पुराने सिंथेसाइज़र का नया जीवन। भाग 1

कुछ साल पहले, मेरे पुराने यामाहा PSR-GX76 सिंथेसाइज़र की एक बहादुर मौत हो गई। यह इस तथ्य के कारण हुआ कि मैंने गलती से पुट 12 वी के बजाय इसे 24 वी बिजली की आपूर्ति से जोड़ा। इस मोड में, सिंथेसाइज़र ने कई मिनटों तक वीरतापूर्वक काम किया, जिसके बाद एक "गोज़" था, जिसमें ऑडिओविज़ विशेष प्रभाव और एक विशिष्ट गंध था, और सिंथेसाइज़र अब चालू नहीं हुआ। । तब से, वह एक बॉक्स में धूल इकट्ठा कर रहा है और अपने समय की प्रतीक्षा कर रहा है, जो आखिरकार उसके लिए आया था। कई लेखों में मैं आपको बताऊंगा कि इस आंदोलन ने परिणामों के कार्यान्वयन और प्रदर्शन में नए जीवन को सांस लेने के लिए कैसे विचार किया।

शव परीक्षण

एक विशिष्ट सिंथेसाइज़र में कई मुख्य भाग होते हैं: एक ध्वनि जनरेटर मॉड्यूल (आमतौर पर ध्वनि जनरेटर की एक चिप और उपकरणों के नमूने के साथ एक मेमोरी), एक ऑडियो एम्पलीफायर मॉड्यूल, और एक मॉड्यूल जो सिंथेसाइज़र के कीबोर्ड मैट्रिक्स को स्कैन करता है।

ऑडियो एम्पलीफायर मॉड्यूल (बिजली की आपूर्ति के साथ संयुक्त)

ध्वनि जनरेटर मॉड्यूल (दृश्य स्मृति, पीछे की तरफ ध्वनि जनरेटर)

एक शव परीक्षा से पता चला कि मेरे सिंथेसाइज़र में विद्युत आपूर्ति वोल्टेज नियामक, जो ध्वनि जनरेटर और कीबोर्ड मैट्रिक्स स्कैनर को वोल्टेज की आपूर्ति के लिए जिम्मेदार था, टुकड़ों में फाड़ दिया गया था। काश, स्टेबलाइजर को नए के साथ बदलने से परिणाम नहीं आए। आगे के विश्लेषण से पता चला है कि दोनों माइक्रोक्रिस्केट, जाहिरा तौर पर, अब कार्य नहीं करते हैं: सही रीसेट और घड़ी संकेत हैं, हालांकि, स्वयं माइक्रोकिरेट्स के हिस्से पर जीवन के कोई संकेत नहीं हैं। चूँकि ये माइक्रोक्रिस्केट्स विशेष रूप से यामाहा सिंथेसाइज़र के लिए निर्मित किए गए थे, इसलिए उन्हें नए लोगों के साथ बदलना संभव नहीं था, खासकर जब से मॉडल पहले से ही पुराना है। और फिर पुराने साउंड जनरेटर मॉड्यूल की मरम्मत करने, उसे फेंकने और लिनक्स और वाई-फाई के साथ, पूरी तरह से पूरी तरह से अनुकूलन योग्य बनाने के बजाय मेरे दिमाग में एक विचार आया।

