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arduino:spektrumanalysator:programmversion_0.5

Spektrumanalysator - Programmversion 0.5

Diese Programmversion bindet ein OLED-Display ein. Die Bibliothek von Adafruit ist sehr langsam, was die Verwendung des Displays stark einschränkt. Perspektivisch soll das Display aber primär dafür verwendet werden, verschiedene Parameter anzuzeigen, so dass der Inhalt nur geändert werden muss, wenn Einstellungen vorgenommen wurden. Dafür ist die Geschwindigkeit der Bibliothek ausreichend.

Wenn das Eingangssignal unter einen gewissen Pegel fällt und auf diesem Pegel verbleibt, wird das OLED-Display mit einem coolen Effekt ausgeschaltet.

Menüstruktur: Hauptmenü

  • Input Select
  • Anzeigemodi
  • Auto Input Level Control
  • Pixel Fading

Der Code zur Ansteuerung der Signalrelais ist noch nicht getestet.

// Spektrumanalysator
// Für einen NeoPixel-Streifen mit 72 NeoPixeln
// Bindet ein OLED-Display ein
// Steuert drei Signalrelais

//Bibliotheken
#include <Audio.h>                                        // Teensy Audio-Bibliothek
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Adafruit_GFX.h>                                 // GFX_Bibliothek von Adafruit
#include <Adafruit_SSD1351.h>                             // SSD1351-Bibliothek von Adafruit (OLED-Display)
#include <Encoder.h>                                      // Encoder
#include <Adafruit_NeoPixel.h>                            // NeoPixel-Bibliothek von Adafruit

// Pins
#define encoderChannelA  24                               // Kanal A
#define encoderChannelB  25                               // Kanal B

#define NEOPIXELPIN      33                               // NeoPixel-Streifen

#define relayA_on        27                               // Relais A, An-Spule
#define relayA_off       28                               // Relais A, Aus-Spule
#define relayB_on        29                               // Relais B, An-Spule
#define relayB_off       30                               // Relais B, Aus-Spule
#define relayC_on        31                               // Relais C, An-Spule
#define relayC_off       32                               // Relais C, Aus-Spule

#define sclk 14  // 38
#define mosi 7   // 39
#define dc   20
#define cs   21
#define rst  8

// Color definitions
#define BLACK           0x0000
#define BLUE            0x001F
#define RED             0xF800
#define GREEN           0x07E0
#define CYAN            0x07FF
#define MAGENTA         0xF81F
#define YELLOW          0xFFE0  
#define WHITE           0xFFFF

// Option 1: use any pins but a little slower
Adafruit_SSD1351 oled = Adafruit_SSD1351(cs, dc, mosi, sclk, rst);  

// Option 2: must use the hardware SPI pins 
// (for UNO thats sclk = 13 and sid = 11) and pin 10 must be 
// an output. This is much faster - also required if you want
// to use the microSD card (see the image drawing example)
//Adafruit_SSD1351 tft = Adafruit_SSD1351(cs, dc, rst);

// Dreh-Encoder
Encoder myEnc(encoderChannelA, encoderChannelB);

long newPosition = 0;
long oldPosition;

// Signaleingang
int input = 0;                                 // 0 = kein Input, 1 = digital, 2 = analog Cinch, 3 = analog Klinke

// Signalrelais
boolean relayA = HIGH;                                   // Input digital
boolean relayB = LOW;                                    // Input Cinch
boolean relayC = LOW;                                    // Input Klinke

// OLED-Display
boolean refresh = true;                                  // Wird wahr, wenn das Display aktualisiert werden muss
float autoGainGraphArray[128];                           // Speichert die Variable autoGain in einem Array, um einen Graph auf dem OLED-Display darzustellen
int x;
int z;
float masterPeakGraphArray[128];                         // Speichert die Variable peak_Max in einem Array, um einen Graph auf dem OLED-Display darzustellen

// Menü Spektrumanalysator
unsigned char analyzerMode = 0;                          // Verschiedene Anzeigemodi

// Automatische Eingangspegelregelung
boolean autoInputLevelControl = true;                     // Aktiviert und deaktiviert die automatische Eingangspegelregelung
float peakMaxDecrease = 0.001;                            // Wert, um den der Maximalpeak kontinuierlich verringert wird. (Kann später im Menü angepasst werden.)

