本帖最后由 gddddd 于 2021-2-27 00:27 编辑
首先还是要感谢雅特力公司！感谢21IC电子论坛！赠送的AT-START-F407开发板
十分强大，值得好好琢磨。
这次要说的是一个【玩具电子琴的故事】，还是好久好久之前了，帮朋友做了
一个玩具电子琴的设计，很简单的电路，成品的绑定芯片，8个按键1个拨动开关1个
喇叭加上外衣就是全部了，音质嘛就是五毛特效的哪种（后面视频有展示到），市
面上还有很多类似的玩具，真的是五毛特效，因为不算外壳开模的话，成本是毛毛
钱，所以效果是真实的五毛 ^_^
前些时间，朋友又找到问我，这个玩具电子琴，都还小巧好看，就是声音让人
有种让人怀疑人生（好听的音乐是让耳朵**的感觉）的感觉，实在是不敢久听，
虽然是小朋友的玩具，也是对小朋友的耳朵不负责任。感觉说这话的时候他隐藏心
意是怕做这种产品，太对不起大家，怕生个娃娃没小XX。说是想改变设计，让玩具
电子琴的声音也能让耳朵**，我默默的无语，朋友的尿性还是知道的，就问了一
句，成本控制不用考虑吗。。。结果和以前一样说：当然要越便宜越好，好吧我确
实白问了，再看看现在芯片的成本是好好学习，天天向上，好难呀，这个任务怕是
完不成了。
拿出手中的AT-START-F407开发板，看了看官方的芯片报价，我只能说玩具的世
界也不都是快乐呀，做个设计要抠门到底还怎么快乐，不管了用AT-START-F407开发
板来验证设计还是牛刀小用。当然为了减少芯片成本，很多华丽的实现方法就不能
考虑了，经过多时的考虑，歪果仁的网站上看到这么一个小玩意，使用Attiny45做
的波表旋律发生器，网址在：http://elm-chan.org/works/mxb/report.html 这个
波表合成是简化版的，下面借用两张图说明一下，标准波形分为A（Attatk）、
D（Decay）、S（Sustain）、R（Release），而简化版的只有A（Attatk）、S（Sustain）
简单说说ADSR，也就是包络，声音从无到有从有到无的过程，都需要经历一个过
渡变化的阶段。只是有的乐器过渡得快，有的乐器慢。ADSR包络最早由 Columbia-Princeton
Electronic Music Center 的 Vladimir Ussachevsky提出，而后由ARP乐器公司完
善（取至知乎的介绍）。声音从无到有的这段时间，叫做上升时间(Attack Time)，
而将声音从有到无的时间，叫做释放时间(Release Time)。简单说就是简化版的合
成器保留了A部分，放弃了D部分，循环S部分，没有R部分，后面我都捡自己感觉重点
的说说，不然太水了。这次最终的设计计划64K内完成，需要存上几十首歌曲，所以
使用简单版本的包络也是无奈之举，当然想让耳朵**是完不成的任务呀。
硬件方面的话，一块芯片必不可少，看官方介绍雅特力AT32F421F8-20PIN应该是
最便宜最具性价比的，考虑就用这个（不得不说X宝也不靠谱了，年前我拍了好些421
的芯片，这都元宵节还没发货，怕是拍的价格便宜不给发货了），功放的话能省则省，
画外音：朋友幽怨的话语淡淡飘来，要用功放也要毛票的，捡五毛。。不三毛以下的。。。
哎，好久没这么动手了，用面包板搭了个8脚功放CS85711（三毛以下）
音频输出信号经过2级RC滤波进入功放，可能是功放电路中阻容参数不是太对，出
来的声音有底噪。又去X宝了买了PAM8403A小板（这个超标了），还是有底噪，估计
程序上还有虫子没捉完，另外程序中还减小了音量输出，要不然这小喇叭还爆音。。。
都是低价惹的祸，不过值得高兴的是编译出的代码只有16K不到，再加加功能，放几十
首歌曲还是有空间的。
软件方面的话，先踩一脚STC，试过把代码放STC8G上跑，开最高36M主频在32768Hz
的中断频率下，最关键的需要中断中运行的合成器计算代码居然不够时间跑，我的天
还是1T的宇宙最强51，减半在16384Hz（一次中断约合2197个指令周期）下勉强够跑了，
但效果是声音断断续续的了，难道非要中断用汇编写。。我大写服气，汇编干不来呢，
主要是51在计算非8位数据上太吃亏了。然后为啥非要用中断频率32768Hz呢，因为
合成器中相位累加器是15位，也就是2的15次方32768，而输出音符的频率等于相位
步进乘以中断频率再除以相位累加器，那么当中断频率为32768Hz时，输出音符的频
