Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:florin.stancu:ianis.opritescu [2026/05/08 17:20]
ianis.opritescu [2.2 Schema Electrică]
+++ pm:prj2026:florin.stancu:ianis.opritescu [2026/05/24 14:32] (current)
ianis.opritescu [Jurnal]
@@ Line 14: / Line 14: @@
 ===== 1.3 Ideea de la care am pornit =====
-Ideea a luat naștere din dorința de a demistifica modul în care funcționează sintetizatoarele comerciale scumpe. Am pornit de la conceptul de "Digital Audio Workstation (DAW) in a box", dorind să transfer controlul sunetului din mediul virtual al mouse-ului într-un mediu tactil, unde fiecare modulație a sunetului este rezultatul unei modificări fizice de tensiune prin potențiometre. A fost o provocare de a optimiza codul "bare-metal" pentru a obține o latență minimă și o fidelitate audio acceptabilă pe un hardware limitat.
+Ideea a luat naștere din dorința de a dezvălui modul în care funcționează sintetizatoarele comerciale scumpe. Am pornit de la conceptul de "Digital Audio Workstation (DAW) in a box", dorind să transfer controlul sunetului din mediul virtual al mouse-ului într-un mediu tactil, unde fiecare modulație a sunetului este rezultatul unei modificări fizice de tensiune prin potențiometre. A fost o provocare de a optimiza codul pentru a obține o latență minimă și o fidelitate audio acceptabilă pe un hardware limitat.
 ====== 2. Hardware Design ======
@@ Line 24: / Line 24: @@
 ^ Componentă ^ Specificații Tehnice ^ Cantitate ^ Rol în Proiect ^
 | **Microcontroler** | ATmega328P | 1 | Creierul sistemului, sinteză DDS |
-| **Display** | OLED 0.96" I2C (SSD1306) | 1 | Feedback vizual parametri ADSR/Wave |
+| **Display**((https://sigmanortec.ro/Display-OLED-1-3-Alb-128x64-p136081872)) | OLED 0.96" I2C (SSD1306) | 1 | Feedback vizual parametri ADSR/Wave |
-| **Amplificator** | PAM8403 Stereo 2x3W | 1 | Amplificare semnal audio la nivel de boxe |
+| **Amplificator**((https://sigmanortec.ro/modul-amplificator-miniatura-pam8403-22-5v)) | PAM8403 Stereo 2x3W | 1 | Amplificare semnal audio la nivel de boxe |
-| **Potențiometre** | 10kΩ Liniare (B10K) | 5 | Control Attack, Decay, Sustain, Release, Pitch |
+| **Potențiometre**((https://sigmanortec.ro/Potentiometru-1K-5K-10K-20K-50K-100K-p136286400)) | 10kΩ Liniare (B10K) | 5 | Control Attack, Decay, Sustain, Release, Pitch |
-| **Buton** | Momentary Push-Button 16mm | 1 | Selectare formă de undă (Cycle waveforms) |
+| **Difuzoare**((https://sigmanortec.ro/Speaker-40mm-3W-p134573662)) | 4Ω, 3W, 40mm | 2 | Redare audio stereo |
-| **Difuzoare** | 4Ω, 3W, 40mm | 2 | Redare audio stereo |
 | **Rezistență** | 1kΩ | 1 | Parte a filtrului Low-Pass (RC) |
 | **Condensator** | 100nF (Ceramic 104) | 1 | Filtrare zgomot PWM (Filtru RC) |
 | **Condensator** | 10μF (Electrolitic) | 1 | Cuplaj audio (DC Blocking) |
 | **Condensator** | 1000μF (Electrolitic) | 1 | Stabilizare alimentare amplificator |
-| **Switch** | MTS-102 Toggle (Metal) | 1 | Pornire/Oprire generală |
+| **Switch**((https://sigmanortec.ro/Intrerupator-3A-250V-Switch-MTS-102-p140901357)) | MTS-102 Toggle (Metal) | 1 | Pornire/Oprire generală |
-| **PCB** | Prototipare FR4 4x6cm | 2 | Suport mecanic și electric componente |
+| **PCB**((https://sigmanortec.ro/Placa-PCB-prototipare-fata-dubla-4x6cm-p211619088)) | Prototipare FR4 4x6cm | 2 | Suport electric componente |
+| **Modul convertor USB la TTL**((https://sigmanortec.ro/modul-convertor-usb-la-ttl-ch340-msop10-type-c-33-5v)) | CH340 | 1 | Adaptor la alimentare circuit |
+| **Modul USB 2.0 la TTL UART**((https://sigmanortec.ro/Modul-Convertor-serial-USB-2-0-la-TTL-UART-CP2104-STC-PRGMR-p136248993)) | CP2104 | 1 | Convertor serial |
-===== 2.2 Schema Electrică =====
+===== 2.2 Schema Bloc =====
-Designul electric se bazează pe distribuția paralelă a tensiunii de 5V către modulele digitale și analogice.
-**Configurația pinilor Arduino Nano:**
-  * **Pini Analogici (A0 - A3, A6):** Conectați la pinii centrali (Wiper) ai celor 5 potențiometre pentru citirea ADC.
-  * **Pini I2C (A4 - SDA, A5 - SCL):** Conectați la display-ul OLED.
-  * **Pin Digital D2:** Intrare pentru buton (folosește întreruperea externă INT0).
