Usb midi controller своими руками

USB MIDI контроллер на Arduino

Большинство статей в интернете по изготовлению MIDI клавиатур, контроллеров, пультов и т.п. основываются на использовании MIDI-разъемов, подключение которых к современному компьютеру может оказаться проблематично. На старых звуковых картах был Game-порт, к которому можно было подключить джойстик или MIDI-устройство:

Однако, все новые материнские платы идут с встроенным звуковым контроллером, да и на звуковых картах зачастую отсутствует возможность подключения MIDI-устройств.
Остается либо покупать современную MIDI-клавиатуру, ди-джейский пульт и т.п. с USB выходом подключения к компьютеру, либо покупать/паять переходник, или же покупать специальную звуковую карту с возможностью подключения MIDI-устройств. Купить конечно не проблема, но мы же на этом сайте не для этого собрались, верно?

В данной статье я хочу показать, как можно на недорогом контроллере Arduino изготовить простейшую MIDI-клавиатуру с USB-подключением на 8 клавиш и колесом прокрутки.

Итак, я использовал:
контроллер Arduino UNO
8 шт. кнопок
8 резисторов 10 кОм
поворотный энкодер 25LB22-Q
макетная плата и перемычки

Схема подключения следующая:

Для подключения я использовал самый простейший вариант: 1 клавиша — 1 вход. Однако при большем числе клавиш, различных контролеров и т.п. входов может не хватить, поэтому придётся задействовать считывание данных либо через аналоговые входы (путем добавления резисторов разного номинала), либо путем мультиплексирования. Однако, если повесить несколько клавиш на аналоговый вход, то могут возникнуть проблемы со считыванием состояния, когда нажаты одновременно несколько клавиш. Поэтому, на мой взгляд мультиплексирование более приемлемый вариант.

Программное обеспечение Arduino

Структуру MIDI-данных я не буду рассматривать, т.к. это описано в статье: передача MIDI данных от Arduino в компьютер

Энкодер подключен к входам аппаратного прерывания, описание работы с ним я рассматривать не буду, т.к. программа проста и взята с официального сайта Arduino.

В данном проекте энкодер используется как колесо прокрутки для изменения модуляции (modulation wheel), однако его можно переназначить и для других целей (pitch bend и т.п.).

MIDI-данные от энкодера, с Arduino посылаются следующей строкой:
noteOn(0xB0, 0x01, encoder0Pos);
где 0xB0 — сообщение контроллера (control change)
0x01 — код контроллера (в нашем случае Modulation)
encoder0Pos — значение контроллера (в нашем случае 0-127).
Меняя коды контроллера вы можете использовать колесо прокрутки (энкодер) для самых разных контроллеров.

Отдельно стоит упомянуть Pitch Bend. Из спецификации MIDI следует, что необходимо послать сообщение из трех байт: 0xE0 (код Pitch Bend), MSB (старший байт), LSB (младший байт).

Два крайних байта хранят 14-битное значение pitch которое может лежать в пределах 0. 16383 (0x3FFF). Середина находится 0x2000, все что выше этого значения — происходить изменение высоты тона вверх, если ниже, то высота тона изменяется вниз.
В коде программы я закомментировал строчки если вы вдруг вместо modulation захотите использовать Pitch Bend (середина значения, разложение на 2 байта и др.)

Код определения нажатия клавиши включает в себя три состояния: клавиша нажата, клавиша удерживается и клавиша отпущена. Сделано это для того, чтобы можно было передавать значение длительности нажатия клавиши. Если это не нужно, то можно оставить только одно состояние (нажатие клавиши), программа в данном случае существенно упростится.
Для обработки состояния каждой из восьми клавиш, используется следующий код:

Обратите внимание, что если будет использоваться pitch bend, то encoder0Pos нужно будет возвращать не в ноль, а в 0x2000 (а лучше задать define в начале программы).

Итак, схема собрана, скетч в контроллер залит, запускаем Serial Monitor, меняем скорость передачи на 115200 и нажимая клавиши или крутя энкодер смотрим значения.
Если все нормально, то переходим к следующей части. Сразу скажу, что для меня она оказалось самой проблемной, и если бы я не нашел виртуального USB -> Midi конвертора, то этой статьи не было бы.

