O circuito integrado ATSAM2553 de Atmel (www.atmel.com) integra num único chip um cerne SAM (64 slots DSP + processador de 16 bits), uma RAM de 32k x 16, uma interface para display LCD e um scanner possibilitando uma conexão direta de teclados sensíveis à velocidade, chaves, LEDs e sliders. Adicionando-se uma simples ROM ou memória flash e um DAC estéreo, pode-se elaborar um instrumento completo de baixo custo, incluindo efeitos de reverberação e chorus, equalização paramétrica,m efeitos surround, orquestração, pitch bend, controlador por roda sem compromisso com a qualidade de som. Neste artigo resumimos a ampla documentação sobre o ATSM2553 que também dispõe de uma placa de avaliação para um piano cuja documentação também está disponível no formato PDF.
O ATSAM2553 está disponível em invólucro LQFP de 128 terminais. Na figura 1 temos uma aplicação típica deste componente.
Destacamos no ATSAM2553 as seguintes características:
Interfaceia diretamente com o hardware do instrumento
* Velocidade do teclado até 264 teclas, 64 us
* Scanner de teclas até 176 teclas
* Controlador de display até 88 LEDs
* Interface de display LCD de 8 bits
Som de Alta Qualidade
* Processador/sintetizador de som digital de slot-64
* Multi-algoritmo: PCM com filtro LP dinâmico, FM, linhas de retardo para efeitos
* Compatível com o firmware de som dos ATSAM97XX
* Taxa de amostragem de 48 kHz
* Até 4 canais de saída de áudio e 2 canais de entrada de áudio
Disponíveis bancos de som para GM ou Piano de alta qualidade
* Sinal limpo com sets de amostragem de 1 Mbyte e 4 Mbyte (licença livre)
* Piano de alta qualidade
Principais destaques
O ATSAM2553 proporciona uma nova geração de soluções integradas para instrumentos musicais eletrônicos. Ele inclui todos os circuitos de teclado num único chip. O processamento e síntese do som é feita pelo cerne do ATSAM2553, o qual já teve sua qualidade comprovada em dezenas de produtos como, Pianos, teclados domésticos, teclados profissionais, órgãos clássicos, expansores de sons, etc.A polifonia máxima é de 64 vozes sem efeitos,. Uma aplicação típica é num sistema polifônico de 38 vozes, com reverberação, chorus, equalizador de 4 bandas e surround.
O ATSAM2553 é diretamente compatível com a maioria dos teclados disponíveis. Isso inclui opções de configuração para contactos de mola ou borracha, matriz de anodo ou catodo comum. Uma precisão de temporização de 64 us para detecção de velocidade proporciona uma resposta dinâmica muito confiável mesmo com teclados de baixo custo. O tempo entre os contactos é codificado com 256 passos numa escala de tempo logarítmica que então é convertida por software para uma escala MIDI de 128 passos de acordo com tipo de teclado e sensibilidade de teclado selecionada.
O circuito integrado da Atmel pode manusear diretamente até 176 chaves. As chaves, organizadas no formato de matriz requerem apenas um diodo em série. Até 88 LEDs podem ser diretamente controlados pelo ATSAM2553 num sistema de multiplexação no tempo. LEDs adicionais podem ser conectados através de shift-registers usando as linhas GPIO do ATSAM2553. O conversor analógico para digital integrado permite a conexão contínua de controladores como os pithc-bend, modulação, sliders de volume, sliders de tempo, etc. Até 16 sliders podem ser conectados.
Outra característica é a possibilidade de se conectar o ATSAM2553 diretamente a maioria dos tipos de LCDs comuns através de um barramento dedicado de 8 bits com 3 sinais de controle.
As opções de configuração permitem que ele cubra uma ampla gama de produtos musicais, indo dos teclados de mais baixo custo até os pianos digitais, graças à memória flexível e a organização as I/Os. Temos ainda a RAM de 64k bytes embutida e até 64Mb ytes de memória externa para firmware, orquestrações e dados PCM. A memória externa pode ser ROM, RAM ou FLASH. Tipos diferentes de memória podem ser mixados.
O ATSAM2553 opera com um único cristal de 12,2880 MHz. Um PLL interno aumenta a frequência para 49,152 MHz para o processamento interno. Com isso temos uma redução da interferência por rádio-frequência (RFI) o que facilita sua adequação aos padrões do FCC, CSA e CE. Um recurso power-down pode ser controlado externamente o que o torna apropriado para aplicações alimentadas por bateria. Na figura 2 temos o diagrama de blocos deste componente da Atmel.
Conforme podemos ver pelo diagrama de blocos, o ATSAM2553 combina um processador de sinal DSP baseado em RISC e um processador CISC de 16 bits e um gerenciador de memória (MMU) para o DSP e o processador de controle (P16). Outros blocos importantes podem ser analisados neste diagrama de blocos. Suas funções podem ser encontradas na vasta documentação da Atmel. Nesta documentação temos um exemplo de circuito com este componente, o qual é mostrado na figura 3. Nesta figura temos as conexões típicas para um teclado.
Kit de Avaliação para Um Módulo de Piano
O Lit de Desenvolvimento e Avaliação ATSAM2553PIADK consiste num módulo de Piano de alta qualidade baseado no ATSAM2553, que é dedicado a instrumentos musicais de teclado. Este kit contém:
* 1 codec de áudio Cirrus CS4270
* 256 Mbit de memória Flash
* 1 Mbit de SRAM
* Dispositivo USB ISP1181BDGG
* Memória de dados flash ATSDB011
Na figura 4 um aspecto da placa de desenvolvimento e avaliação. O diagrama completo do circuito que está contém pode ser obtido no documento original baixado no site da Atmel.
