Recent Changes - Search:

Проекты

Брошенные проекты

SourceForge

edit SideBar

LAPC-I

Клон звуковой карты Roland LAPC-I

Попытка создать неточную копию Roland LAPC-I из запчастей от синтезатора D-10.


3D модель v1.0

Поскольку у меня имеется комплект микросхем Roland от синтезатора D-10, я решил собрать из них внутренний синтезатор для PC, похожий на LAPC-I для ретро игр. В качестве образца я использовал все найденые мною фоторгафии оригинала.

LAPC-I представляет собой синтезатор CM-32P (не MT-32) со встроенным MPU-401 и выполнен в формате большой ISA платы.

Несмотря на то, что практически все микросхемы для синтезатора мне удалось найти, детали для MPU являются крайне редкими. В свободную продажу они никогда не поступали, а искать и потрошить доноров у меня рука не понимется. Устройства MPU-401 очень редкие и дорогие, и сами по себе являются уникальными экспанатами. Так что уничтожать их ради новодела - варварство чистой воды. Поэтому MIDI котролеер я решил эмулировать с помощью HardMPU. Правда его схему пришлось немного доработать, чтобы он аутентично смотрелся в итоговой плате: схема выборки порта была скопирована с оригинала, а остальную логику я запихнул в CPLD Altera MAX7000. Видео с тестирование переделанного HardMPU можно скачать здесь.

Отличия от оригинала.

  • MPU-401 заменена на HardMPU. MPU использует три микросхемы: контроллер со специальной прошивкой, внешняя SRAM для этого контроллера и Gate Array в качестве интерфейса к ISA. В качестве контроллера используется Atmega, Gate Array заменен на CPLD, а дополнтельная память оказалась не нужна. За счет этого удалось освободить место для того, чтобы вместить раздутую аналоговую часть.
  • В HardMPU отсуствует функциональность для работы с многодорожечным магнитофоном, поэтому часть аналоговой схемы с усилителями и компараторами отсутствует.
  • Не удалось найти мелкие выводные резисторы, которые использовал Roland, поэтому пришлось использовать обычные на 0.125Вт. Из-за этого не получилось скопировать разводку аналоговой части, так как она очень сильно распухла.
  • Разьемы "тюлпаны" для выхода на усилитель заменены на обчный Jack 3.5: толку от тюлпанов особого нет, а сами разъемы еще нужно поискать. В то же время, гнезда для Jack'ов у меня есть в избытке.
  • Разъем для мнешнего MIDI используется DB-9 c разводкой от HardMPU. В оригинале используется DB-15, который идет на специальный внешний блок. Внешнего блока у меня нет, поэтому копировать оригинал в этой части смысла нет.
  • На плате есть перемычка Disable Synth, которая выключает внутренний синтезатор и позволяет использовать плату как MIDI интерфейс для подключение внешних устройств, вроде MT-32 или SC-55.

Репозиторий проекта: http://svn.stdio.ru/svn/trunk/lapci_clone/.

Дополнительные фотографии и видео: https://stdio.ru/download/lapci_clone/.