Программное обеспечение ПК (Windows)

Для того, чтобы принимать данные через USB виртуальный COM-порт от Arduino и передавать их в какую-либо программу MIDI-секвенсор, необходима специальная утилита: Serial MIDI Converter V2D (оф. сайт)

Программа мультиплатформенная, у меня заработала под Windows 7 x64, правда с некоторыми тормозами.

Запускаем ее, выбираем порт USB, скорость передачи (115200) и MIDI Input Port и MIDI Output Port.

Теперь, все те MIDI-данные, которые поступают на USB виртуальный СОМ-порт 12 перенаправляются на порт MIDI Yoke 6 (для создания виртуальных MIDI портов я воспользовался программой MIDI Yoke). Можно перенаправить их на Microsoft GS Wavetable Synth и др. порты.
Программа постоянно должна быть включенной. При нажатии клавиш или повороте ручки энкодера, внизу должен мигать индикатор Serial RX.

Для визуального отображения поступающих MIDI данных с порта мне очень пригодилась программа MIDI-OX (оф. сайт):

Обратите внимание, что в настройках MIDI Devices необходимо выставить порт MIDI Input.

Теперь, нажимая клавиши нот или вращая колесо, в Monitor-Output вы увидите MIDI-данные.

Т.о. при помощи программно-аппаратных средств мы получили возможность сделать на контроллере Arduino простейшую MIDI-клавиатуру с передачей данных в компьютер, для последующей их обработки, например в Cubase, в. т.ч. в реальном времени.
На основе данного проекта можно сделать DJ-пульт, полноценную MIDI-клавиатуру и т.п.

Ниже вы можете скачать скетч INO, Serial MIDI Converter V2D, MIDI-OX и MIDI Yoke

Источник

10 MIDI-контроллеров, которые вы можете построить с Arduino

Цифровой интерфейс музыкальных инструментов, или сокращенно MIDI, — это старая технология, используемая во всех видах современных музыкальных машин. В этом мега-списке, от клавиатур до панелей запуска и всего, что между ними, представлены некоторые из самых крутых проектов Arduino MIDI-контроллера. Все, что вам нужно, чтобы начать, это Arduino и несколько кнопок.

1. Простой MIDI-контроллер Arduino

Мы не могли бы составить список контроллеров Arduino MIDI, не включая наш собственный проект! В этом уроке я приведу подробные инструкции по созданию собственного MIDI-контроллера. Используя Arduino, макет и две кнопки, этот проект может быть легко выполнен во второй половине дня.

С определением MIDI, полными примерами кода и четкими принципиальными схемами вы должны ознакомиться с этим руководством по сборке в качестве общего учебника по всем вопросам, связанным с Arduino MIDI. Смотрите наш учебник своими руками. !

2. UNTZtrument

Этот проект, созданный опытными дизайнерами Adafruit, является клоном когда-либо популярной Novation Launchpad . Благодаря сетке 8 × 8 из 64 кнопок с подсветкой, этот проект не для слабонервных.

По общему признанию, это, вероятно, дешевле и проще просто купить реальную сделку, но как проект, это очень круто. Что еще круче, так это то, что Adafruit щедро предоставил список материалов и инструкции по сборке вместе с множеством четких фотографий.

Вам понадобится лазерный резак для изготовления чехла, но 3D-версия доступна от пользователя Thingiverse Electronic Grenade.

3. 3D-печатный MIDI-микшер

Этот проект, созданный YouTuber Эваном Кейлом, демонстрирует впечатляющий набор слайдеров и циферблатов. Используя Arduino Pro Micro в своей основе, это устройство способно контролировать практически любой параметр, который вы можете задать ему.

Несмотря на то, что руководства по сборке не существует, видео дает разумный обзор каждого аспекта сборки. Имея схемы , код и 3D-файлы , вы сможете довольно легко воссоздать свой собственный.