प्लेटफ़ॉर्म चॉइस - द बेसिक्स फॉर द न्यू सिंथेसाइज़र

इस विचार को देखते हुए, मैंने एक मंच का चयन करना शुरू किया जिसके आधार पर एक नया सिंथेसाइज़र "मस्तिष्क" बनाया जाएगा। उन्होंने STM32 पर अपेक्षाकृत सरल डिबग बोर्डों के साथ अपनी खोज शुरू की, क्योंकि मूल विचार खरोंच से ध्वनि को लागू करने वाले फर्मवेयर को लागू करना था। चयन मानदंड में कम से कम कई दसियों मेगाबाइट मेमोरी, एक एसडी कार्ड स्लॉट, ऑडियो आउटपुट और एलसीडी डिस्प्ले कनेक्ट करने की क्षमता की उपस्थिति थी। फिर कुछ और शक्तिशाली उपयोग करने के लिए विचार आया, और मुझे रास्पबेरी पाई याद आ गई। लेकिन यह कई कारणों से अंत में फिट नहीं हुआ: एक एलसीडी डिस्प्ले को बिना बॉक्स के टैम्बॉरिन के साथ नाचने की क्षमता की कमी, पर्याप्त संख्या में जीपीओ पिन की कमी, और अपेक्षाकृत कम प्रोसेसर आवृत्ति। लेकिन उस समय तक, मुझे पहले ही एहसास हो गया था कि मुझे लिनक्स की ओर बढ़ने की जरूरत है, क्योंकि इसके लिए कई सॉफ्टवेयर सिंथेसाइज़र पहले ही लिखे जा चुके थे, और विशेष रूप से, LinuxSampler और FluidSynth जो मुझे सबसे अधिक रुचि रखते थे। इसलिए, मैंने खोज जारी रखी, पहले ही STM32 पर "कम-शक्ति" बोर्डों को छोड़ दिया, और कई घंटों तक लगातार खोजों के बाद मुझे आईटी मिला, और मुझे एहसास हुआ कि यह वही था जिसकी मुझे ज़रूरत थी। तो, एंबेडस्की ई 8 मिनीपीसी मिनी-कंप्यूटर को चीन में एक प्लेटफॉर्म के रूप में चुना और अधिग्रहित किया गया, जो 4.3 इंच के प्रतिरोधक एलसीडी टच स्क्रीन के साथ पूरा हुआ।


इसकी तकनीकी विशेषताओं को तालिका में प्रस्तुत किया गया है, निर्गम मूल्य 48 अमेरिकी डॉलर है:

आयाम	100x65x20 मिमी (कनेक्टर्स को छोड़कर)
प्रोसेसर	सैमसंग S5PV210 कॉर्टेक्स-ए 8 (1 गीगाहर्ट्ज़)
बिना सोचे समझे याद करना	512 एमबी *
ईएमएमसी फ्लैश	4 जीबी
USB पोर्ट	4 यूएसबी 2.0 पोर्ट, 1 यूएसबी ओटीजी पोर्ट
ऑडियो	इनपुट / आउटपुट 48 KHz, WM8960 तक
HDMI	एचडीएमआई 1.3 1080p @ 30 एफपीएस
ईथरनेट	100 Mbit
सीरियल पोर्ट	3 पोर्ट 3.3V, मानक RS232 स्तरों के साथ एक पोर्ट
घंटे	वास्तविक समय घड़ी समर्थन (प्लस बैटरी)
मेमोरी कार्ड	एसडी कार्ड के लिए इंटरफ़ेस
बटन	2 प्रोग्राम करने योग्य बटन
कैमरा	कैमकॉर्डर कनेक्ट करने के लिए विशेष पोर्ट
एल ई डी	4 प्रोग्रामेबल एल.ई.डी.
आईआरडीए	अंतर्निहित IR रिसीवर
प्रदर्शन	एलसीडी को जोड़ने के लिए 40-पिन FPC (समर्थन प्रतिरोधक और कैपेसिटिव स्क्रीन)
50 पिन कनेक्टर	17 GPIO लाइनें, 4-चैनल ADC, SPI, 2 PWM, अतिरिक्त SD इंटरफ़ेस

* - एक मानक कर्नेल के साथ एक सिस्टम में उपलब्ध मेमोरी की मात्रा लगभग 390 एमबी है (बाद में यह प्रतिबंध हटा दिया गया था - अगले लेख में विवरण)।

