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MIDI2CV

Le module MIDI2CV permet d'interfacer des claviers ou séquenceurs MIDI, à un synthétiseur modulaire. Il est composé de plusieurs fonctions accessibles par un commutateur rotatif. 

Quatre sorties Control Voltage (CV) sont disponibles ainsi que 6 sorties Gate/triggers.

Deux formats de montage sont proposés : 5U (dotcom) et 3U (Eurorack).

Documents 

Schéma
La nomenclature
Le PCB
L'implantation
Le support de PCB
Liste des fonctions
La face avant 1U (BLANC)
La face avant 1U (NOIR)
La face avant Eurorack
PCB interface Eurorack (double face)
Implantation Interface Eurorack
Notice Montage Eurorack
Dernière mise à jour documentaire :  22 Avril 2018

Ce module est articulé autour d'un arduino avec une intégration maison. Quatre sortie CV, Six sorties gate/trig, une entrée clock. Toutes les entrées/sorties sont protégées. Les sorties CV travaillent entre 0 et 8 volts permettant ainsi de couvrir une tessiture de 8 octaves.
L'ensemble de l'électronique rentre sur un PCB de 90x90mm monté perpendiculairement à la façade.

Le logiciel permet de jouer avec fluidité dans toutes les situations de jeux (notes liées, piquées, tenues, etc.). Toutes les notes appuyées sont jouées immédiatement et toutes les notes sont bufferisées et mises dans un tampom de type FIFO.
Pour les fonctions MIDI2CV permettant d'interfacer des claviers, séquenceurs ou autres système MIDI, il est possible de se servir de ce module en mode mono, polyphonique sur 1 canal et 4 canaux séparés mais aussi un mode dual ou l’on peut jouer deux notes main droite et des arpèges main gauche si on a un clavier avec la fonction split ou bien si on connecte deux claviers. La pédale Sustain MIDI si elle est connectée au(x) clavier(s) est géré en fonction des modes.

Pour l’arpégiateur, quatre arpèges sont proposés cadencés sur la double croche du midi-clock s’il est disponible ou bien sur une horloge externe. La aussi plusieurs mode existent : hold fixe ou à la pédale sustain, ou bien libre.

Le MIDI2TRIG permet d’envoyer soit des trigs de quelques millisecondes soit des Gates de la durée de l’appuie des touches sur les sorties Gates en 0/+5V ou bien sur les sorties CV dont le niveau dépendra de la vélocité de la note jouée. Il est également possible d’avoir 8 touches affectées pour disposer de 8 gates. Les touches jouées sont définies par défaut ou assignables par un mode d’apprentissage.

Le mode CLOCK permet d’avoir le BMP midi à /4,/3,/2,x1,x2,x3,x4. Si le midi-cock n’est pas disponible, alors l'horloge externe sera elle aussi disponible aux mêmes rapports. C'est-à-dire diviseur et aussi multiplicateur d’horloge.

Le MIDI2CC permet d’avoir les cutoff, et autres principaux controls commands (CC) disponibles sur les sorties. Les CC sont définies et modifiables directement dans le code.

Quelque soit le mode d'utilisation du module, le signal de l’horloge midi (MIDI_CLOCK) sera toujours disponible sur une sortie dédié en x24 ainsi que les commandes d’arrêt /continue/stop sur une autre sortie dédiée.
 

Généralités

Les réglages utilisateur, et les canaux MIDI utilisés, sont sauvegardés et retrouvés après une mise hors tension. (Sauvegarde dans l'eeprom du module)

Chaque mode de fonctionnement peux avoir son propre canal MIDI. Vous pouvez (ou pas) être sur le canal 2 en MIDI2CV MONO et sur le canal 5 pour les arpèges. Pour changer de canal : appuyez sur le bouton reset. L'affectation du canal MIDI est faite par détection : la première note jouée après un reset déterminera le numéro du canal.

Lorsque une note est jouée sur un clavier, elle est audible immédiatement.

Toutes les notes jouées sont mises en tampon de façon à empiler / dépiler les note_ON et les note_OFF en fonction du maintient de l'appui des doigts sur le clavier.

Les sorties MIDI_CLOCK et Run/Stop sont toujours présentes si l'information est disponible.

Les CV disponibles sont au format un volt par octave (1 V/Oct) et les Gate/Trig en +5Volts pour les notes ON.