4. MIDI Foot Controller

Предназначенный для управления педалями гитарных эффектов, этот MIDI-ножной контроллер канала YouTube «Workshy» обладает рядом впечатляющих функций. Благодаря четырем функциональным кнопкам, нескольким банкам, семисегментному светодиодному дисплею и возможности выбора фиксации или мгновенного переключения эта впечатляющая сборка имеет более чем достаточно функций, чтобы занять вас, даже если ваши руки полны!

Там нет учебника по сборке, но предоставляется код Arduino . Подключение некоторых переключателей не должно быть слишком хлопотным, и наше руководство по дисплеям Arduino должно помочь вам выбрать правильный дисплей.

5. MIDI Drum Machine

Хотя этот проект технически совместим с Arduino, а не является «настоящей» платой Arduino, этот проект просто слишком крут, чтобы его исключать. В этом проекте, снова прибывшем от Adafruit, используется емкостный сенсорный датчик и набор из 16 светодиодов NeoPixel.

Предоставляется отличное онлайн руководство по сборке , но эта сборка включает в себя некоторые сложные металлоконструкции и 3D-печать.

Однако нет никаких причин, по которым вы не могли бы заменить металл на пластиковые детали.

6. MIDI Piano

Это классное руководство от создателя YouTube Electronic Projects. Этот оригинальный проект использует картон и скрепки для бумаги, чтобы создать полностью индивидуальную MIDI-клавиатуру с питанием от Arduino.

Не отчаивайтесь из-за небольшого количества требуемой проводки, вы можете легко уменьшить это, сделав клавиатуру меньшего размера. Следуйте понятному обучающему видео создателя выше, и вы будете создавать музыку в кратчайшие сроки!

7. Аркадный кнопочный контроллер

Прямо от YouTuber Саймона Макиннона, этот MIDI-контроллер использует аркадные кнопки для управления музыкой! Хотя эта модель «только» имеет шесть кнопок, ее было бы легко расширить.

Мало того, что автор предоставил превосходное письменное руководство , но они также переработали пластмассовый контейнер как шасси.

Музыка в стиле Stranger Things только делает этот проект круче. Хорошая работа, мы говорим!

8. Расширенный аркадный кнопочный контроллер

Этот учебник по MIDI-контроллеру Arduino от заядлого производителя музыки «fraganator» продвигает концепцию аркадных кнопок на шаг вперед. Мало того, что автор реализовал 12 кнопок, расположенных в массиве 4 × 3, но они также включили четыре поворотных регулятора и два фейдера.

Там нет предела тому, что вы можете достичь с этим контроллером. Владелец написал замечательное учебное пособие, а также письменные инструкции и хорошие четкие фотографии, а также предоставил шаблоны вырезов для создания собственного случая — 3D-печать не требуется!

9. Ableton MIDI-контроллер

Разработанный специально для Ableton Live, этот контроллер не имеет причудливой рамки или кнопок, как во многих других проектах.

Этот урезанный проект, созданный на YouTube-канале Starfire Technology, является отличным способом изучения основ. С помощью всего лишь нескольких строк кода вы можете создать этот простой контроллер, даже не паяя ничего (хотя вам, вероятно, следует научиться паять в любом случае ).

10. Деревянная музыкальная машина MIDI

Этот впечатляющий проект был сделан YouTuber безобразно. С красивым корпусом из дуба и грецкого ореха, 40 аркадными кнопками, расположенными в сетке 8 × 5 и содержащими различные другие кнопки и элементы управления, этот проект, безусловно, является большим.

Работая на Arduino Mega, этот проект несколько отличается от других. Подобно вышеописанному MIDI-пианино, этот аппарат производит ноты. Разработанный так, чтобы даже новички могли создавать мелодии, которые звучат хорошо, это один классно выглядящий контроллер.

За исключением кода, руководство по сборке охватывает физическое изготовление устройства и причины принятия определенных решений.

Какой Arduino MIDI-контроллер вы используете?