float level_L[36];                                        // Array für die Daten der FFT (linker Kanal)
float level_R[36];                                        // Array für die Daten der FFT (rechter Kanal)
float leftPeak;                                           // Pegel linker Kanal. Kann Werte zwischen 0.00 und 1.00 annehmen.
float rightPeak;                                          // Pegel rechter Kanal. Kann Werte zwischen 0.00 und 1.00 annehmen.
float masterPeak;                                         // Pegel des rechten und des linken Kanals. Kann Werte zwischen 0.00 und 1.00 annehmen.
float masterPeakMax;                                      // Maximalpegel beider Audiokanäle, von dem schrittweise "peakDecrease" substrahiert wird. Kann Werte zwischen 0.00 und 1.00 annehmen.
float peakDecrease = 0.001;
float autoGain;                                           // Anhebung des Eingangssignals: Dämpfung zwischen 0.00 bis 1.00, Anhebung ab 1.01
float masterPeakArray[10];                                // Dieses Array wird für die bestimmung des lautesten Pegels von 10 Messungen verwendet.
float peak_Max;
int a;

// Konfiguriert den NeoPixel-Ring
int numPixels = 72;                                             // Anzahl der NeoPixel
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(numPixels, NEOPIXELPIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800);

// Anzeige Spektrumanalysator
float n;
int i;                                                    // Variable zum zählen
byte r = 0;
byte g = 0;
byte b = 0;
byte w = 0;

// GUItool: begin automatically generated code
AudioInputI2S            i2s1;             //xy=98,272
AudioMixer4              mixer_R;          //xy=245,320
AudioMixer4              mixer_L;          //xy=247,235
AudioAnalyzePeak         peak_R;           //xy=442,293
AudioAnalyzeFFT1024      fft1024_R;        //xy=451,327
AudioAnalyzePeak         peak_L;           //xy=455,146
AudioAnalyzeFFT1024      fft1024_L;        //xy=461,184
AudioConnection          patchCord1(i2s1, 0, mixer_L, 0);
AudioConnection          patchCord2(i2s1, 1, mixer_R, 0);
AudioConnection          patchCord3(mixer_R, peak_R);
AudioConnection          patchCord4(mixer_R, fft1024_R);
AudioConnection          patchCord5(mixer_L, peak_L);
AudioConnection          patchCord6(mixer_L, fft1024_L);
AudioControlSGTL5000     sgtl5000_1;        //xy=107,430
// GUItool: end automatically generated code

// Definiert die Tracking-Variablen für die IF-Abfragen
unsigned long previousMillisAutoInputLevelControl = 0;          // Berechnung des maximalen Peaks für die automatische Inputlevel-Regelung
unsigned long previousMillisOLED = 0;                           // OLED-Display

// Definiert die Intervalle für die IF-Abfragen in Millisekunden
unsigned long intervalAutoInputLevelControl = 100;              // Berechnung des maximalen Peaks für die automatische Inputlevel-Regelung
unsigned long intervalOLED = 100;                               // OLED-Display


// Taktung Schleifen
unsigned long lastMillis = 0;
unsigned long duration = 0;


void setup() {
  Serial.begin(115200);                 

// OLED-Display
  oled.begin();

  oled.fillScreen(BLACK);
  oled.setCursor(15, 32);
  oled.setTextColor(WHITE, BLACK);
  oled.setTextSize(0);
  oled.print("Spektrumanalysator");
  oled.setCursor(20, 55);
  oled.print("Programmversion");
  oled.setCursor(45, 75);
  oled.setTextSize(2);
  oled.print("0.5");

  delay(500);
  oled.fillScreen(BLACK);
 
  // Audio-Funktionen
  AudioMemory(22);                                              // Audiospeicher

  sgtl5000_1.enable();
  sgtl5000_1.muteHeadphone();
  sgtl5000_1.muteLineout();
  sgtl5000_1.inputSelect(AUDIO_INPUT_LINEIN);
  sgtl5000_1.lineInLevel(5);
  
