ECO DIGITALE

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Introduzione

Salve.
Un mese fa circa, sempre sulle pagine di questo sito, vi ho parlato di alcune mie prove fatte col 16F1705, che per le sue dimensioni e per le sue potenzialità ho definito “il piccolo gigante”. Non poteva non esserci un seguito, quindi, adesso desidero tornare sull’argomento per illustrarvi alcuni ampliamenti al progetto precedente, che lo rendono ancora più accattivante.
Infatti, oltre all’attivazione del DAC che abbiamo già visto, attivando anche l’interfaccia SPI e l’ADC del pic, e con l’aggiunta di una memoria esterna di tipo SRAM, è stato possibile ottenere un “Eco digitale”.

Descrizione

In poche parole, un segnale audio inviato all’ingresso dell’ADC del pic, viene campionato e memorizzato nella SRAM esterna, e successivamente dopo un tempo prefissato, riletto dalla SRAM per essere inoltrato al DAC del pic, ottenendo in questo modo una riproduzione del segnale precedentemente registrato, traslato nel tempo con un ritardo impostabile.

L’effetto finale, per tempi inferiori a 100mS, potrebbe risultare anche gradevole. Per darvi un’idea di cosa si ascolta, ho inviato ad un amplificatore sia il segnale diretto sia quello ritardato, e qui potete ascoltare il file audio che ho registrato, dove ogni dieci secondi noterete un incremento del tempo di ritardo.

All’inizio della registrazione il ritardo è di 11 mS, mentre alla fine di 165 mS circa. Non sono andato oltre con la registrazione, anche se con la memoria usata il ritardo massimo ottenibile e di 3 sec circa, e con tali valori non si ascolta più un eco ma due fonti sonore distinte contemporaneamente.

Col diagramma di flusso che segue, intendo illustrarvi ciò che accade ai dati durante l’elaborazione.
Ovviamente maggiore sarà la porzione di memoria utilizzata, maggiore sarà il tempo di ritardo dell’eco.

EcoDiagramma

Una piccola curiosità, collegando con una resistenza da 10 Kohm circa, l’uscita del DAC con l’ingresso del ADC, si realizza un anello chiuso, ottenendo in questo modo più echi che si susseguono l’un l’altro che si affievoliscono fino ad annullarsi.

Fin qui per grandi linee le caratteristiche di funzionamento del circuito, che potete osservare nella figura che segue, dove ho inserito qualche riferimento in più per renderlo maggiormente leggibile. I due pulsanti se premuti, incrementano o decrementano il tempo di ritardo con step di 11 mS, mentre il led segnala col suo impulso luminoso l’avvenuta variazione. Infine in basso a destra il connettore per la programmazione del pic in modalità ICSP.

EcoSch

Nella foto che segue è visibile il PCB, che ho eseguito evidentemente con metodi tradizionali. Se il PCB non è venuto più ingarbugliato di quanto lo è già, non è stato per merito mio, ma per merito di una interfaccia che non conoscevo e che si chiama PPS “peripheral pin select”.

EcoPcbComp

EcoPcbRame

Attivando questa interfaccia, mi è stato possibile infatti, assegnare un qualunque pin del pic, ad una qualunque interfaccia interna del pic. In questo modo, durante la fase di realizzazione del PCB, per evitare degli incroci o ingarbugliamenti con le piste di collegamento tra pic e SRAM, è stato possibile assegnare ad un pin piuttosto che ad un’altro, il collegamento alla periferica SPI, al DAC e all’ ADC del pic.
Anche se potrebbe sembrarlo, non è affatto complicato gestire la PPS del pic, e per ulteriori approfondimenti vi invito a leggere il datasheet del pic in questione.

Voglio precisare che la fedeltà dell’audio riprodotto è buona. Anche se ogni campione è di 8 bit e la frequenza di campionamento si aggira intorno ai 25 KHz, il segnale è perfettamente intellegibile.

Non escludo la possibilità di far lavorare la SPI con un clock maggiore, al fine di aumentare la frequenza di campionamento, o di usare un ADC ed un DAC a 16 bit, al fine di ottenere una qualità audio migliore. Ma questo mio scritto vuole essere solo uno stimolo ed uno spunto per chi volesse cimentarsi in progetti più complessi ed elaborati.

Clicca qui per il file asm
Clicca qui per il file hex

Buon divertimento.
Saluti.