Face avant

LED : La led informe des dépassements de jeu clavier au dela du DO#8, et d'autres informations.

CV 1à4 : Tension de commande de sortie entre 0 et 8 volts.

GATE 1à4 : Gate ou trigger. Zéro volt au repos +5volts  avec le signal actif. Les LEDs rouges à coté des sorties GATEs sont l'image de la sortie.

CLKx24 : Sortie Gate 50%PWM calée sur le MIDI CLOCK si cette information est présente. (par exemple: Pour 300BPM, CLKx24=120Hz.)

RUN/STOP : Sortie Trig sur chaque impulsion MIDI STOP ou MIDI RUN d'un séquenceur MIDI.

MIDI-IN : Entrée DIN 5 broches MIDI provenant du MIDI OUT d'un clavier, carte son, séquenceur, midi merge, etc.

CLOCK-IN : Entrée d'horloge externe pour le fonctionnement avec des arpèges. 

Inverseur CLK : L'inverseur permet de choisir qui du MIDI-CLOCK ou de l'horloge externe, cadencera les arpèges.

RESET : Bouton poussoir permettant d'effacer la canal midi en mémoire (eeprom) et de le remplacer par le canal en cours d'utilisation. Pour les modes MIDI2TRIG, il est utilisé comme bouton d'apprentissage ("LEARN").

ROTACTEUR : Selectionne le mode de fonctionnement voulu. Chaque fonction est détaillée ci-après.

MIDI2CV MONO

Ce mode permet de jouer des notes comme sur un clavier de synthétiseur monophonique grâce à la mise en tampon de toutes les notes. Vous avez à disposition la hauteur de note sur CV1, la vélocité sur le CV2, la pédale d'expression sur le CV3 et le bouton de volume sur le CV4.

Les GATE1/GATE2 sont maintenus autant que la note est appuyée sur le clavier (GATE) et GATE3/GATE4 mets à disposition une impulsion lors de l'appui de la touche (TRIG).

Le Picthbend est actif. Son amplitude est de plus ou moins un demi-ton.

Lorsque la pédale sustain connectée au clavier MIDI est appuyé les GATE1/2 sont maintenus jusqu'au relachement de celle-ci.

MIDI2CV DUAL

Ce mode permet de jouer deux notes en même temps depuis un même canal MIDI. La molette d'expression est disponible sur le CV3 et les notes sont disponibles sur CV1 et CV2.

Vous pouvez également jouer sur un  autre canal midi simultanément (*). Si une horloge (MIDI ou Externe) est disponible, vous aurez alors sur CV4 un arpège des notes appuyées sur le second canal.

Les GATE1 /GATE2 sont maintenus autant que les notes 1 et 2 sont appuyées sur le clavier du canal n°1, et GATE3/GATE4 mets à disposition un gate correspondant au BPM MIDI x4 (double-croche) ou au Clock Externe selon la position de l'inverseur 'CLK'.

Pour utiliser ces fonctionnalités : Lors de la première utilisation ou après l'appui sur le bouton reset, le premier canal midi trouvé par le module est affecté au jeu DUAL, et le second canal rencontré est affecté aux arpèges. 

Le Picthbend est actif sur CV1 et CV2. Son amplitude est de plus ou moins un demi-ton.

(*) Deux canaux ? Cela peut être obtenu avec deux claviers réunis par un MIDI_MERGE ou bien par un clavier ayant la fonction SPILT.

  • Split : division du clavier en plusieurs portions pouvant chacune envoyer des séquences MIDI sur un canal différent.
  • Il existe en DIY le MIDImerger du site uCaaps.de que je recommande et qui fonctionne très bien pour cette application.
 

MIDI2CV POLY1CH

"Interface Midi vers Control Voltage, polyphonique depuis un canal MIDI"

Ce mode permet de jouer jusqu'a quatre notes en même temps depuis un même canal MIDI. Les notes sont disponibles sur CV1 à CV4.

Les GATE 1 à 4 sont maintenus autant que les notes 1 à 4 sont appuyées sur le clavier.

Lorsque la pédale sustain connectée au clavier MIDI est appuyé les GATE1, 2 , 3 ou 4 sont maintenus jusqu'au relachement de celles-ci.

Le Picthbend est actif. Son amplitude est de plus ou moins un demi-ton.

