如何开始为Mutable Instruments Clouds编写自己的固件电视电影小迷妹 TVco.cn

在过去的几个月中，我一直在学习使用Mutable Instruments Clouds合成模块进行DSP编程的基础。这很有趣，并且想分享我学到的东西。

我的业余编码背景主要是在Arduino上使用其非常友好的编程环境，因此对C ++的使用和命令行工具的使用对我来说是新的。

我对此主题的所有了解都在这篇文章中，所以除了这里所写的内容，我无济于事。阅读Mutable Instruments Clouds开源页面上的免责声明：

“到目前为止，我们假设您知道自己在做什么，并且对模块的任何损坏不承担任何责任！”

您需要开始什么：硬件

可变仪器云模块（我从Post Modular购买了我的模块）
一台电脑。这些说明假定您使用的是Mac，但也可以使用PC或Linux计算机。
程序员。我使用的是ST-Link V2，价格约为60英镑。 Olivier Gillet使用的Olimex ARM-USB-OCD-H JTAG价格大致相同。还有更便宜的方法-您可以在亚马逊上以7.99英镑的价格购买其他品牌的ST-Link V2，或者某些内置有硬件的开发板。这些更便宜的工具可能有用，我不知道。我希望少做一件事情，所以买了真实的东西。
您还需要此Olimex JTAG适配器以适合Mutable Instruments模块背面的细针。它的价格约为8英镑。

PS：您无需购买程序员就可以开始使用。我们将要使用的工具可以为Clouds手册中描述的音频固件更新方法创建.wav文件。但是，整个过程（创建.wav并将其上传到模块中）需要3-4分钟，在尝试编写和测试代码时，我会觉得很烦。

PPS：如果您只是想学习DSP编码，还有许多其他便宜的平台，包括Teensy，Axoloti或Bela。

入门：安装环境

可变开发环境由Olivier Gillet创建，旨在帮助人们为可变模块编写固件。

它是这样工作的：使用名为VirtualBox和Vagrant的免费工具，在运行Linux的计算机内部创建虚拟机。所有艰苦的工作-编译固件，将其上传到模块中-由Linux机器完成。您可以使用Terminal通过命令行控制计算机。

对于任何想要为Mutable Instruments模块编写固件的人来说，这都是一种很好的方式，它无需安装和配置许多工具即可访问Olivier Gillet的安装程序的复印本。

一个目录（在本例中为GitHub上整个Mutable Instruments Eurorack固件存储库的副本）在虚拟机和普通OSX系统之间共享-因此您可以编辑该文件夹中的文件，虚拟机可以查看并使用它们来编译固件。

该系统已经很好地编写了文档，并且对我来说运行良好，对于Linux来说是一个完整的菜鸟，命令行或设置环境-请阅读这些说明以及环境GitHub页面上的说明。

下载Mutable Environment文件。单击此链接到GitHub页面，然后单击绿色的“克隆或下载”按钮。选择“下载ZIP”。打开zip文件，并将文件夹放在安全的地方。我在Documents中创建了一个“ MutableEnvironment”文件夹，其中的“ mutable-dev-environment-master”文件夹未更改。
安装软件请遵循Mutable Development Environment GitHub页面中有关VirtualBox，VirtualBox Extension Pack和Vagrant的链接。我发现所有这三个组件均已正常安装，并且不需要使用扩展包的命令行。
获取一个我一直在使用Text Wrangler 的文本编辑器 ，它是免费的，并且可以正常运行，就像其他许多版本一样。
在终端中打开将文件保留在其中的文件夹。如果像我在终端上一样笨拙，则可以这样做：
1.启动终端。
2.安排一个查找程序窗口，以便您可以看到“ mutable-dev-environment-master”文件夹。
3.在终端中，键入“ cd”（更改目录），然后按空格键。
4.将“ mutable-dev-environment-master”文件夹拖到终端窗口中。
5.在“终端”窗口中按回车键，提示将显示您现在位于正确的目录中。
6.键入“ ls”，然后按回车键以查看文件列表，以确保确定。
启动环境所有详细信息都在GitHub文档中，但是非常简单：您键入“ vagrant up”，系统就可以构建虚拟机了-第一次需要15至30分钟。不要不耐烦，尝试取消它。然后键入“ vagrant ssh”进入虚拟机。现在，如果您输入“ ls”，您将在Mutable Instruments GitHub中看到所有文件的列表。辫子，树枝等
检查共享文件夹如果返回Finder，并查看mutable-dev-environment-master，您将找到一个名为“ eurorack-modules”的文件夹。这是共享文件夹。在此处编辑文件，编译并通过虚拟机上传它们。
试用一下，如文档所述，如果键入“ make -f cloud / bootloader / makefile hex”并按回车键，则系统应该消失并为Clouds编译bootloader。系统创建的文件出现在“’eurorack-modules”内部的“ build”文件夹中
如果不起作用怎么办？ 好吧，除了返回并再次阅读GitHub文档，我无法为您提供帮助。您可以尝试在 Mutable Instruments论坛中搜索任何错误代码，或要求加入Facebook群组，例如“ Euro SMD DIY Noobs”。

