32键简易电子琴_nexys 电子琴

基于nexys4 ddr开发板在vivado 2019.2环境下编写verilog语言实现。具有自动演奏和手动演奏两种功能。实物演示视频->>>简易电子琴_哔哩哔哩_bilibili

我自己也是把现成的代码缝合而成的，想要代码的话，链接在这里，不过得动手拼接一下。这里就只讲下原理了。

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电子琴主要解决两个问题

1.如何发出声音

    在板子的右上角有个“MONO audio output”，如果里面有信号的话插上耳机就能听到声音。

  这是音频输出的约束，把信号接到A11就行，D12是左右声道的选择。

   也可以用PMOD口外接发声装置。

 2.如何产生音乐信号

   这个需要一点音乐知识。其实音乐中的do re mi fa就是一些单一频率的信号，只要知道他们的频率，我们就能产生这些音乐信号，可以看下面的回答

(81 条消息) 音乐和频率的关系，某个音的频率固定的吗，比如一个音100赫兹，那102、105的音很不一样还是差不多？ - 知乎 (zhihu.com)

既然知道了每个音是多少赫兹，那么现在我们的目标是：每按下一个键，就产生特定频率的信号。比如：a对应中央c音（261hz），怎么实现呢？这也要分两步走：请看3，4两个小标题

3.怎么产生特定频率的信号？

   我们首先用Verilog写一个定时器。如果要产生261hz的信号，那就一秒翻转522次，也就是说，定时器要产生522次中断。

 我用的是一个加技术的定时器（代码来源FPGA电子琴_哔哩哔哩_bilibili），也就是每计数到1048575就产生翻转，并重新从预置数oringin开始计数。当然也可以用减计数的定时器，而且那样更方便。

  而这个预置数origin跟信号的频率有关：已知板上时钟的频率是100mhz，要产生的信号是261hz，那么聪明的你能否算出origin的值呢？我们可以这样思考，要反转522次，那么每翻转一次就要计数100m%522=19.15万次，那么origin=2^20-191500=857075.   （链接里的代码里第一个origin是95w，这是由板子的时钟频率的差异导致的，有疑问的读者可以将50m时钟频率代入验算。）

  这里给出origin的计算公式：

    

 所以，要产生不同频率的信号，只要给定不同的origin值就可以了。

4.信号如何与键盘对应?

   按下按键后，键盘会发出一个十位数据，其中前八位有效，怎么让这几位数据与信号对应呢?而且USB口只能传输串行数据，这意味着我们还需要进行从并行到串行的转换，这通过锁存器来实现，读取数据后还要转为并行来便于判断

这段代码完成从串行到并行的转换。 （代码来源数字逻辑大作业: 7k下落式音游_哔哩哔哩_bilibili）

这样我们就可以很方便的进行键盘映射了。只要按照下面这张图写一段switch-case语句即可

（然后Z键那里打错了，Z对应的键码是1A。）

下面给出键盘的约束（USB口）

 时钟F4由键盘内部产生，B2接受键值。

注意不要用可编程键盘，就用学校机房里的老式键盘就行，当时因为这个原因耽误了我大半天的时间。

祝大家都能顺利完成大作业！！