  // Configure the window algorithm to use
  fft1024_L.windowFunction(AudioWindowHanning1024);
  fft1024_R.windowFunction(AudioWindowHanning1024);
   
  // Eingangsrelais
  pinMode(relayA_on, OUTPUT);                                   // sets the digital pin as output
  pinMode(relayA_off, OUTPUT);                                  // sets the digital pin as output
  pinMode(relayB_on, OUTPUT);                                   // sets the digital pin as output
  pinMode(relayB_off, OUTPUT);                                  // sets the digital pin as output
  pinMode(relayC_on, OUTPUT);                                   // sets the digital pin as output
  pinMode(relayC_off, OUTPUT);                                  // sets the digital pin as output
  
  digitalWrite(relayA_on, HIGH);                                // Die An-Spule von Relais A wird eingeschaltet
  delay(20);
  digitalWrite(relayA_on, LOW);                                 // Die An-Spule von Relais A wird ausgeschaltet
  delay(20);
  digitalWrite(relayA_off, HIGH);                               // Die Aus-Spule von Relais A wird eingeschaltet
  delay(20);
  digitalWrite(relayA_off, LOW);                                // Die Aus-Spule von Relais A wird ausgeschaltet
  delay(20);
  
  digitalWrite(relayB_on, HIGH);       
  delay(20);
  digitalWrite(relayB_on, LOW);       
  delay(20);
  digitalWrite(relayB_off, HIGH);
  delay(20);
  digitalWrite(relayB_off, LOW);
  delay(20);
  
  digitalWrite(relayC_on, HIGH);       
  delay(20);
  digitalWrite(relayC_on, LOW);       
  delay(20);
  digitalWrite(relayC_off, HIGH);
  delay(20);
  digitalWrite(relayC_off, LOW);
  delay(20);

  if (input == 1) {
    digitalWrite(relayA_on, HIGH);       
    delay(20);
    digitalWrite(relayA_on, LOW);       
  }
  else if (input == 2) {
    digitalWrite(relayB_on, HIGH);       
    delay(20);
    digitalWrite(relayB_on, LOW);
  }
  else if (input == 3) {
    digitalWrite(relayC_on, HIGH);       
    delay(20);
    digitalWrite(relayC_on, LOW);
  }
  
  // Initialisiert den NeoPixel-Teststrip
  strip.begin();
  strip.show();                                                 // Initialize all pixels to 'off'
  strip.setBrightness(64);                                      // 1/4 der maximalen Helligkeit
  
  // Legt den Anzeigemodus fest (provisorisch)
  analyzerMode = 0;

  // Schaltet die automatische Inputlevelregelung ein bzw. aus. (Kann später im Menü aktiviert und deaktiviert werden.)
  autoInputLevelControl = true;
}

void loop() {
  // Aktuelle Zeit abfragen
  unsigned long currentMillis = millis();
  
  // Encoder
  newPosition = myEnc.read();
  if (newPosition != oldPosition) {
    oldPosition = newPosition;
  }
  if (newPosition < 0) {
    newPosition = 0;
  }
  if (newPosition >= 120) {
    newPosition = 120;
  }  

  // Gain Control  
  if (autoInputLevelControl == false) {                        // Die manuelle Inputlevel-Kontrolle ist nur aktiv, wenn die automatische Inputlevel-Regelung deaktiviert ist
    mixer_L.gain(0, (newPosition / 40.0));
    mixer_R.gain(0, (newPosition / 40.0));
  }

  // Fast Fourier Transformation (FFT)
  if (fft1024_L.available() && fft1024_R.available()) {        // Wenn die FFT neue Daten berechnet hat, werden für beide Kanäle je 512 FFT Frequenzen ausgelesen und in je 36 Bändern zusammengefasst.
    