Эти проекты показывают, насколько креативным вы можете стать с помощью Arduino. Хотя большинство этих контроллеров должно работать с любой цифровой аудио рабочей станцией (DAW), большинство из них будут работать лучше всего с возможностями согласования ударов и пропуска песен Ableton Live , поэтому обязательно ознакомьтесь с нашим Ableton Live Guide, если ты еще не

Посмотрите наше руководство для начинающих Arduino, если вы новичок в этом замечательном устройстве, и не забудьте прочитать наше руководство по покупке платы для помощи в выборе вашего MIDI-контроллера мозг!

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как сделать дешевый MIDI контроллер на базе Arduino своими руками

Как сделать дешевый MIDI контроллер на базе Arduino своими руками

Мне давно хотелось разбудить в себе композитора и начать творить свою собственную электронную музыку. Однако я был (мягко говоря) обескуражен высокими ценами на MIDI контроллеры. Но порыскав по просторам интернета у меня появилась задумка создать собственный контроллер, используя для этого Arduino Uno и токопропроводящие краски!

Давайте начнём)

Шаг 1: Подбор деталей

Вы можете слегка отойти от изложенного материала и собранный вами MIDI контроллер все равно будет работать (под «слегка отойти» имею ввиду, что можете установить резистора с чуть-чуть другим номиналом или оставить один из выводов отключенным).

С электроники нам понадобится:

• 1 Arduino Uno с usb кабелем;

• 1 баночка токопроводящей краски;

• 1 монтажная плата размерами 5×7 см;

• резисторы с сопротивлением 2.2 кОм;

• резисторы с сопротивлением 10кОм;

• резисторы с сопротивлением 4.7кОм;

• 12 шт 2.7 MОм резисторов;

Кроме электроники, также потребуются следующие инструменты:

• Паяльник и припой;
• Кусачки;
• Подставка для пайки деталей (третья рука);
• Мультиметр;
• Несколько проводов и/или тонкая металлическая проволока.

Шаг 2: Припаиваем штыри

Создание платы начнём с припаивания штырей. Разместим согнутые штырьки в центре первого ряда на плате. Они в последующем будут служить «чувствительными» выводами, к которым будет подсоединяться клавиатура.

После установки штырей, обратите внимание – короткие выводы торчат из платы. Надавливаем на них, чтобы всё зашло заподлицо. Теперь припаиваем их и сразу проверяем места соединений на предмет короткого замыкания.

Примечание: Не припаивайте штырьки слишком долго, иначе они разогреются и расплавят пластик.

Для следующего этапа, расположим прямые гребёнки в слотах Arduino. Установим поверх штырей, что вставлены в Arduino, плату. Данное действие потребовало приложения небольшого усилия, поскольку штыри не идеально отцентрованы относительно отверстий платы.

После того, как успешно установили плату на штырях, убедитесь, что выводы находятся заподлицо с верхним краем платы. После чего их можно запаять.

Шаг 3: Напаиваем перемычки

Теперь удалим плату с Arduino и перевернём её на обратную сторону. Напаяем перемычки, на которые в дальнейшем будут крепится компоненты. Есть два способа сделать это:

• Заполнить все необходимые отверстия припоем, а после соединить их друг с другом.
• Использовать тонкую проволоку.

Советую использовать второй метод, поскольку он проще и быстрее. Если вы выберете этот метод, расположите проволоку на плате, как на изображении.

• Красная точка означает — припаиваем провод в отверстие.
• Желтая точка — соединяем тонкую проволоку со штырём на другой стороне платы (как на третьем изображении).

Как вы можете видеть, немного испортил нижний левый угол, когда нанёс слишком много припоя, поэтому будьте внимательны!

Совет: Если у вас нет тонкой проволоки, используйте обрезки выводов используемых резисторов.

Шаг 4: Припаиваем сенсорно-ёмкостные резисторы

Устанавливаем компоненты, а именно 2.7MОм резисторы, которые будут выполнять сенсорно-ёмкостные функции.

Примечание: Если вы хотите узнать больше о теоретических основах и практическом применении сенсорно-ёмкостных датчиков, советую ознакомится со следующими ссылками:

Расположим один 2.7MОм резистор снизу самого правого согнутого штыря и протолкнём ножки через отверстия (как на первом изображении). Теперь перевернём плату и протолкнём один вывод резистора обратно в следующее отверстие (как показано на втором изображении). Припаяем нижнюю ногу резистора к отверстию, а верхнюю ногу резистора к выводу штыря. После чего прикрепим 7cm провод на этот штырь (как видно с третьего изображения).

