Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:andrei.batasev:ciprian.munteanu04 [2026/05/18 23:19]
ciprian.munteanu04
+++ pm:prj2026:andrei.batasev:ciprian.munteanu04 [2026/05/18 23:33] (current)
ciprian.munteanu04
@@ Line 122: / Line 122: @@
 Implementarea finala este realizata in PlatformIO, in C bare-metal pentru
-Arduino Nano cu microcontroller ATmega328P la 16 MHz. Proiectul nu foloseste
+Arduino Nano cu ATmega328P la 16 MHz. Proiectul nu foloseste framework-ul
-framework-ul Arduino si nu depinde de biblioteci externe precum Wire,
+Arduino sau biblioteci externe pentru OLED/I2C, ci acceseaza direct registrele
-Adafruit_GFX sau Adafruit_SSD1306. Functionalitatile necesare sunt implementate
+microcontrollerului.
-direct prin registrele microcontrollerului.
 Codul este impartit modular:
 ^ Fisier ^ Rol ^
-| main.c | Punctul de intrare al aplicatiei, initializare module, masina de stari, ecrane OLED si feedback LED |
+| main.c | Initializare module, masina de stari, ecrane OLED si feedback LED |
-| gpio.c/h | Configurare pini digitali, butoane cu pull-up intern si control LED-uri |
+| gpio.c/h | Configurare butoane si LED-uri |
-| adc.c/h | Initializare ADC, citire microfon pe ADC0 si potentiometru pe ADC1 |
+| adc.c/h | Citire microfon pe ADC0 si potentiometru pe ADC1 |
-| timer.c/h | Timer0 in mod CTC pentru tick de 1 ms, folosit la temporizari si debounce |
+| timer.c/h | Tick de 1 ms pentru temporizari si debounce |
-| buzzer.c/h | Timer1 in mod CTC, iesire OC1A / D9 pentru generarea notelor pe buzzer |
+| buzzer.c/h | Generare nota pe buzzer folosind Timer1 si OC1A / D9 |
-| goertzel.c/h | Algoritmul Goertzel contextual si votarea LOW / OK / HIGH |
+| goertzel.c/h | Analiza audio si feedback LOW / OK / HIGH |
-| twi.c/h | Driver TWI/I2C bare-metal pentru comunicarea cu OLED-ul |
+| twi.c/h | Comunicare I2C/TWI cu OLED-ul |
-| ssd1306.c/h | Driver text-only pentru OLED SSD1306, fara framebuffer complet |
+| ssd1306.c/h | Afisare text pe OLED SSD1306 |
-| uart.c/h | Debug prin USART0 la 9600 baud |
+| uart.c/h | Debug prin USART0 |
 ==== Masina de stari ====
-Aplicatia este organizata in patru stari principale:
+Aplicatia foloseste patru stari:
 ^ Stare ^ Descriere ^
-| IDLE | Utilizatorul selecteaza nota tinta cu potentiometrul. OLED-ul afiseaza nota curenta. |
+| IDLE | Utilizatorul selecteaza nota tinta cu potentiometrul. |
-| PLAY_NOTE | Buzzerul reda nota de referinta timp de aproximativ 900 ms. LED-ul galben este aprins doar in aceasta stare. |
+| PLAY_NOTE | Buzzerul reda nota de referinta timp de aproximativ 900 ms. |
-| LISTEN_ANALYZE | Buzzerul este oprit, LED-urile sunt stinse, iar microfonul este esantionat si analizat. |
+| LISTEN_ANALYZE | Microfonul este citit, iar semnalul este analizat. |
-| RESULT | OLED-ul si LED-urile afiseaza rezultatul: LOW, OK, HIGH, NO SIG sau LOUD. |
+| RESULT | Rezultatul este afisat pe OLED si prin LED-uri. |
-Butoanele au urmatorul comportament:
+Butoanele controleaza aplicatia astfel:
-  * START porneste testul pentru nota selectata curent.
+  * START porneste testul pentru nota selectata.
-  * NEXT alege o nota aleatoare diferita, ca mod de challenge.
+  * NEXT alege o nota aleatoare diferita.
   * BACK revine la nota redata anterior.
-Butoanele sunt conectate intre pin si GND si sunt citite cu rezistentele interne
+==== Periferice folosite ====
-de pull-up ale microcontrollerului. Astfel, un buton apasat este citit ca LOW.