मुझे कहना चाहिए, मैं एक मिनी-कंप्यूटर के साथ दो डीवीडी पर आने वाले प्रलेखन की मात्रा से बहुत खुश था: डिस्क में एक पूर्ण सर्किट आरेख है, प्रत्येक चिप के लिए प्रलेखन, प्रोसेसर के लिए पूर्ण प्रलेखन सहित, एक उपयोगकर्ता पुस्तिका (चीनी में, लेकिन सब कुछ स्पष्ट है) विभिन्न निर्देश (उदाहरण के लिए, उबंटू स्थापित करने पर और यहां तक ​​कि क्यूटी के साथ विकसित होने पर)। इसके अलावा, लिनक्स 3.0.8 कर्नेल के लिए स्रोत कोड, एंड्रॉइड सिस्टम के लिए स्रोत कोड, एंब्रॉइडस्की से कुछ सॉफ़्टवेयर, जीसीसी 4.4.3, क्यूटी के लिए स्रोत कोड, और बहुत कुछ है। दो OS को एक साथ बोर्ड पर प्रीइंस्टॉल्ड किया जाता है - लिनक्स और एंड्रॉइड 4.0.4, जिनमें से विकल्प को यू-बूट लोडर के माध्यम से लोड किया जाता है। एंड्रॉइड ने मुझे बेरहमी से ध्वस्त कर दिया था, और सभी उपलब्ध ईएमएमसी फ्लैश-मेमोरी का उपयोग सरल लिनक्स के तहत किया गया था।

यह ध्यान देने योग्य है कि बोर्ड को शुरू में कैपेसिटिव स्क्रीन के साथ काम करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया था। इसे प्रतिरोधक इंटरफ़ेस में बदलने के लिए, एलसीडी कनेक्टर के बगल में बोर्ड के पीछे दो जंपर्स को फिर से मिलाप करना आवश्यक है। दरअसल, यह पहली चीज थी जो मैंने बोर्ड के साथ उसके प्रदर्शन की जांच के बाद की थी। इसके अलावा यह पता चला कि ईएमएमसी में वायर्ड लिनक्स छवि भी कैपेसिटिव सेंसर का उपयोग करने के लिए डिफ़ॉल्ट रूप से कॉन्फ़िगर की गई है। उन्होंने कई घंटे मारे, क्यूटी और Tslib विन्यास में तल्लीन किया, लेकिन अंत में स्पर्श ने अभी भी उम्मीद के मुताबिक काम किया।

क्यूटी संस्करण 4.5 को बोर्ड के साथ आपूर्ति की जाती है - बल्कि एक पुराना संस्करण। मुझे सब कुछ नया पसंद है, इसलिए अपने प्रोजेक्ट पर काम करने के लिए, मैंने ARM Qt के लिए नवीनतम संस्करण 5 को संकलित करने का फैसला किया, और जब से मैं वास्तव में विकास पर बहुत समय बिताना नहीं चाहता था, मैंने फैसला किया कि मैं अजगर में सब कुछ लिखूंगा, इसलिए मुझे जरूरत थी PyQt5 लाइब्रेरी भी। सैमसंग S5PV210 प्रोसेसर में OpenGL ES 2.0 सपोर्ट के साथ बिल्ट-इन 3D एक्सेलेरेटर है, लेकिन, दुर्भाग्यवश, Samsung केवल Android OS के लिए OpenGL ड्राइवर प्रदान करता है, इसलिए मैं OpenGL ES सपोर्ट के साथ Qt 5 का उपयोग नहीं कर सकता (मैंने एंड्रॉइड इमेज से आवश्यक DLL को कॉपी करने की कोशिश की, लेकिन एक पुस्तकालयों libhardware.so और विज्ञापन infinitum पर) पर निर्भर था, इसलिए मैं एक ग्राफिक्स आउटपुट प्लेटफॉर्म के रूप में LinuxFB पर बस गया। Qt 5 को संकलित करने में कोई विशेष समस्या नहीं थी, एक आधार के रूप में मैंने रास्पबेरी पाई के लिए कॉन्फ़िगरेशन लिया और ओपन ईएस से संबंधित सभी चीजों को काट दिया। फिर मैंने यहां से निर्देशों का उपयोग करके पायथन 2.7.6 को संकलित किया।

ARM लाइब्रेरी के लिए PyQt5 बनाते समय एक समस्या थी - यह पता चला कि लाइब्रेरी OpenGL हेडर पर निर्भर है, भले ही Qt को OpenGL के समर्थन के बिना बनाया गया हो। मुझे निर्भरता को हटाने के लिए पुस्तकालय को पैच करना पड़ा। पैच को PyQt मेलिंग सूची में प्रकाशित किया गया था। OpenGL के बिना Buildability भी शीघ्र ही अपस्ट्रीम में जोड़ दी जाएगी। PyQt5 के निर्माण के बाद, मैंने डिवाइस पर सफलतापूर्वक Qt वितरण से उदाहरणों का परीक्षण किया, पायथन में पोर्ट किया और PyQt के हिस्से के रूप में वितरित किया गया।