    // Zuerst ist der linke Kanal an der Reihe
    level_L[35] =  fft1024_L.read(0);
    level_L[34] =  fft1024_L.read(1);
    level_L[33] =  fft1024_L.read(2);
    level_L[32] =  fft1024_L.read(3);
    level_L[31] =  fft1024_L.read(4, 5);
    level_L[30] =  fft1024_L.read(6, 7);
    level_L[29] =  fft1024_L.read(8, 9);
    level_L[28] =  fft1024_L.read(10, 11);
    level_L[27] =  fft1024_L.read(12, 14);
    level_L[26] =  fft1024_L.read(15, 17);
    level_L[25] = fft1024_L.read(18, 20);
    level_L[24] = fft1024_L.read(21, 24);
    level_L[23] = fft1024_L.read(25, 28);
    level_L[22] = fft1024_L.read(29, 32);
    level_L[21] = fft1024_L.read(33, 37);
    level_L[20] = fft1024_L.read(38, 43);
    level_L[19] = fft1024_L.read(44, 49);
    level_L[18] = fft1024_L.read(50, 56);
    level_L[17] = fft1024_L.read(57, 64);
    level_L[16] = fft1024_L.read(65, 73);
    level_L[15] = fft1024_L.read(74, 83);
    level_L[14] = fft1024_L.read(84, 94);
    level_L[13] = fft1024_L.read(95, 107);
    level_L[12] = fft1024_L.read(108, 121);
    level_L[11] = fft1024_L.read(122, 137);
    level_L[10] = fft1024_L.read(138, 155);
    level_L[9] = fft1024_L.read(156, 175);
    level_L[8] = fft1024_L.read(176, 198);
    level_L[7] = fft1024_L.read(199, 223);
    level_L[6] = fft1024_L.read(224, 251);
    level_L[5] = fft1024_L.read(252, 283);
    level_L[4] = fft1024_L.read(284, 319);
    level_L[3] = fft1024_L.read(320, 359);
    level_L[2] = fft1024_L.read(360, 404);
    level_L[1] = fft1024_L.read(405, 454);
    level_L[0] = fft1024_L.read(455, 511);
      
    // Und dann der rechte Kanal
    level_R[0] =  fft1024_R.read(0);
    level_R[1] =  fft1024_R.read(1);
    level_R[2] =  fft1024_R.read(2);
    level_R[3] =  fft1024_R.read(3);
    level_R[4] =  fft1024_R.read(4, 5);
    level_R[5] =  fft1024_R.read(6, 7);
    level_R[6] =  fft1024_R.read(8, 9);
    level_R[7] =  fft1024_R.read(10, 11);
    level_R[8] =  fft1024_R.read(12, 14);
    level_R[9] =  fft1024_R.read(15, 17);
    level_R[10] = fft1024_R.read(18, 20);
    level_R[11] = fft1024_R.read(21, 24);
    level_R[12] = fft1024_R.read(25, 28);
    level_R[13] = fft1024_R.read(29, 32);
    level_R[14] = fft1024_R.read(33, 37);
    level_R[15] = fft1024_R.read(38, 43);
    level_R[16] = fft1024_R.read(44, 49);
    level_R[17] = fft1024_R.read(50, 56);
    level_R[18] = fft1024_R.read(57, 64);
    level_R[19] = fft1024_R.read(65, 73);
    level_R[20] = fft1024_R.read(74, 83);
    level_R[21] = fft1024_R.read(84, 94);
    level_R[22] = fft1024_R.read(95, 107);
    level_R[23] = fft1024_R.read(108, 121);
    level_R[24] = fft1024_R.read(122, 137);
    level_R[25] = fft1024_R.read(138, 155);
    level_R[26] = fft1024_R.read(156, 175);
    level_R[27] = fft1024_R.read(176, 198);
    level_R[28] = fft1024_R.read(199, 223);
    level_R[29] = fft1024_R.read(224, 251);
    level_R[30] = fft1024_R.read(252, 283);
    level_R[31] = fft1024_R.read(284, 319);
    level_R[32] = fft1024_R.read(320, 359);
    level_R[33] = fft1024_R.read(360, 404);
    level_R[34] = fft1024_R.read(405, 454);
    level_R[35] = fft1024_R.read(455, 511);