-Pentru evitarea declansarilor multiple, se foloseste detectie pe front si
-debounce de 180 ms.
-==== Utilizarea perifericelor ATmega328P ====
+  * **GPIO:** butoane si LED-uri prin DDRD, PORTD si PIND.
+  * **ADC:** microfon pe ADC0 / A0 si potentiometru pe ADC1 / A1.
-Implementarea foloseste direct perifericele microcontrollerului:
+  * **Timer0:** tick de 1 ms pentru temporizari.
+  * **Timer1:** semnal pentru buzzer pe D9 / PB1 / OC1A.
-  * **GPIO:** registrele DDRD, PORTD si PIND configureaza butoanele si LED-urile.
+  * **USART0:** mesaje de debug.
-  * **ADC:** ADC0 / A0 citeste microfonul MAX4466, iar ADC1 / A1 citeste potentiometrul.
+  * **TWI/I2C:** comunicare cu OLED-ul SSD1306 pe A4/SDA si A5/SCL.
-  * **Timer0:** functioneaza in mod CTC si genereaza un tick de 1 ms.
-  * **Timer1:** genereaza semnalul pentru buzzer pe D9 / PB1 / OC1A.
-  * **USART0:** inlocuieste Serial Monitor din Arduino si afiseaza informatii de debug.
-  * **TWI/I2C:** controleaza OLED-ul SSD1306 pe pinii A4/SDA si A5/SCL.
-Pentru buzzer, Timer1 este configurat in mod CTC cu toggle pe OC1A. Frecventa
-este determinata de valoarea OCR1A, calculata cu formula:
-  OCR1A = F_CPU / (2 * prescaler * frecventa) - 1
-Pentru ADC se foloseste referinta AVcc, deoarece semnalele analogice sunt in
-intervalul 0-5V. Conversia este pe 10 biti, suficienta pentru selectarea notei
-cu potentiometrul si pentru estimarea amplitudinii semnalului de la microfon.
 ==== Algoritmul Goertzel contextual ====
-Pentru analiza audio se foloseste algoritmul Goertzel. In loc sa se realizeze
+Pentru analiza audio se foloseste algoritmul Goertzel contextual. Pentru fiecare
-o detectie generala de pitch sau o transformata FFT, proiectul foloseste o
+nota tinta sunt comparate doar trei frecvente:
-abordare contextuala. Pentru fiecare nota tinta, sunt analizate doar trei
-frecvente:
-  * nota de sub tinta — LOW
+  * nota inferioara — LOW
   * nota tinta — OK
-  * nota de peste tinta — HIGH
+  * nota superioara — HIGH
-Aceasta abordare este potrivita pentru ATmega328P, deoarece reduce memoria
+Gama folosita este A2-A3, adaptata pentru bass-bariton:
-necesara si numarul de calcule. Algoritmul proceseaza semnalul in mod streaming,
-fara a salva un buffer audio mare in SRAM.
-Gama folosita pentru antrenament este adaptata pentru bass-bariton:
   A2, B2, C3, D3, E3, F3, G3, A3
-Intern, lista contine si o nota sub gama si una peste gama:
+Aceasta abordare este mai simpla decat o detectie completa de pitch si este
+potrivita pentru resursele limitate ale ATmega328P. Semnalul este analizat pe
-  G2, A2, B2, C3, D3, E3, F3, G3, A3, B3
+mai multe ferestre, iar rezultatul final este ales prin vot.
-Astfel, pentru fiecare nota tinta se poate compara energia notei inferioare,
-a notei corecte si a notei superioare.
-Semnalul microfonului MAX4466 este centrat in jurul valorii de mijloc a ADC-ului,
-aproximativ 519. Componenta continua este eliminata printr-un tracker lent al
-centrului semnalului. Ferestrele cu amplitudine prea mica sunt tratate ca lipsa
-de semnal, iar ferestrele care ating valorile extreme ale ADC-ului sunt marcate
-ca fiind clipping.
-Analiza ruleaza pe mai multe ferestre audio. Fiecare fereastra valida voteaza
-LOW, OK sau HIGH. Rezultatul final este ales prin vot majoritar. Daca votul este
-prea apropiat, rezultatul este marcat ca neclar in loc sa se forteze o decizie
-gresita.
 ==== Afisare OLED ====
-OLED-ul SSD1306 este controlat printr-un driver propriu minimal, folosind TWI/I2C.
