matrice représentant les notes d'un instrument de musique via une page web.

Partie électronique analogique

Nous devons réaliser un amplificateur audio faible puissance. Nous étudierons quelles sont les caractéristiques de plusieurs montages en termes de qualité. Il est possible d'améliorer le son de ce synthétiseur en ajoutant entre le pré-amplificateur et l'amplificateur de puissance des étages particulier(filtrage, modulation...). On pensera à ajouter des potentiomètres permettant de faire varier la phase, la fréquence et la profondeur du LFO ainsi que des boutons pour choisir la forme de l'onde.

Programme informatique

Le code que nous allons développer devra assurer l'échange entre la page web et le microcontrôleur via la liaison série USB. On sait d'ores et déjà que l'utilisation d'un protocole MIDI serait une amélioration propice (on pourrait jouer avec n'importe quel clavier maître!)

Journal de passerelle

Semaine 1

Lors de la première semaine, nous élaborons le cahier des charges. Par ailleurs, nous travaillons sur la partie microprocesseur et la partie réseau qui nous paraissent être les parties les plus difficiles. Pour l'instant en pratique:

• nous obtenons différentes formes d'ondes
• nous arrivons à moduler le signal avec trois formes de LFO
• nous pouvons synthétiser un la 440Hz avec n'importe quelle forme d'onde périodique (on peut par exemple écrire une somme de sinus et de cosinus de fréquences, phases et d'amplitudes différentes).

Forme d'onde obtenue

Forme d'onde obtenue

Forme d'onde obtenue

Étude théorique:

• recherche d'une solution pour ordonnancement des taches
• ajax
• php
• html
• java
• MIDI

Semaine 2

Durant cette semaine 2, nous avons établie un schéma générale permettant de créer la liste du matériel à commander. De plus nous avons établie un planning prévisionnel permettant de quantifier le temps impartie à chaque tâche. Du point de vue technique, nous avons avancé sur la partie réseau. Un code java script nous permet de déclencher une ligne de commande via la technologie activeX. Nous sommes en train de travailler sur une communication série entre le PC et le Cortex M3.

Note de bas de page:

SRAM: mémoire de stockage des données qui sont traitées pendant le temps d'exécution - mémoire volatile
Flash: mémoire où le programme est stocké - non volatile

Matériel

• 2 mbed LPC1768 [fourni le 28/01/2015]
• 1 platine mbed Lab Board [fin 2014]
• Connecteurs téléphoniques STEREO CHROME NOSE [commandé le 18/2/2015]
• Connecteurs téléphoniques Plug 3.5mm mono nickel/silver REAN [commandé le 18/2/2015]
• Connecteurs téléphoniques 3.5MM MONO JACK [commandé le 18/2/2015]
• Connecteurs modulaires / Connecteurs Ethernet 8 TRM NO FLTR LOWPRO [pas de référence au 18/2/2015]
• Mini usb [pas de référence au 18/2/2015]