22.06.2021 На данный момент подан запрос на завод на изготовление платы. К сожалению, плата получилось большая, 4-х слойная и просто так ее произвести не получается.
07.07.2021 Плата пришла с завода. Приступаю к монтажу. Чтобы не травмировать лишний раз DIP микросхемы впайкой-выпайкой, посажу их на панельки. Если плата получилась удачной и повторного заказа не понадобится, то все панельки будут демонтированы самым щадящим для платы способом, и микросхемы будут установлены напрямую (кроме UV-PROM).
21.07.2021 К сожалению, микроконтроллер синтезатора сразу работать отказался: осциллограф показывает импульсы ни линии ~RESET. Такое может быть из-за того, что из ПЗУ не считывается программа. Сама прошивка проверялась на полудохлой плате клона MT-32 и оказалась рабочей. Буду копать дальше.
Часть платы, отвечающая за HardMPU заработала успешно, хотя и были обраружены баги в разводке.
22.07.2021 Внезапно, микроконтроллер перестал шалить на линии ~RESET и заработал. Я даже увидел корректную работу генератора PWM: 50% заполняемости. Активность на линиях адреса-данных (AD) тоже была похожа на правду. К сожалению, счастье дилось не долго. Хотя ~RESET остается стабильным, на линиях AD сигналы стали какие-то слишком периодические, a PWM выдает короткие импульсы. Пока подозрение на качество платы (что вряд ли), либо на некачественную припайку GA. Также, обнаружил, что неверно подключил светодиод на схеме. После того как светодид бы впаян правильно, иногда, при включении питания он начинает моргать, чего быть не должно. Похоже, что из ПЗУ считывается мусор. 26.09.2021 Заметил, что время доступа в используемом ПЗУ - 250нс, в тов ремя как на всех фотографиях используются микросхемы со 150нс. Возможно, проблемы именно с этим. Заказал себе более быстрые чипы.
30.09.2021 Нашел у себя м/с EEPROM подходящей емкости со временем доступа в 45нс. Попробовал использовать ее в качестве Control ROM. Самое интересное, это - помогло! Импульсы PWM стабильно выставлялись в 50% после подачи питания. Решил запихнуть карту в компьютер. Обращу внимание, что по цифровой части я распаял только процессор с памятью, Gate Array, ну и HardMPU. На утилиту hardhmu.com девайс ответил веселым морганием светодиода! Более того, когда я запустил MIDI файл от Space Quest I, светодиод как бешеный заморгал во время загрузки инструментов. Правда, моргания закончились, как только пошли реальные ноты: индикатор засветился постоянно. Но это, как-раз, можно объяснить отсутствием LA32, от которого должны приходить прерывания и в нужный момент свет выключать. Следующий шаг - напайка синтезатора. Уже с этого момента должен появиться какой-то звук на осцилографе. Ревербератор можно добавить позже.
07.10.2021 После монтажа чипа LA32, сперва светодиод заморгал как надо, при воспроизведении MIDI, но затем, внезапно погас и больше не загорался. Не помог даже перезапуск компьютера. Проект идет очень тяжело. :-(

Планы по монтажу такие:

  1. Cпаять часть схемы, которая относится к HardMPU. Данная часть уже преверена на макете и проблем создать не должна. К тому же ее можно протестировать отдельно с помощью внешнего интерфейса MIDI.
  2. Затем, собрать цифровую часть синтезатора. Музыки на данном этапе я не услышу, но с помощью осциллографа смогу понять, работает синтезатор или нет. Кроме того, активность светодиода "MIDI Message" покажет работает процессор вместе с прошивкой.
  3. Завершит сборку монтаж ЦАПа вместе с аналоговой частью. Здесь я уже должен получить какой-то звук. В крайнем случае, у меня есть возможность протестировать ЦАП, НЧ фильтры и усилители с помощью микроконтроллера Atmega. Я уже делал это для клона MT-32.
  4. Дальше пойдет тестирование. Проект клона MT-32 провалился из-за того, что готовое устройство не могло проработать непрерывно более 40 минут: происходил сброс микроконтроллера. Если карта будет работать долгое время без сбросов и зависаний, то этап тестирования можно будет считать завершенным.
  5. Демонтаж временных панелек с сохранением внешнего вида платы. Скорее всего, панелки будут демонтироваться с повреждениями. Микросхемы будут припаяны непосредственно на плату.
  6. Изготовление задней планки: высверливание отверский под раъемы Jack-3.5 и выпиливание отверстия под DB-9. В качестве заготовки будет использоваться ISA bracket от Mouser.
  7. В случае неудачи, все детали будут аккуратно демонтированы с платы феном. Приоритет будет за сохраненим деталей. Перед демонтажом я попытаюсь добиться работоспособности устройства с помощью навесного монтажа. Проект уйдет на вторую итерацию.

Найденные недостатки при проектировании платы v1.0

  • Слишком высокий ISA разъем. Высоту разъема я увеличил чтобы сделать фаску: для этого край раъема должен на 1-1.5мм быть дальше от контактов. Нужно было уменьшить размер контака, а край платы не трогать. Если данную плату не придется перезаказывать, то данная проблема решится стачиванием фаски напильником.
  • Отверстия под штырьки разъема Jack 3.5 слегка не совпадают. Проблема не критичная, но если придется плату переделывать, то это нужно будет исправить.
  • Неправильно указана цепь питания для резистора R44: Vcc вместо +5V. Из-за этого, один из выводов оказался ни к чему не подключен.
  • Микросхемы IC30, IC31 и IC32, IC33, IC36 слишком близко распологаются друг к другу. По какой-то причиче, во внутренней библиотеке KiCAD неправильно указаны габариты DIP корпусов.
  • Светодиод по схеме подключен не правильно.
Edit - History - Print - Recent Changes - Search
Page last modified on October 07, 2021, at 11:16 AM