+OLED-ul SSD1306 este controlat printr-un driver text-only propriu. Nu se foloseste
-Pentru economie de memorie, nu se foloseste un framebuffer complet de 1024 bytes.
+un framebuffer complet, pentru a economisi SRAM. OLED-ul afiseaza starea curenta,
-Textul este scris direct pe paginile display-ului, folosind un font 5x7 stocat in
+nota tinta si rezultatul, iar detaliile de debug sunt trimise prin USART.
-PROGMEM.
-OLED-ul afiseaza doar informatiile esentiale: starea sistemului, nota tinta si
-rezultatul. Informatiile detaliate, precum amplitudinea, voturile si energiile
-Goertzel, sunt trimise prin USART.
 ===== Rezultate Obtinute =====
 Proiectul final este functional pe Arduino Nano cu ATmega328P, fara framework-ul
-Arduino. Au fost integrate toate modulele: butoane, potentiometru, microfon
+Arduino. Au fost integrate butoanele, potentiometrul, microfonul MAX4466,
-MAX4466, buzzer, LED-uri si OLED SSD1306.
+buzzerul, LED-urile si OLED-ul SSD1306.
-Dispozitivul permite selectarea unei note tinta din gama A2-A3, reda nota pe
+Dispozitivul permite selectarea unei note tinta din gama A2-A3, reda nota de
-buzzer, apoi analizeaza semnalul audio captat de microfon. Feedback-ul este
+referinta si apoi analizeaza semnalul captat de microfon. Feedback-ul este afisat
-afisat pe OLED si prin LED-uri: rosu pentru LOW, verde pentru OK, galben pentru
+pe OLED si prin LED-uri: LOW, OK, HIGH, NO SIG sau LOUD.
-HIGH, rosu + galben pentru rezultat neclar si toate LED-urile pentru semnal prea
-puternic.
-Validarea a fost facuta treptat: GPIO, ADC, buzzer cu Timer1, Goertzel prin
+Proiectul a fost testat treptat: GPIO, ADC, buzzer, Goertzel, OLED si integrarea
-USART, OLED prin TWI/I2C si integrarea finala. Proiectul a fost testat cu voce
+finala. Testarea finala a fost facuta cu voce.
-si cu o aplicatie de pian pe telefon.
-Utilizarea finala de resurse este:
+Utilizarea finala de resurse raportata de PlatformIO este:
 ^ Resursa ^ Utilizat ^ Total ^ Procent ^
@@ Line 252: / Line 207: @@
 ===== Concluzii =====
-Proiectul demonstreaza implementarea unui sistem embedded de antrenament vocal
+Proiectul demonstreaza realizarea unui sistem embedded de antrenament vocal pe
-folosind direct perifericele ATmega328P: GPIO, ADC, timere, USART si TWI/I2C.
+Arduino Nano, folosind programare bare-metal pentru ATmega328P.
-Algoritmul Goertzel contextual s-a dovedit potrivit pentru hardware-ul folosit,
+Algoritmul Goertzel contextual permite detectarea relatiei dintre nota cantata si
-deoarece compara doar nota tinta cu vecinii sai si evita costul unei detectii
+nota tinta: LOW, OK sau HIGH. Driverul OLED text-only si procesarea streaming au
-complete de pitch. Driverul OLED text-only, fara framebuffer complet, a redus
+ajutat la mentinerea unui consum redus de memorie.
-consumul de SRAM si a permis rularea stabila pe Arduino Nano.
-Limitarea principala este ca sistemul nu functioneaza ca tuner vocal general,
+Sistemul nu este un tuner vocal general, ci un antrenor pentru o gama restransa
-ci ca antrenor pentru o gama restransa de note. Pentru scopul proiectului,
+de note. Pentru scopul proiectului, aceasta solutie este suficienta si eficienta.
-aceasta abordare este suficienta si eficienta.
 ===== Download =====
 **Repository GitHub:** https://github.com/ciprianmunteanu1/vocal-coach
-Repository-ul proiectului contine:
-  * codul sursa PlatformIO;
-  * fisierele C si header pentru modulele software;
-  * schema electrica;
-  * documentatia proiectului.
 ===== Jurnal =====
@@ Line 285: / Line 232: @@
 | 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 si aplicatie de pian pe telefon |
+| Etapa 9 | Testare finala cu voce |
 ===== Bibliografie/Resurse =====