मेरी GUI LinuxSampler और FluidSynth के लिए PyQt5 में लिखी गई है

इसके बाद LinuxSampler और इसकी निर्भरता को क्रॉस-कंपाइल किया गया: libaudiofile , libfftw , libgig , libsndfile , libsamplerate । एक दिलचस्प विशेषता libsndfile में libsndfile गई थी, जिसका नाम पुस्तकालय कोड "अल्टीमेट off_t चेक" में रखा गया है - यह दावा करता है कि off_t 8 बाइट्स का आकार है। मेरे मामले में, यह मामला नहीं था। सौभाग्य से, बस इस "पवित्रता की जाँच" को हटाने से समस्या पूरी तरह से हल हो गई। मुझे आश्चर्य है कि यह रनटाइम पर यह जांच क्यों करता है, लेकिन कॉन्फ़िगर चरण में बाधित नहीं होता है - यह अभी भी काम नहीं कर रहा है, फिर संकलन क्यों?

इसके अतिरिक्त, JACK को LinuxSampler के साउंड आउटपुट ड्राइवर के रूप में संकलित किया गया था। इसके लिए यहां से arm-timestamp.patch और atomic.patch थी । मैंने ARM के लिए NEON एक्सटेंशन के लिए समर्थन सक्षम करने के लिए GCC के लिए इस तरह के झंडे के साथ संकलित किया: -march=armv7-a -mtune=cortex-a8 -mfpu=neon -ffast-math -funsafe-math-optimizations -O3 ।

इस स्तर पर, JACK और LinuxSampler ने मेरे लिए काम किया, जिसके माध्यम से मैं jack-smf- खिलाड़ी का उपयोग करके MIDI फ़ाइलें खेल सका। साथ में ग्राफिकल इंटरफ़ेस (ऊपर देखें), LSCP प्रोटोकॉल का उपयोग करके LinuxSampler के साथ काम करने के लिए एक पायथन मॉड्यूल लिखा गया था, और SWIG बाइंडरों की मदद से libgig लिए जनरेट किया गया libgig , जो आपको GIG फाइल डाउनलोड करने की अनुमति देता है, और विशेष रूप से, पता करें कि कौन से टूल अंदर हैं। उन्हें Qt के इंटरफ़ेस में एक सूची से चुना जा सकता है। परियोजना के पूरा होने के करीब, ये घटनाक्रम, साथ ही साथ परियोजना से जुड़े सभी मूल स्रोत कोड सभी के लिए GitHub पर पोस्ट किए जाएंगे।

निम्नलिखित लेख में मैं बताऊंगा:

• सिंथेसाइज़र का कीबोर्ड मैट्रिक्स कैसा होता है
• मैंने बोर्ड से सीधे फर्मवेयर के बारे में ATmega को जलाए गए एमके कीबोर्ड स्कैनर को कैसे बदला, और कैसे माइक्रोकंट्रोलर LinuxSpler के साथ संचार करता है
• मैंने स्टॉक के आधार पर रियलटाइम प्रीमेशन सपोर्ट के साथ कर्नेल कैसे किया और कितनी समस्याओं का हल किया
• आपने एम्बेडस्काई टेक तकनीकी सहायता से कैसे संवाद किया?
• जब आपने सिंथेसाइज़र की चाबी को कुछ दसियों से कुछ मिलीसेकंड तक दबाया, तो आपने ध्वनि की विलंबता को कैसे कम किया

इस में वर्णित सभी जोड़तोड़ और मामूली अंतर के साथ अगले लेख को रास्पबेरी पाई सहित अन्य उपयुक्त एआरएम प्लेटफार्मों का उपयोग करके भी किया जा सकता है, एक पुराने मिडी कीबोर्ड से अपने स्वयं के सार्वभौमिक सिंथेसाइज़र बनाने के लिए। बाद के लाभों में से एक अधिक शक्तिशाली हार्डवेयर FPU की उपस्थिति और OpenGL 2.0 2.0 के लिए समर्थन के साथ Qt 5 के निर्माण की क्षमता को नोट किया जा सकता है।

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