Повторим процесс со всеми резисторами и проводами, припаяв их на места. Нижнее ножки резисторов должны сформировать одно длинное соединение.

Совет: Выбирайте чередующееся цвета для проводов — это позволит проще производить соединение в последующих шагах.

Шаг 5: Припаиваем кнопки

Начнём с размещения кнопок и резисторов на плате, как на первом и втором изображениях. В моём случае использовал 2.2кОм резисторы, но можно использовать любой резистор со значением между 2кОм и 10кОм.

Перевернём плату и припаяем всё на свои места. Изображение 3 объясняет, какие различные соединения вам нужно будет сделать:

• синяя точка – обозначает ножку кнопки, что необходимо припаять на плату;
• розовaя точка – обозначает ножку резистора, которую необходимо припаять на плату;
• красная линия означает — вам следует спаять две точки в одно соединение;
• чёрная линия обозначает провод, что будет идти от одной ножки кнопки через отверстие в плате, что потом соединится со штырём на другой стороне.

Если всё спаяно правильно, две самые левые кнопки позволят изменять октавы, в то время как самая правая кнопка позволит включать LDR сенсор.

Шаг 6: Припаиваем LDR и LED

После того, как кнопки припаяны, продолжаем монтаж LDR, LED и соответствующих резисторов. Перед тем, как сделать это, будет мудро поэкспериментировать со значениями номиналов резисторов, что будут идти к LED. Возможно мой номинал слишком большой для включения вашего светодиода. Поэкспериментируйте немного, чтобы найти правильное значение резистора.

Совет: Любой резистор в интервале между 330 Ом и 5кОм будет хорошим решением для 5mm LED.

Теперь расположим LED, LDR и резисторы (4.7K для LDR) в нужных местах. Перевернём плату и припаяем всё. Третье изображение пояснит, какие различные соединения следует выполнить:

• коричневые точки – выводы LDR, что следует припаять на плату;
• розовая точка – ножка резистора, что следует припаять на плату;
• оранжевые точки – выводы LED, что необходимо припаять на плату;
• красная полоса – вам нужно спаять две точки в одно соединение;
• чёрная полоса – провод, что будет идти от вывода резистора через отверстие платы, что потом будет соединяться со штырём.

Примечание: Перед припаиванием LED, убедитесь в том, что полярность светодиода верная. Положительный вывод LED следует соединить с резистором, а отрицательный вывод с землей.

Шаг 7: Тестируем все соединения

Сейчас хорошее время протестировать удачно ли пропаяны соединения кнопок, LDR и LED. Это последняя возможность исправить ошибки, советую вам загрузить прикрепленный код и запустить программу. Скопируйте/ скачайте архив и загрузите Arduino_Test_Fixture_Code на плату Arduino.

Если всё удачно и тест завершён, можете двигаться к следующему шагу. Если нет, еще раз проверьте пропаянные соединения на плате. Мультиметр лучше держать под рукой, говорю это по своему личному горькому опыту.

Шаг 8: Завершение работы с платой

Начнём с монтажа проводов в отверстия, как видно с первого изображения. В этом шаге удобно использовать два провода разных цветов.

Перевернём плату и отрежем провода нужной длины. Припаяем их к штырям, что заходят в разъемы Arduino. Прежде чем начать использовать MIDI контроллер, сначала нужно протестировать его соединения с помощью тестового скетча Аrduino_Test_Fixture_Code_2. Загрузите скетч, откройте последовательный порт и прикоснитесь к «чувствительным» штырям на плате. Если вы увидите текст ‘Note x is active’ для каждого штыря, во время касания, все выводы работают корректно.

Шаг 9: Преобразуем Arduino в MIDI устройство

После того, как плата готова, пришло время преобразовать Arduino в MIDI контроллер, который будет распознаваться музыкальными программами, такими как Ableton и Fl Studio или даже другими MIDI устройствами. Процесс состоит из двух шагов:

1. Изменить текущие встроенные программы на Arduino Uno на MIDI совместимые программы;
2. Загрузить MIDI скетч на Arduino.

