Електронні барабанні візитки на базі RP2040

Святковий номер офіційного журналу «Raspberry Pi Official Magazine» з сьогоднішнього дня у продажу, і на його обкладинці — одна з найкращих ілюстрацій, які коли-небудь створював наш улюблений ілюстратор Сем Олдер. Ми хотіли поділитися різдвяним проектом з його сторінок і нам вдалося втиснути цю конструкцію на базі RP2040, оскільки вона пов’язана з барабаном, а також тому, що існує різдвяна пісня під назвою «Little Drummer Boy». Математика сходиться… якщо не замислюватися над цим надто глибоко.

Хочете, щоб ваше ім’я запам’яталося комусь на заході з нетворкінгу? Тоді Сергій Антонович вам у цьому допоможе. Інженер із вбудованих систем переосмислив традиційну візитку, перетворивши її на електронну ударну установку, на якій можна грати, — і ми готові посперечатися, що ця візитка не закінчить своє життя забутою в чиїйсь кишені.

Це повністю функціональний інструмент, сенсорні панелі якого приховані під кольоровим УФ-трафаретним друком;
Сергій розробив його так, щоб він був цікавим та інтуїтивно зрозумілим: торкніться надрукованої тарілки, щоб почути звук удару!

Ідея цього проєкту спала Сергію на думку кілька місяців тому. Він любить створювати цифрові музичні інструменти — зокрема, ультрапортативні універсальні цифрові акордеони — і надихнувся візитними картками, на крихітній друкованій платі яких вміщується ціла система Linux. Створення візитної картки, на якій можна грати, здалося йому цілком логічним кроком. «Вона виконує одразу три функції», — каже він. «Вона миттєво привертає увагу, коли ти її вручаєш, точно передає, чим я займаюся, і запрошує людей навчитися, відтворивши цей дизайн».

Карти готують до ручного паяння — зазвичай їх виготовляють партіями по десять штук

Це спонукало його створити плату, в яку було вбудовано системний чіп F1C100s під управлінням Linux, а також ємнісний сенсорний датчик TTP229. Користувачам достатньо було лише увімкнути пристрій і слухати музику через навушники, підключені до аудіороз'єму TRS 3,5 мм, одночасно натискаючи на зображення барабанної установки, надруковане на платі. «Сенсорні панелі були приховані під шовкографічним малюнком, тож можна було натискати на барабани прямо на малюнку», — каже Сергій. «Це працювало, виглядало чудово і відчувалося як справжній інструмент».

Цифрове барабанне виконання

Проте Сергій не був цілком задоволений, оскільки проект виявився дорогим і складним. «Створити образ Linux із набором інструментів цілком реально, але для початківців або навчальних закладів це занадто важко», — зазначає він. «І навіть після оптимізації час завантаження, що становив кілька секунд, був помітним. Я хотів, щоб система запускалася миттєво».

RP2040 було припаяно до друкованої плати вручну за допомогою нагрівальної плити та гарячого повітря

Щоб вирішити ці проблеми, він звернувся до мікроконтролера Raspberry Pi RP2040. «Він недорогий і використовує зовнішню флеш-пам’ять QSPI, обсягу якої вистачає для зберігання декількох стереозаписів ударних», — каже він. «Крім того, його можна програмувати за допомогою CircuitPython, і це дозволяє втілити ідею в музику всього за один вечір. Не потрібно використовувати складний набір інструментів».

Дійсно, як зазначає Сергій, йому справді таки вдалося підготувати збірку всього за кілька годин. «Я взяв за основу збірку CircuitPython для плати RP2040 з 16 МБ пам’яті, підготував невеликий набір семплів ударних і написав короткий скрипт, який сканує педи та відтворює стереофайли WAV за допомогою аудиомікшера та аудио-PWM-інтерфейсу».

Відчуйте ритм!

У результаті з’явилася нова версія RP2040 + CircuitPython, оптимізована для миттєвого запуску через USB-C, що ідеально підходить для початківців, а також є економічно вигідною та швидкою у виготовленні. Сенсорні панелі зчитуються безпосередньо мікроконтролером RP2040, тому немає потреби у зовнішній мікросхемі з сенсорним модулем, а 16 МБ зовнішньої флеш-пам’яті цілком вистачає для коду та звукових зразків.

Завдяки модулю touchio в CircuitPython мікроконтролер RP2040 безпосередньо вимірює ємність сенсорної панелі. «Дотик пальця збільшує ємність, що призводить до зміни часу заряджання/розряджання, а це, у свою чергу, забезпечує надійний сигнал про дотик», — пояснює Сергій. Світлодіод забезпечує миттєвий візуальний зворотний зв'язок, а звук виводиться через два канали ШІМ мікроконтролера RP2040.

Сергій — інженер з вбудованих систем, який спеціалізується на програмному забезпеченні систем реального часу та інтеграції датчиків для безпілотних автомобілів і роботів-доставщиків

Зараз Сергій хоче, щоб інші люди взяли цей проект у свої руки, тому він зробив його відкритим. Але хоча він і надрукував на звороті свої контактні дані, зокрема QR-код, що веде на його профіль у LinkedIn, він зазначає, що його використання виходить за межі обміну контактами.

«Це незабутня роздаткова матерія, яка привертає увагу, щойно її торкнешся», — каже він. «Але мета полягає не лише в тому, щоб просто вручити комусь класну картку, — а в тому, щоб дати вам невеликий інструмент, який можна модифікувати, з якого можна вчитися і який можна розширювати».

160-й випуск офіційного журналу Raspberry Pi Official Magazine вже в продажу!

Цей номер можна придбати в Tesco, Sainsbury’s, Asda, WHSmith та інших газетних кіосках, зокрема в магазині Raspberry Pi Store у Кембриджі. Його також можна замовити в нашому інтернет-магазині, який здійснює доставку по всьому світу. Крім того, цифрову версію можна завантажити через наш додаток для Android або iOS.

Ви також можете оформити підписку на друковану версію нашого журналу. Ми не тільки здійснюємо доставку по всьому світу, але й даруємо БЕЗКОШТОВНИЙ Raspberry Pi Pico 2 W усім, хто оформить передплату на шість або дванадцять місяців!