Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2026:andrei.batasev:ciprian.munteanu04 [2026/05/10 18:41]
ciprian.munteanu04
+++ pm:prj2026:andrei.batasev:ciprian.munteanu04 [2026/05/18 23:33] (current)
ciprian.munteanu04
@@ Line 15: / Line 15: @@
 depinde de un smartphone sau conexiune la internet. Spre deosebire de
 aplicatiile generale de tuning, acest dispozitiv este construit special
-pentru antrenament vocal pe un set restrans de note (C4-C5), ceea ce il
+pentru antrenament vocal pe un set restrans de note (A2-A3), ceea ce il
 face fezabil pe hardware cu resurse limitate.
@@ Line 34: / Line 34: @@
 **Module software:**
-  * **Masina de stari** — IDLE -> PLAY_NOTE -> LISTEN -> ANALYZE -> RESULT
+  * **Masina de stari** — IDLE -> PLAY_NOTE -> LISTEN_ANALYZE -> RESULT
-  * **Esantionare ADC** — configurata prin registre pentru ~8kHz
+  * **Esantionare ADC** — citire microfon pe ADC0 si potentiometru pe ADC1
-  * **Motor Goertzel** — calculeaza energia pe 8 frecvente tinta
+  * **Motor Goertzel contextual** — compara nota tinta cu vecinii sai inferior si superior
-  * **Calibrare zgomot** — masurare zgomot ambiental la pornire
+  * **Validare semnal** — detectie amplitudine prea mica si clipping
-  * **Logica feedback** — compara nota detectata cu nota tinta
+  * **Logica feedback** — decide LOW, OK, HIGH, NO SIG sau LOUD
 **Interactiunea modulelor:**
-Utilizatorul selecteaza nota tinta cu butoanele. La apasarea START,
+Utilizatorul selecteaza nota tinta cu potentiometrul. La apasarea START,
-Arduino reda nota pe buzzer, apoi deschide o fereastra de ascultare
+Arduino reda nota pe buzzer, apoi intra intr-o fereastra de ascultare
-in care ADC-ul esantioneaza microfonul intr-un buffer. Algoritmul
+in care ADC-ul esantioneaza microfonul. Algoritmul Goertzel contextual
-Goertzel proceseaza bufferul si identifica frecventa dominanta.
+proceseaza semnalul in mod streaming si compara energia pentru nota tinta,
-Rezultatul este comparat cu nota tinta si afisat pe OLED si prin
+nota inferioara si nota superioara. Rezultatul este afisat pe OLED si prin
 modulul LED.
@@ Line 97: / Line 97: @@
 | Tranzistor NPN | Colector | Buzzer - | Comutare buzzer catre GND |
 | Tranzistor NPN | Emitor | GND | Masa comuna |
-| LED semafor | R | D4 | LED rosu, feedback LOW/HIGH |
+| LED semafor | R | D4 | LED rosu, feedback LOW |
-| LED semafor | Y | D5 | LED galben, stare LISTEN/ANALYZE |
+| LED semafor | Y | D5 | LED galben, redare nota / feedback HIGH |
 | LED semafor | G | D6 | LED verde, feedback OK |
 | LED semafor | GND | GND | Masa comuna |
@@ Line 121: / Line 121: @@
 ===== Software Design =====
-//(De completat in etapele urmatoare)//
+Implementarea finala este realizata in PlatformIO, in C bare-metal pentru
+Arduino Nano cu ATmega328P la 16 MHz. Proiectul nu foloseste framework-ul
+Arduino sau biblioteci externe pentru OLED/I2C, ci acceseaza direct registrele
+microcontrollerului.
+Codul este impartit modular:
+^ Fisier ^ Rol ^
+| main.c | Initializare module, masina de stari, ecrane OLED si feedback LED |
+| gpio.c/h | Configurare butoane si LED-uri |
+| adc.c/h | Citire microfon pe ADC0 si potentiometru pe ADC1 |
+| timer.c/h | Tick de 1 ms pentru temporizari si debounce |
+| buzzer.c/h | Generare nota pe buzzer folosind Timer1 si OC1A / D9 |
+| goertzel.c/h | Analiza audio si feedback LOW / OK / HIGH |
+| twi.c/h | Comunicare I2C/TWI cu OLED-ul |
+| ssd1306.c/h | Afisare text pe OLED SSD1306 |
+| uart.c/h | Debug prin USART0 |
+==== Masina de stari ====
+Aplicatia foloseste patru stari:
+^ Stare ^ Descriere ^
+| IDLE | Utilizatorul selecteaza nota tinta cu potentiometrul. |
+| PLAY_NOTE | Buzzerul reda nota de referinta timp de aproximativ 900 ms. |
+| LISTEN_ANALYZE | Microfonul este citit, iar semnalul este analizat. |
+| RESULT | Rezultatul este afisat pe OLED si prin LED-uri. |
+Butoanele controleaza aplicatia astfel:
+  * START porneste testul pentru nota selectata.
+  * NEXT alege o nota aleatoare diferita.
+  * BACK revine la nota redata anterior.
+==== Periferice folosite ====
+  * **GPIO:** butoane si LED-uri prin DDRD, PORTD si PIND.
+  * **ADC:** microfon pe ADC0 / A0 si potentiometru pe ADC1 / A1.
