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嵌入式作業系統設計與實作 - 電吉他調音器
- 3. 成果 - 電吉他調音器
- 5. 調音器程式流程 音訊輸入 ADC 轉換 快速傅立葉轉換 (FFT) 音調頻率 , 可表示為音名
- 7. 聲音頻率、音名 C D E F G A B Do Re Mi Fa Sol La Si 不同的音調及音高會對應至不同之頻率 , 以鋼琴中央 C 而言 , 頻率約為 261.6Hz
- 8. 類比數位轉換 (ADC) ● 透過 ADC 將外部類比訊號轉成離散數位訊號 ● 採用單一頻道連續取樣模式 ● 利用 DMA 來搬移 ADC 產生的資料來減少 CPU 花費在讀 寫的時間 ● 將取樣的結果做快速傅立葉轉換來取得頻率
- 9. 開發問題 ● DMA 的模式無法搞定， Normal mode 搬移資料完成後 無法重新啟動。 ● 若不以 DMA 完成後再計算，則勢必要定時取樣 ● 更動排程時間造成作業系統無法預知的行為
- 10. 開發問題 ● 從示波器上看到，電吉他會產生一個正負約 0.2mV 的正弦波來回振動 ● 然而硬體的 ADC 只能量到最多 0 ~ 3.6V 之間的電壓， 導致負電壓量測不到 問題：如何量到完整的波形？ ● 答案：調整基準點、波形 -> 以平移放大電路解決 ● 將完整波形 level-shift 到正電壓區 ● 利用放大電路增加波形的可分辨力
- 11. 平移、放大電路 , 使用 OAP
- 12. 測試 , 感謝工科系、電機系支援 !
- 13. 电路成品
- 14. 平移、放大電路 , 使用 OAP
- 15. 原讯号
- 16. 调整后
- 17. 快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform) 與 Discrete Fourier Transform 一樣，將訊號從 time domain 轉換成 frequency domain DFT 的缺點：運算量過大： N^2 FFT ： N lg N
- 18. 快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform) ? ?
- 19. 快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform) ? ?
- 20. 快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform) ? ? FFT 概念：將 DFT 拆成奇偶兩部分
- 21. 快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform) F(0) F(1) F(2) F(3) F(4) F(5) F(6) F(7) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 1 3 5 7 0 4 2 6 1 5 3 7
- 22. 開發問題 ARM 有提供 CMSIS DSP Library ，可是在開發上 遇到重重困難 VFP Register 問題 將 compiler 版本更新至 4.8.4 以上 需要開啟 FPU -DARM_MATH_CM4 -D__FPU_USED=1 -D__FPU_PRESENT=1 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
- 23. 開發問題 ARM 有提供 CMSIS DSP Library ，可是在開發上 遇到重重困難 VFP Register 問題 將 compiler 版本更新至 4.8.4 以上 需要開啟 FPU -DARM_MATH_CM4 -D__FPU_USED=1 -D__FPU_PRESENT=1 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
- 24. 開發問題 編譯 flag 的優化層級為 – O0 ，造成部分 Library 程式碼沒有被優化 -> 硬作 !
- 25. 開發問題 ARM FFT 調用函式： arm_cfft_f32() 所需的 arm_bitreversal_32.s ，一 直沒有被 link 進來 , 試過很多方法，依然無解 -> 毅然決然，到網路上找尋 FFT 4096 的原始碼
- 26. 開發問題 板子的 floatint point extension 沒有被開啟 -> 還是硬幹 /libraries/CMSIS/Include/core_cm4.h /libraries/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/system_stm32f4xx.c
- 27. 開發問題 ARM 有提供 CMSIS DSP Library ，可是在開發上 遇到重重困難 VFP Register 問題 將 compiler 版本更新至 4.8.4 以上 需要開啟 FPU -DARM_MATH_CM4 -D__FPU_USED=1 -D__FPU_PRESENT=1 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
- 28. 節拍器程式流程 計算節拍週期 設定定時器發聲 ( 蜂鳴器 ) 延遲
- 29. 單位 :BPM (Beat Per Minute) 表示一個指定的音符，例如四分音符在一分鐘內出 現的次數 ( 例如四分音符在一分鐘內出現的次數 , 120 為 BPM 值，表示每分鐘演奏 120 個四分音符 ) 樂譜上常記有音樂速度標記如 : Allegro － 快板（ 120 - 168 bpm ） Moderato － 中板（ 90 - 115 bpm ） Andante － 行板（ 76 - 108 bpm ） ...Etc
- 30. 蜂鳴器 (Buzzer) 利用 timer 對一個 GPIO 以固定頻率輸出即可發出聲音 因此改變 timer 的時間就能發出不同高低的聲音
- 31. LCD 模組 ( 觸控螢幕 ) 優點 : 使用者互動界面 缺點 : 電阻式觸控螢幕 , 流暢度有待加強
- 32. LCD 繪圖原理 Layer 圖層是一排排的 Pixel 刷新 如果在更新完就立即顯 , 就會出現閃爍情況
- 33. 開發問題 圖形更新問題 ( 圖層閃爍 ) 解決方案 :Double buffer 硬體過新 , 軟體 Library 有 bug (ST Library)
- 34. 開發問題 圖形更新問題 ( 圖層閃爍 ) 解決方案 :Double buffer 硬體過新 , 軟體 Library 有 bug (ST Library)
- 35. 解決畫面閃爍 - Double buffer Show layer Hidden layer
- 36. 解決畫面閃爍 - Double buffer Hidden layer Show layer 圖案先繪製到下面的 buffer
- 37. 解決畫面閃爍 - Double buffer Hidden layer Show layer 繪圖完畢
- 38. 解決畫面閃爍 - Double buffer Show layer Hidden layer 圖層交換
- 40. Demo Time!