Francesco.
it9dpx
#135

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IL DAC del 16F1705

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Introduzione

Eccomi ancora una volta a parlarvi di una mia recente esperienza che desidero condividere con voi. Si tratta di alcune prove fatte con un nuovo pic, nuovo almeno per me, la cui sigla è 16F1705, un piccoletto da 7+7 pin, ma con un cuore così grande da rimanerne sbalordito.
Il mio interesse per questo piccolo gigante è nato per caso, dopo essermi accorto spulciando il sito ufficiale della Microchip, che tra tutte le altre cose, a bordo ospita anche un DAC ossia un convertitore digitale analogico da 8 bit.
Poca cosa direbbero in tanti ma a me è subito piaciuto, soprattutto per le sue piccole dimensioni e per la sua grande flessibilità. Immediatamente ho anche fantasticato sulle possibili applicazioni offerte da tale opportunità, pensando ad uno scrambler, ad un oscillatore seno-coseno, ad un generatore di forme d’onda programmabile ed altro ancora.

L’interno

Elencarvi i vari blocchi interni che sono davvero tanti non credo sia il caso, chi lo desidera può scaricarsi il datasheet dal sito della Microchip che ho trovato molto chiaro, completo ed esaustivo.
Quindi come prima cosa, me ne sono procurato subito uno, ed ho fatto alcune prove, con risultati che a me sembrano molto interessanti e di cui vi illustro più avanti i vari aspetti, sperando di non tralasciare nulla.
Lo schema utilizzato per le mie prove, se di schema si può parlare, è visibile nella figura che segue, come vedete è davvero ridotto all’osso, infatti non c’è niente oltre al pic, nemmeno il quarzo per il clock da 32 Mhz, che viene generato internamente e più avanti vedremo come.

16F1705_schema

16F1705_breadboard

Così come suggerito nel datasheet, vista l’alta impedenza d’uscita del DAC, è consigliabile usare un buffer, ed in questo caso ho preferito utilizzare uno dei due amplificatori operazionali interni al chip, seguito da un semplice filtro passa basso RC, che rende la già molto precisa sinusoide, quasi perfetta, eliminando la leggera gradinatura del segnale presente sul pin 8. Vedi foto.

16F1705_out_bf

La parte che ci interessa approfondire l’ho copiata dal datasheet, ed è rappresentata nello schema a blocchi che segue, dove nella parte centrale è visibile il convertitore DAC vero e proprio; nel lato sinistro la parte che riguarda la selezione della tensione di riferimento positiva e negativa per il DAC, a destra in basso le uscite utilizzabili ed in alto gli otto bit da convertire.

16F1705_DAC

Software

Per la scrittura e la simulazione del software ho usato “MPLAB V8.92”, mentre per la scrittura del pic ho usato “propic2“ abbinato al software “melabs Programmer 4.52 beta”.
A fine articolo troverete anche il file ASM che ho corredato di alcune indicazioni per renderlo più leggibile, ma se qualcosa ho dimenticato me ne scuso ed eventualmente su richiesta cercherò di rimediare.
Voglio solo precisare che la tabella dei dati nel file ASM, contiene solo i valori del seno compresi tra 0° e 90°, gli altri valori tra 90° e 180° essendo speculari ai precedenti, li ho ottenuti leggendo la tabella al contrario da 90° a 0°. Lo stesso discorso vale per la parte negativa della sinusoide, dove i dati ricavati dalla tabella sono di volta in volta sottratti al valore 254, ottenendo in questo mado anche i valori da 180° fino a 360°.

Sinusoide

I valori che leggete in tabella sono ottenuti moltiplicando il seno dell’angolo per 100 e sommando il risultato ottenuto a 127, in questo modo la sinusoide sarà centrata a circa ½ della VCC.
In questo caso ho considerato tutti i valori tra 0° e 360° ottenendo una frequenza della sinusoide di circa 556 Hz, ma i risultati sarebbero ancora accettabili anche prendendo solo i valori pari, o solo i dispari, ottenendo ovviamente un valore di frequenza doppio.

Insomma, come accade sempre in questi casi, non ci sono limiti alla fantasia, e si possono implementare con questo DAC anche le cose più stravaganti, come generare un segnale di forma prestabilita ed assolutamente originale.

Nella figura seguente è invece visibile lo schema a blocchi che genera il clock, con evidenziato il percorso della logica che permette di generare 32 Mhz partendo da un riferimento di appena 500 Khz, si capisce come seguendo logiche diverse si possa scendere fino a 31,25 Khz.

16F1705_osc_clock

Qui per vedere il file asm.
Qui per il file hex.

Per qualunque chiarimento non esitate a contattarmi.
Saluti e buon divertimento.

Francesco.
it9dpx
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