+  * **Timer0:** tick de 1 ms pentru temporizari.
+  * **Timer1:** semnal pentru buzzer pe D9 / PB1 / OC1A.
+  * **USART0:** mesaje de debug.
+  * **TWI/I2C:** comunicare cu OLED-ul SSD1306 pe A4/SDA si A5/SCL.
+==== Algoritmul Goertzel contextual ====
+Pentru analiza audio se foloseste algoritmul Goertzel contextual. Pentru fiecare
+nota tinta sunt comparate doar trei frecvente:
+  * nota inferioara — LOW
+  * nota tinta — OK
+  * nota superioara — HIGH
+Gama folosita este A2-A3, adaptata pentru bass-bariton:
+  A2, B2, C3, D3, E3, F3, G3, A3
+Aceasta abordare este mai simpla decat o detectie completa de pitch si este
+potrivita pentru resursele limitate ale ATmega328P. Semnalul este analizat pe
+mai multe ferestre, iar rezultatul final este ales prin vot.
+==== Afisare OLED ====
+OLED-ul SSD1306 este controlat printr-un driver text-only propriu. Nu se foloseste
+un framebuffer complet, pentru a economisi SRAM. OLED-ul afiseaza starea curenta,
+nota tinta si rezultatul, iar detaliile de debug sunt trimise prin USART.
 ===== Rezultate Obtinute =====
-//(De completat in etapele urmatoare)//
+Proiectul final este functional pe Arduino Nano cu ATmega328P, fara framework-ul
+Arduino. Au fost integrate butoanele, potentiometrul, microfonul MAX4466,
+buzzerul, LED-urile si OLED-ul SSD1306.
+Dispozitivul permite selectarea unei note tinta din gama A2-A3, reda nota de
+referinta si apoi analizeaza semnalul captat de microfon. Feedback-ul este afisat
+pe OLED si prin LED-uri: LOW, OK, HIGH, NO SIG sau LOUD.
+Proiectul a fost testat treptat: GPIO, ADC, buzzer, Goertzel, OLED si integrarea
+finala. Testarea finala a fost facuta cu voce.
+Utilizarea finala de resurse raportata de PlatformIO este:
+^ Resursa ^ Utilizat ^ Total ^ Procent ^
+| Flash | 9964 bytes | 30720 bytes | 32.4% |
+| SRAM | 856 bytes | 2048 bytes | 41.8% |
 ===== Concluzii =====
-//(De completat in etapele urmatoare)//
+Proiectul demonstreaza realizarea unui sistem embedded de antrenament vocal pe
+Arduino Nano, folosind programare bare-metal pentru ATmega328P.
+Algoritmul Goertzel contextual permite detectarea relatiei dintre nota cantata si
+nota tinta: LOW, OK sau HIGH. Driverul OLED text-only si procesarea streaming au
+ajutat la mentinerea unui consum redus de memorie.
+Sistemul nu este un tuner vocal general, ci un antrenor pentru o gama restransa
+de note. Pentru scopul proiectului, aceasta solutie este suficienta si eficienta.
 ===== Download =====
-//(De adaugat in etapele urmatoare)//
+**Repository GitHub:** https://github.com/ciprianmunteanu1/vocal-coach
 ===== Jurnal =====
-^ Data   ^ Activitate                                              ^
+^ Data ^ Activitate ^
-| Etapa 1 | Documentatie initiala, lista componente, schema bloc  |
+| Etapa 1 | Documentatie initiala, lista componente, schema bloc |
-| Etapa 2 | Realizare schema electrica in KiCad, validare conexiuni hardware pe breadboard pentru Arduino Nano, OLED, LED semafor, butoane, potentiometru si buzzer |
+| Etapa 2 | Realizare schema electrica in KiCad, validare conexiuni hardware pe breadboard |
+| Etapa 3 | Testare GPIO: butoane START/NEXT/BACK si LED-uri prin registre |
+| Etapa 4 | Testare ADC pentru potentiometru si microfon MAX4466 |
+| Etapa 5 | Implementare buzzer cu Timer1 pe OC1A / D9 |
+| Etapa 6 | Implementare si testare algoritm Goertzel contextual prin USART |
+| Etapa 7 | Implementare driver TWI/I2C si SSD1306 text-only |
+| Etapa 8 | Integrare finala: masina de stari, OLED, LED feedback, buzzer si analiza audio |
+| Etapa 9 | Testare finala cu voce |
 ===== Bibliografie/Resurse =====
 **Resurse Hardware:**
   * [[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf|ATmega328P Datasheet]] — Microchip
   * [[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/MAX4465-MAX4469.pdf|MAX4465-MAX4469 Datasheet]] — Analog Devices / Maxim Integrated
   * [[https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/SSD1306.pdf|SSD1306 Datasheet]] — Solomon Systech
+  * [[https://docs.arduino.cc/hardware/nano/|Arduino Nano Hardware Documentation]] — Arduino
 **Resurse Software:**
-  * [[https://docs.arduino.cc/software/ide/|Arduino IDE Documentation]] — Arduino
-  * [[https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306|Adafruit SSD1306 Library]] — Adafruit, GitHub
+  * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Goertzel_algorithm|Goertzel Algorithm]]
-  * [[https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library|Adafruit GFX Library]] — Adafruit, GitHub