    // Anzeigemodi
    //Effekt "0"
    if (analyzerMode == 0) { 
     
      // Anschließend werden Farbwerte für die linke Seite des NeoPixel-Streifens berechnet
      for (i=0; i<(numPixels/2); i++) {
        n = level_L[i];
        if (n >= 0.01) {
          // Scale 'heat' down from 0-255 to 0-191
          byte t192 = round((n * 2000  /255.0) * 191);
      
          byte heatramp = t192 & 0x3F; // 0..63
          heatramp <<= 2; // scale up to 0..252
       
          if(t192 > 0x80) {                       // hottest
            strip.setPixelColor(i, 255, 255, heatramp, 0);
            } 
          else if(t192 > 0x40) {             // middle
            strip.setPixelColor(i, 255, heatramp, 0, 0);
            }
          else {                               // coolest
            strip.setPixelColor(i, heatramp, 0, 0, 0);
          }
        }
        else {
          strip.setPixelColor(i, 0, 0, 0, 0);
        }
      }

      // Dann werden die Farbwerte für die rechte Seite des NeoPixel-Streifens berechnet
      for (i=0; i<(numPixels/2); i++) {
        n = level_R[i];
        if (n >= 0.01) {
          // Scale 'heat' down from 0-255 to 0-191
          byte t192 = round((n * 2000  /255.0) * 191);
      
          byte heatramp = t192 & 0x3F; // 0..63
          heatramp <<= 2; // scale up to 0..252
      
          if(t192 > 0x80) {                       // hottest
            strip.setPixelColor(i+36, 255, 255, heatramp, 0);
            } 
          else if(t192 > 0x40) {             // middle
            strip.setPixelColor(i+36, 255, heatramp, 0, 0);
            }
          else {                               // coolest
            strip.setPixelColor(i+36, heatramp, 0, 0, 0);
          }
        }
        else {
          strip.setPixelColor(i+36, 0, 0, 0, 0);
        }
      }

      // Die Daten werden an den NeoPixel-Streifen geschickt
      strip.show();
    }


    // Automatische Eingangspegelregelung
    if (autoInputLevelControl == true) {
      // Es werden die Pegel des linken und rechten Audiokanals ausgelesen.
      if (peak_L.available() && peak_R.available()) {
        leftPeak = peak_L.read();                                       // Der Pegel des linken Kanals wird in die Variable geschrieben.
        rightPeak = peak_R.read();                                      // Der Pegel des rechten Kanals wird in die Variable geschrieben.
      }
      // Für die automatische Eingangspegelregelung wird der lautere der beiden Audiokanäle verwendet.
      masterPeak = max(leftPeak, rightPeak);
 
      // Der Maximalpegel wird gespeichert
      if (masterPeak > masterPeakMax) {
        masterPeakMax = masterPeak;
      }
      // Alle 100 Millikekunden wird die Eingangspegelanpassung berechnet
      if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillisAutoInputLevelControl) >= intervalAutoInputLevelControl) {
        // Die automatische Eingangspegelanpassung hebt leise Eingangspegel an, aber ohne den Pegel vollständig zu kompensieren.
        // Auf diese Weise haben leise Eingangssignale einen geringeren Pegelausschalg als laute, es wird aber dennoch "mehr" angezeigt. 
        masterPeakMax = masterPeakMax - peakDecrease;                   // Der Maximalpegel wird schrittweise um den Wert "peakDecrease" verringert.   

        autoGain = (1.00 - masterPeakMax) * 4;                          // autoGain wird berechnet
        if (autoGain > 4.00) {                                          // Die Maximale Pegelanhebung soll den Faktor 4 nicht überschreiten
          autoGain = 4.00;
        }
        if (autoGain < 1.00) {                                          // Die Maximale Pegelanhebung soll den Faktor 1 nicht unterschreiten
          autoGain = 1.00;
        }
        mixer_L.gain(0, autoGain);                                      // Der Eingangspegel des linken Kanals wird angepasst
        mixer_R.gain(0, autoGain);                                      // Der Eingangspegel des rechten Kanals wird angepasst

        previousMillisAutoInputLevelControl = currentMillis;
      }
      // Für die grafische Darstellung des Maximalpegels auf dem OLED-Display wird der größte aus 10 Messwerten bestimmt
      a++;                                                // Es werden 10 Werte in einem Array gespeichert
      masterPeakArray[a] = masterPeak;
      if (a > 9) {
        a = 0;
      }   
      unsigned char kmax=0;                               // Es wird der größte Wert in dem Array bestimmt
      float max=0;
      for (unsigned char k=0; k<10; k++) {
        if (masterPeakArray[k] > max) {
          max = masterPeakArray[k];
          kmax = k;
        }
      }
      peak_Max = masterPeakArray[kmax];     
             