-  * **Pin Digital D9 (PWM):** Ieșirea audio principală către lanțul de filtrare.
-{{ :pm:prj2026:florin.stancu:schema_bloc_sintetizator_ianis.jpg?nolink&500 |}}
-===== 2.3 Lanțul de Semnal și Diagrame =====
 Sunetul este generat digital prin PWM (Pulse Width Modulation) la o frecvență purtătoare înaltă. Pentru a obține un semnal audio analogic curat, semnalul parcurge următorul traseu:
-  * **Generare:** Pinul D9 scoate un semnal PWM cu duty cycle variabil.
+  * **Generare:** Pinul PB1 scoate un semnal PWM cu duty cycle variabil.
   * **Filtrare Low-Pass (RC):** Rezistența de 1kΩ împreună cu condensatorul de 100nF formează un filtru care elimină frecvența purtătoare a PWM-ului.
   * **DC Blocking:** Condensatorul de 10μF elimină componenta de curent continuu (offset de 2.5V), lăsând să treacă doar unda audio (AC).
   * **Amplificare:** Semnalul filtrat intră în pinii L-IN și R-IN ai PAM8403.
+**Configurația pinilor ATmega328P:**
+  * **Pini Analogici (PC0 - PC3, ADC6):** Conectați la pinii centrali ai celor 5 potențiometre pentru citirea ADC.
+  * **Pini I2C (PC4 - SDA, PC5 - SCL):** Conectați la display-ul OLED.
+  * **Pin PD2:** Intrare pentru buton (folosește întreruperea externă INT0).
+  * **Pin PB1 (PWM):** Ieșirea audio principală către lanțul de filtrare.
+{{ :pm:prj2026:florin.stancu:schema_bloc_sintetizator_ianis1.jpg?800 |}}
+===== 2.3 Schema Electrică =====
+{{ :pm:prj2026:florin.stancu:schematic-pm-ianis.png?800 |}}
 ===== 2.4 Rezultatele simulării și Calcule =====
@@ Line 73: / Line 75: @@
 ===== Software Design =====
+==== Motorul de Sinteza (synth.c / synth.h) ====
+Nucleul audio foloseste **Direct Digital Synthesis (DDS)** cu un tabel sinus de 256 esantioane stocat in **PROGMEM** (Flash), economisind cei 2 KB de SRAM disponibili. Fiecare din cele 4 voci polifonice utilizeaza un acumulator de faza pe 16 biti, al carui byte superior indexeaza direct tabelul — eliminand orice calcul trigonometric la runtime.
+Generarea esantioanelor se face in **ISR(TIMER1_OVF_vect)** la 31250 Hz (Fast PWM 9-bit), avand un buget strict de ~512 cicluri CPU. Toata aritmetica foloseste **fixed-point Q8.8** si operatii pe intregi — fara virgula mobila. Mixarea vocilor, aplicarea envelope-ului ADSR si scalarea volumului se reduc la inmultiri si shift-uri pe 16/32 biti, mentinand ISR-ul sub 200 cicluri (~39% din buget).
+Envelope-ul ADSR este avansat separat la 1 kHz prin **ISR(TIMER2_COMPA_vect)** via ''adsr_tick_voice()'', decupland rata lenta a modulatiei de amplitudine de rata rapida de esantionare.
+Alocarea vocilor foloseste o strategie in trei pasi: re-trigger daca nota este deja activa, alocare voce libera (IDLE), sau **voice stealing** bazat pe varsta relativa (scadere modulara ''uint8_t'').
+Semnalul PWM porneste centrat la 50% duty (''PWM_CENTER=255''), generand 0V DC prin condensatorul de cuplaj si eliminand pocniturile la pornire.
+==== Comunicatia USART (usart.c / usart.h) ====
+Receptia este **polling non-blocant** (''USART0_available()'' + ''USART0_read()''), evitand overhead-ul unui ISR suplimentar care ar concura cu ISR-urile audio. Transmisia este blocanta per-caracter.
+==== ADC si Parametri (adc.c / main.c) ====
+Citirea celor 5 potentiometre (Attack, Decay, Sustain, Release, Volume) se face prin polling la intervale rare, folosind un contor uint8_t cu overflow natural la 256 iteratii — evitand un timer dedicat. Valorile ADC sunt convertite in rate Q8.8 prin ''calc_rate()'' si aplicate atomic (cu ''cli()/sei()'').
+==== Interfata Python (piano.py) ====
+Scriptul ''PianoController'' ruleaza pe Linux fara dependinte grafice, folosind **termios raw mode** pentru detectia tastelor cu latenta minima. Un mecanism de **auto-release cu timere per-nota** (''_schedule_release()'') simuleaza key-up din terminal, care nu ofera nativ acest eveniment. Comunicatia seriala este protejata de un ''threading.Lock'', iar un thread daemon dedicat (''serial_reader_thread()'') citeste asincron raspunsurile de la ATmega.
-<note tip>
+<html><a href="https://github.com/ianisopritescu/PM_Soft_Synth">Repo Github cod</a></html>
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
-</note>
 ===== Rezultate Obţinute =====
@@ Line 98: / Line 105: @@
 </note>
-===== Jurnal =====
-<note tip>
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
-</note>
 ===== Bibliografie/Resurse =====
@@ Line 111: / Line 113: @@
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>
+<html><a href="https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf">Datasheet Atmega328P</a></html>