率就直接等于相位步进了，比如中音A 432Hz（拓展一个知识，据说432Hz比440Hz更
合乎宇宙规律？）相位步进直接就取432了，简单明了。贴一下中断的关键代码：
void TMR2_GLOBAL_IRQHandler(void)
{
unsigned char i=0;
signed short vpp[N_SIZE];
signed short vpp6=0;
if(TMR_GetINTStatus(TMR2,TMR_INT_Overflow)!= RESET)
{
TMR_ClearITPendingBit(TMR2,TMR_INT_Overflow);
for(i=0;i<N_SIZE;i++)
{
vpp=*Notes.wp;
Notes.ac+=(u8)Notes.k&0xff; //k为相位步进
Notes.wp+=(Notes.k+Notes.ac)/256; //累计之前的相位误差
if(Notes.wp>=Notes.maxaddress)
{
Notes.wp-=128;
Notes.wrap=0x0;
}
vpp6+=((vpp*Notes.lvl)/512); //除以128即可，除以512减小音量降低噪声
}
vpp6=vpp6/6; //混合6个通道
if(vpp6>253) vpp6=253;
else if(vpp6<(-255)) vpp6=-255;
OutLVOL=(vpp6/2-128)&0xff;
TMR3->CC1 = (u32)OutLVOL*300/256;
time1++;
if (time1==0)
{
time2++;
if (time2==0)
{
time3++;
}
}
}
}
再贴一下相位步进表：
/*各个频率对应的相位步进表*/
const unsigned int pitch_table[]= //432Hz改版
{
0, // MUTE
32, 34, 36, 38, 40, 43, 45, 48, 51, 54, 57, 61, // 55Hz
64, 68, 72, 76, 81, 86, 91, 96, 102, 108, 114, 121, // 110Hz
128, 136, 144, 153, 162, 171, 182, 192, 204, 216, 229, 242, // 220Hz
257, 272, 288, 305, 324, 343, 363, 385, 408, 432, 458, 485, // 440Hz
514, 544, 577, 611, 647, 685, 727, 770, 816, 864, 915, 970, // 880Hz
1028,1089,1153,1222,1295,1372,1453,1540,1631,1728,1831,1940, // 1760Hz
2055,2177,2307,2444,2589,2743,2906,3079,3262,3456,3662,3880, // 3520Hz
4110,4355,4614,4888,5179,5487,5813,6158,6525,6913,7324,7759, // 7040Hz
};
直观一点，放上两个视频，播放的乐曲是我很喜欢的天空之城(欢快版)
【雅特力F407开发板-波表旋律发生器1】是使用CS85711搭棚功放的效果：
https://v.youku.com/v_show/id_XNTExMTE1NTg2NA==.html
【雅特力F407开发板-波表旋律发生器2】是PAM8403A功放小板和原始
玩具琴的对比效果：
https://v.youku.com/v_show/id_XNTExMTE2OTU4NA==.html
最后再谈谈AT-START-F407开发板的使用感受，AT32F407VGT7无疑是一款强大的MCU，
对比STM32F4系列，有价格上的优势。因其大SRAM大FLASH的设定，应用在物联网方面应
该是一个较好的方向。如果一定要应用在电子琴上，也有一些不足的想法，AT32F407VGT7
外配SPI FLASH存放音色采样波表，根据硬件设计实时反馈进行FFT运算，最后利用芯片内
DAC输出，配合好一点的功放和喇叭，再实现些点灯跟弹功能等等，市面上500元以内的电
子琴主控估计还没有AT32F407VGT7来得强大。
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