Начнём с первого пункта. По условию в Arduino загружена прошивка usb-последовательный порт, что позволяет Arduino обмениваться сообщениями с ПК и Arduino IDE. С новой программой DualMoco, добавиться второй режим, что позволит Arduino выступать в роли MIDI устройства.

Будем использовать программу FLIP и следуя инструкции изменим прошивку Arduino. Работоспособный файл вы найдете в архиве в папке Firmware — файл DualMoco.hex.

После загрузки новой прошивки, переподключите Arduino к ПК. Если всё пройдёт успешно, Arduino не должен будет обнаруживаться Arduino IDE, потому что новая программа находится в режиме (MIDI mode). Откройте музыкальную программу, что способна записывать MIDI и проверьте, чтобы Arduino с именем MIDI/MOCO for LUFA отображалась над MIDI настройками, как вы можете видеть на 1-ом изображении.

Шаг 10: Производим последнее приготовления

Особенность DualMoco в том, что у неё есть второй режим — usb-последовательный порт, что позволяет загружать скетчи с Arduino IDE, точно также, как при обычной прошивке. Чтобы перевести Arduino во второй режим, соедините два ISCP вывода вместе, как показано на 1 и 2 изображении. Вы можете либо использовать кусочек провода или маленькую перемычку, как показано на изображениях. Теперь отключите USB кабель на несколько секунд от Arduino и переподключите его, Arduino должен обнаружится в Arduino IDE.

Примечание: Когда вы захотите переключится из режима usb-последовательный порт в MIDI режим, удалите перемычку с ISCP выводов, как показано на третьем изображении и переподключите Arduino к ПК.

Пришло время загрузить действующий скетч в Arduino, Arduino_Final_Code. Скачайте его, переведите Arduino в usb—последовательный порт режим и загрузите код. Если необходимо точная настройка пороговой величины, поэкспериментируйте со значениями THRESHOLD и RES . После того, как все заработает, как и ожидалось, поменяйте текущую строку 17, с:

boolean midiMode = false; // if midiMode = false, the Arduino will act as a usb-to-serial device

boolean midiMode = true; // if midiMode = true, the Arduino will act as a native MIDI device.

После того, как в код внесены последние изменения, пришло время протестировать музыкальную программу способную поддерживать MIDI устройства. Сначала переведём Arduino в MIDI режим, для этого:

1. Загрузим финальный код в Arduino.
2. Извлечем USB кабель с Arduino.
3. Переключим Arduino в МIDI режим удалив перемычку с выводов ISCP.
4. Установим USB кабель в Arduino.

Если всё прошло успешно, откройте музыкальную программу и начните прикасаться к штырькам. Магические звуки должны зазвучать….

Шаг 11: Припаиваем скрепки на джампепы

После того, как плата для Arduino полностью завершена, пришло время сфокусироваться на клавиатуре и способе её подключения к плате. Существуют миллионы вариантов сделать это, но я выбрал скрепки, которые будут закреплены на окрашенной бумаге (их легко закрепить и можно использовать повторно).

Процесс припайки скрепок к проводам довольно прост:

1. Отрезаем штекер с одной стороны провода;
2. Зачищаем провод от изоляции на 5 мм;
3. Припаиваем зачищенный провод к скрепке;
4. Повторяем для всех 12 скрепок.

Примечание: Скрепки не должны быть покрыты никаким покрытием (краской или пластиком).

Шаг 12: Закрашиваем шаблон

Хотя и можно играть на Arduino MIDI клавиатуре только прикасаясь к скрепкам, гораздо интереснее, сделать свой собственный трафарет и использовать его. Раскрасил распечатанный шаблон. Шаблон находится в архиве с проектами.

Раскрашивание шаблона довольно простое занятие, только убедитесь в том, что оставляете пространство между линиями и используете соответствующие краски, иначе ничего работать не будет. После того, как краска высохнет, закрепите скрепки на «клавишах» и можете приступать творить музыку.

Источник