    }


    // Es wird die Zeit in Millisekunden berechnet, die für einen Durchgang benötigt wurde
    duration = currentMillis - lastMillis;
    lastMillis = currentMillis;
      
    // Serieller Output
    Serial.print(" cpu:");
    Serial.print(AudioProcessorUsageMax());
    Serial.print(" mem:");
    Serial.print(AudioMemoryUsageMax());
    Serial.print(" duration:");
    Serial.print(duration);
    Serial.print(" pos:");
    Serial.print(float(newPosition) / 40);
    Serial.print(" peak_L:");
    Serial.print(leftPeak);
    Serial.print(" peak_R:");
    Serial.print(rightPeak);
    Serial.print(" masterPeak:");
    Serial.print(masterPeak);
    Serial.print(" masterPeakMax:");
    Serial.print(masterPeakMax);
    if (autoInputLevelControl == true) {
      Serial.print(" autoGain:");
      Serial.print(autoGain);
    }
    Serial.println();

    

  
  }
 // OLED-Display
  if (refresh == true) {
    oled.setTextColor(WHITE, BLACK);
    oled.setTextSize(0);
    oled.setCursor(0, 0);
    oled.print("AILC: ");
    if (autoInputLevelControl == true) {
      oled.print("on"); oled.print(" (sawtooth)");
    }
    else if (autoInputLevelControl == false) {
      oled.print("off");
    }
    refresh = false;    
  }       
  if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillisOLED) >= intervalOLED) {
    x++;
    if (x < 127) {                                                          // Bis x = 126 wird ein Graph gezeichnet
      autoGainGraphArray[x] = autoGain;
      oled.drawPixel(x, (128 - (autoGainGraphArray[x] * 25)), WHITE);
      masterPeakGraphArray[x] = peak_Max;
      //oled.drawPixel(x, (128 - (masterPeakGraphArray[x] * 20)), RED);
      oled.drawFastVLine(x, (127 - (masterPeakGraphArray[x] * 20)), (masterPeakGraphArray[x] * 20), RED);
    }
    else if (x >= 127) {                                                    // Ab x >= 127 wird der alte Graph gelöscht, um ein Pixel nach links verschoben, um den aktuellen Messwert ergänzt und neu gezeichnet
      for (z=0; z<127; z++) {
        oled.drawPixel(z, (128 - (autoGainGraphArray[z] * 25)), BLACK);
        //oled.drawPixel(z, (128 - (masterPeakGraphArray[z] * 20)), BLACK);
        oled.drawFastVLine(z, (127 - (masterPeakGraphArray[z] * 20)), (masterPeakGraphArray[z] * 20), BLACK);
      }
      for (z=1; z<127; z++) {
        autoGainGraphArray[z - 1] = autoGainGraphArray[z];                 // Alle Werte in dem Arrayy werden um eine Stelle nach links verschoben.
        masterPeakGraphArray[z - 1] = masterPeakGraphArray[z];             // Alle Werte in dem Arrayy werden um eine Stelle nach links verschoben.
      }      
      autoGainGraphArray[126] = autoGain;
      masterPeakGraphArray[126] = peak_Max;
      for (z=0; z<128; z++) {
        oled.drawPixel(z, (128 - (autoGainGraphArray[z] * 25)), WHITE);    // Der aktualisierte Graph wird gezeichent.
        //oled.drawPixel(z, (128 - (masterPeakGraphArray[z] * 20)), RED);    // Der aktualisierte Graph wird gezeichent.
        oled.drawFastVLine(z, (127 - (masterPeakGraphArray[z] * 20)), (masterPeakGraphArray[z] * 20), RED);
      }
      x = 127;      
    }
    previousMillisOLED = currentMillis;
  }
 
}                                                     // Void Loop Ende
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arduino/spektrumanalysator/programmversion_0.5.txt · Zuletzt geändert: 20.12.2017 22:40 von Frickelpiet