Один метод генерации устойчивого тона - Прямой цифровой синтез . Вам понадобится ЦАП, либо выделенный чип, либо резисторная лестница.
Вы устанавливаете счетчик для переполнения на частоте, которую хотите генерировать, и на каждом такте счетчика вы используете его для индексации волновой таблицы и получения выходного значения для вашего ЦАП.
Я написал несколько различных техник генерации тона для Arduino здесь на Новые шумы от MidiVox . Код обновления ЦАП специфичен для MidiVox (и Adafruit WaveShield's) MCP4921, но генерация синусоидальной волны должна быть в целом применима. Я пытался сохранить код, в основном, общий для ATmegas, но в него попала пара Arduino-измов.
Вставленный из этого поста, вот код для воспроизведения тона 440 Гц на Arduino с MCP4921 на шине SPI:
uint16_t sample = 0;
/* incr = freq * (2^16 / 15625)
* So for 440Hz, incr = 1845 */
uint16_t incr = 1845;
/* oscillator position */
uint16_t pos = 0;
const uint8_t sine[] = {
0x80, 0x83, 0x86, 0x89, 0x8C, 0x8F, 0x92, 0x95, 0x98, 0x9B, 0x9E, 0xA2,
0xA5, 0xA7, 0xAA, 0xAD, 0xB0, 0xB3, 0xB6, 0xB9, 0xBC, 0xBE, 0xC1, 0xC4,
0xC6, 0xC9, 0xCB, 0xCE, 0xD0, 0xD3, 0xD5, 0xD7, 0xDA, 0xDC, 0xDE, 0xE0,
0xE2, 0xE4, 0xE6, 0xE8, 0xEA, 0xEB, 0xED, 0xEE, 0xF0, 0xF1, 0xF3, 0xF4,
0xF5, 0xF6, 0xF8, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFE, 0xFE,
0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFD,
0xFD, 0xFC, 0xFB, 0xFA, 0xFA, 0xF9, 0xF8, 0xF6, 0xF5, 0xF4, 0xF3, 0xF1,
0xF0, 0xEE, 0xED, 0xEB, 0xEA, 0xE8, 0xE6, 0xE4, 0xE2, 0xE0, 0xDE, 0xDC,
0xDA, 0xD7, 0xD5, 0xD3, 0xD0, 0xCE, 0xCB, 0xC9, 0xC6, 0xC4, 0xC1, 0xBE,
0xBC, 0xB9, 0xB6, 0xB3, 0xB0, 0xAD, 0xAA, 0xA7, 0xA5, 0xA2, 0x9E, 0x9B,
0x98, 0x95, 0x92, 0x8F, 0x8C, 0x89, 0x86, 0x83, 0x80, 0x7D, 0x7A, 0x77,
0x74, 0x71, 0x6E, 0x6B, 0x68, 0x65, 0x62, 0x5E, 0x5B, 0x59, 0x56, 0x53,
0x50, 0x4D, 0x4A, 0x47, 0x44, 0x42, 0x3F, 0x3C, 0x3A, 0x37, 0x35, 0x32,
0x30, 0x2D, 0x2B, 0x29, 0x26, 0x24, 0x22, 0x20, 0x1E, 0x1C, 0x1A, 0x18,
0x16, 0x15, 0x13, 0x12, 0x10, 0x0F, 0x0D, 0x0C, 0x0B, 0x0A, 0x08, 0x07,
0x06, 0x06, 0x05, 0x04, 0x03, 0x03, 0x02, 0x02, 0x02, 0x01, 0x01, 0x01,
0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x02, 0x02, 0x02, 0x03, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06,
0x06, 0x07, 0x08, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0F, 0x10, 0x12, 0x13, 0x15,
0x16, 0x18, 0x1A, 0x1C, 0x1E, 0x20, 0x22, 0x24, 0x26, 0x29, 0x2B, 0x2D,
0x30, 0x32, 0x35, 0x37, 0x3A, 0x3C, 0x3F, 0x42, 0x44, 0x47, 0x4A, 0x4D,
0x50, 0x53, 0x56, 0x59, 0x5B, 0x5E, 0x62, 0x65, 0x68, 0x6B, 0x6E, 0x71,
0x74, 0x77, 0x7A, 0x7D
};
void setup() {
cli();
/* Enable interrupt on timer2 == 127, with clk/8 prescaler. At 16MHz,
this gives a timer interrupt at 15625Hz. */
TIMSK2 = (1 << OCIE2A);
OCR2A = 127;
/* clear/reset timer on match */
TCCR2A = 1<<WGM21 | 0<<WGM20; /* CTC mode, reset on match */
TCCR2B = 0<<CS22 | 1<<CS21 | 0<<CS20; /* clk, /8 prescaler */
SPCR = 0x50;
SPSR = 0x01;
DDRB |= 0x2E;
PORTB |= (1<<1);
sei();
}
ISR(TIMER2_COMPA_vect) {
/* OCR2A has been cleared, per TCCR2A above */
OCR2A = 127;
pos += incr;
/* shift left a couple of bits for more volume */
sample = sine[highByte(pos)] << 2;
PORTB &= ~(1<<1);
/* buffered, 1x gain, active mode */
SPDR = highByte(sample) | 0x70;
while (!(SPSR & (1<<SPIF)));
SPDR = lowByte(sample);
while (!(SPSR & (1<<SPIF)));
PORTB |= (1<<1);
}
void loop() {
}
Отличительной особенностью Direct Digital Synthesis является то, что чрезвычайно легко воспроизводить несколько тонов вместе (путем добавления) или микшировать их на желаемых уровнях (умножая на объем перед добавлением).
Я обнаружил, что Arduino может воспроизводить около 30 тонов одновременно, используя этот метод. Мое конкретное приложение предназначено для симуляции органа Хаммонда , и это также может оказаться полезным для чтения.