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
arduino/spektrumanalysator/programmversion_0.5.txt · Zuletzt geändert: 18.05.2023 12:34 von 127.0.0.1