将代码上传到Clouds模块

下一步是连接到模块。

我使用的是ST-Link V2。驱动程序包含在环境中，但是在上传任何内容之前，您必须按照以下自定义说明来告诉系统您正在使用哪个程序员。每次启动系统时，我都必须输入：

 导出PGM_INTERFACE = stlink-v2 
 导出PGM_INTERFACE_TYPE = hla

要检查系统是否可以看到您的编程器，请键入“ lsusb”，其中将列出所有连接的USB设备。

连接到模块

云需要同时使用模块化机箱和 STLink USB连接来供电，以接收固件。我在机箱中安装了我的机壳，后背悬挂有STLink，USB电缆伸入了计算机。
带红色Red Olimex适配器的电缆没有明确标记。对我来说，标记为1的引脚似乎已连接到Clouds模块上标记为JTAG的引脚。我尝试了两种方式，但没有炸毁（但反而没有用）。

您可以编译代码并使用以下命令将其上传：

  make -f cloud / makefile上传

尽管我发现这行不通-它给出了一个错误-所以我必须使用此命令：（感谢bennelong.bicyclist的论坛提示）

 制作-f云/制作文件upload_combo_jtag

因此，在开发代码时，我的工作流程是这样的：在Text Wrangler中编辑文件，按cmd + s保存，然后切换到终端并按向上箭头以返回我使用的最后一个命令，这不可避免地是“ make- f cloud / makefile upload_combo_jtag”。

按回车键，系统检查错误，编译代码并将其放入模块中。大约需要30秒，这仍然是一个令人讨厌的时间。在此期间，模块冻结并发出奇怪的声音。终端显示一些令人担忧的消息，例如“当前模式：处理程序HardFault”和“调用了关闭命令”，但这很正常。

让我们写一些代码：Hello World for Clouds

当我开始学习使用Arduino时，就像大多数人一样，我从“眨眼”开始：

 无效设置 （）{ 
  pinMode（13，输出）;  // LED连接到引脚13 
  } 
 无效循环 （）{ 
  digitalWrite（13，HIGH）;  //打开LED 
 延迟（1000）;  //等待一秒钟 
  digitalWrite（13，LOW）;  //关闭LED 
 延迟（1000）;  //等待一秒钟 
  }

“眨眼”是经典的Hello World。一旦工作了，您就可以看一下代码，说出类似“如果我将第一个delay（1000）更改为delay（100）会发生什么？”，然后，您正在编码。

Olivier的Clouds代码与“ Hello World”几乎相反。它经过精心组织，适当优化，并且经常（对于像我这样的新手编码人员而言）令人困惑。

幸运的是，我有办法。

我最近遇到了计算机科学家Matthias Puech，他为可变模块编写了Parasites替代固件（还为Xaoc Devices Batumi编写了代码）。

我问了Matthias从哪里开始，而且-非常慷慨-他为Clouds撰写了“ Hello World”。这是个简单的clouds.cc版本（单击“原始”或“下载ZIP”以获取代码）。

如果使用此代码替换现存版本的clouds.cc（它仍必须命名为clouds.cc），则保持所有其他内容不变，然后编译并将其上传到模块，您应该立即看到闪烁的橙色和绿色LED指示灯的模式。

这个“ Hello World”的作用是：

闪烁LED
将“左”输入输入到“左”输出，其音量由“位置”控件控制（就像无源衰减器一样！）
Ring调制左和右输入，将结果发送到右输出。

一旦您开始使用Hello World，您就可以开始玩乐了。在最广泛的意义上，“有趣”一词。

让我们编写一些代码：进行更改

当您阅读Hello World代码时，它分成清晰的块。

顶部是许可证，以注释形式。
然后有各种设置行，引入外部库并执行我尚不了解的操作。
创建了一个变量（计数器），将在以后使用。
然后找到一个名为SysTick_Handler的函数。正如注释所解释的，该块中的任何内容都被称为毫秒。这里可能会发生一些人机界面操作，例如检查旋钮，打开和关闭LED。它们不是时间紧迫的，因此不需要经常发生。
在其下方是一个名为FillBuffer的函数。这是模块的跳动的心脏。它称为每32个样本，即每秒1500次，它是系统填充编解码器缓冲区的地方，该编解码器将音频输入输入并发送音频输出。
在FillBuffer内部是while（n —）循环；在这里处理每个样本，因此每秒必须运行48,000次。
下面是Init（），它在模块启动时运行一次，并在其中设置采样率等。
最后在底部是main（void），它是空的main循环，在计时器使所有其他例程正常工作时不执行任何操作。

现在，终于，一切就绪，您可以开始进行更改。

在SysTick_Handler中，找到以下行：

  //一些有趣的LED动画 
  for（int i = 0; i <4; i ++）{

将4更改为3，编译并上传到模块。现在您不再有4盏灯发光，而是有3盏灯。

恭喜你您正在编写自己的固件。

现在您可以真正开始尝试了。在发现有趣的事物之前，不要害怕改变事物并进行试验。

建立一个简单的延迟

您可以使用带有以下命令的数组来创建非常简单的延迟：

  //创建一个具有一秒钟音频空间的数组

  uint32_t delayLength = 48000; 
  int16_t delayLine [48000];

  //创建变量以存储记录和播放位置 
  //为此使用浮点数，因为我们可能想要它们 
  //移动得更快或更慢。 
  //开始播放记录头的一个样本* 
  //他们将陷入循环。

  double recordHead = 0; 
  double playHead = 1;

  //将Left输入写入延迟线

  //使用模“％delayLength”表示它写在一个循环中 
  //从头到尾再次从头开始

  //使用（long）将float转换为整数，您不能 
  //使用浮点数在数组上设置索引

  delayLine [（long）recordHead％delayLength] =输入-> l； 
  recordHead ++;

  //读取延迟线的Left输出

  output-> l = delayLine [（long）playHead％delayLength]; 
  playHead ++;

您可以在固件中看到这些命令一起工作。左声道只是一个1秒钟的音频延迟-输入的任何内容都会在1秒钟后出现。

显而易见的下一步是混合干净信号并添加反馈。通过其他一些步骤（包括学习线性插值），您可以创建类似以下内容的荒谬方法：

这个黑云面板来自“喜p模块化”。

我沿途学到的东西，不分先后

音频以16位整数（int16_t）的形式传入和传出； -32,768至32,767。信号处理通常以32位浮点数完成；其中-1至+1表示信号。在两者之间转换：

  int16_t y = static_cast （x * 32768.0）; 
 浮点y =静态强制转换（x）/ 32768.0;

将两个音频信号加在一起就像混合。将它们相乘就像振幅（环形）调制一样。在这两种情况下，您都需要事后进行除法，以确保输出不会被裁剪（还有其他方法可以做到这一点。）
当您发现“错误”时，您会在输出端听到怪异的crack啪声-例如，如果数字溢出并经常产生意外结果，那么在48khz处发生的声音就像怪异的crack啪声。有时，奇怪的crack啪声听起来很有趣。有时错误听起来很棒。
电位器和CV输入产生零对一的浮点数。这就是为什么将输入乘以电位器位置可以用作衰减器的原因。您可以在enum_AdcChannel中找到可用输入的列表。
此代码与简单的Arduino代码之间的最大区别是，它被设计为非阻塞的。 Arduino代码通常一次只做一件事。如果调用“ delay（1000）”，则整个系统将停止并等待。 Olivier的Clouds代码工作方式不同。如果您调用“ adc.Convert（）”，系统将关闭以读取所有电位计和CV输入，这需要数百微秒的时间，但是它仍然能够同时执行其他操作（例如播放音频）。
随着您变得更加自信，请开始阅读其余的Clouds固件，以找到许多有用的例程和想法。

后续步骤和进一步阅读

到目前为止，这确实是我所能做到的。我正在逐步浏览Curtis Roads的《计算机音乐教程》，并浏览诸如musicdsp.org之类的网站。

感谢您阅读本文，如果您到此为止，请在回复中发布指向您的发明的链接。