Si vous maintenez appuyé plus de 4 notes, seules les quatre dernières notes seront jouées. 

MIDI2CV POLY4CH

"Interface Midi vers Control Voltage, polyphonique depuis quatre canaux MIDI"

Ce mode permet de jouer jusqu'a quatre notes en même temps depuis quatre canaux MIDI contigus. Les notes sont disponibles sur CV1 à CV4.

Lors de la première utilisation, le logiciel détecte le numéro de canal utilisé par la première note et l'affecte au CV1. Le CV2 jouera le canal +1, le CV3 jouera le canal +2, le CV4 jouera le canal +3. Pour changer de canal MIDI de référence : appuyez sur le bouton reset.

Les GATE 1 à 4 sont maintenus autant que les notes 1 à 4 sont appuyées sur le clavier.

Lorsque la pédale sustain connectée au clavier MIDI est appuyé les GATE1, 2 , 3 ou 4 sont maintenus jusqu'au relachement de celles-ci.

Le Picthbend est actif. Son amplitude est de plus ou moins un demi-ton.

MIDI2CV ARPEGGIATOR

Ces modes (HOLD et FREE) permettent de jouer des arpèges. Connectez un clavier MIDI et une horloge. Appuyez sur au moins deux touches et vous verrez toutes les gates s'animer et les CV générer les tensions.

L'horloge 

  • Si vous souhaitez utiliser le MIDI_CLOCK: Basculez l'inverseur CLK vers MIDI_IN et paramétrer votre logiciel ou clavier pour que la trame MIDI_CLOCK soit envoyée sur le connecteur MIDI_IN. Le rythme de l'arpège sera basée sur la double croche du tempo MIDI.
  • Si vous souhaitez utiliser une horloge externe : Basculez l'inverseur CLK vers CLOCK_IN et connectez une horloge sur le jack CLOCK_IN. Le rythme de l'arpège sera basée sur le tempo de l'horloge externe.

Les arpèges

Quatre arpèges ayant des entrelacs et des longueurs différentes, sont disponibles. Chacun sur une sortie CV. En fonction du nombre de notes appuyées, les longueurs seront différentes. Les arpèges sont réalisés sur deux octaves.

Deux modes vous permettent de vous adapter à votre besoin et/ou matériel.

Tous les arpèges ont la même horloge.

  • GATE1 et GATE2 mettent à disposition un Gate à 50%PWM dans le cas du MIDI_CLOCK ou au PWM de l'entrée dans le cas de l'horloge externe.
  • GATE3 et GATE4 mettent à disposition un Trig de 10ms.

MIDI2CV ARPEGGIATOR HOLD

Dans ce mode, les arpèges sont joués dès qu'au moins deux notes seront appuyées. Si les notes sont relâchées alors les arpèges continuent à être joués. Une fois toutes les notes relâchées, si on re-plaque une suite de note au clavier, les arpèges continuerons avec les nouvelles notes.

L'arrêt des arpèges est possible par l'appui d'une seule note. 

MIDI2CV ARPEGGIATOR FREE

Dans ce mode, les arpèges sont joués dès qu'au moins deux notes seront appuyées. Si les notes sont relâchées alors les arpèges s'arrêteront. En modifiant les notes tenues les arpèges évoluerons.

Si une pédale de Sustain est connectée au clavier MIDI, le mode 'FREE' bascule en mode 'HOLD'. 

MIDI to TRIG

Ces modes permettent de transformer l'appui sur une touche tout canaux midi confondus, en impulsion électrique pour piloter d'autres modules. Généralement des modules drums.

Chacun des modes a des touches pré-programmées. Celles-ci sont indépendantes de chaque mode et modifiables par un mode 'LEARN'

 

La vélocité, disponible sur les sorties 'CV', transforme la pression sur la touche en une tension entre 0 et 8 volts selon une courbe pré-établie :

La durée des trigs est fixée à 10ms.

Le Mode Learn:

  • Appuyez sur le bouton Learn
  • La première note est activée (Gate avec led fixe allumée)
  • Appuyez sur la note qui permettra le declanchement
  • La deuxième note est activée (Gate avec led fixe allumée)
  • Appuyez sur la note qui permettra le declanchement
  • etc.

Dans de cas du mode GATEx8, les 4 sorties CV et les 4 sorties Gates sont séparées. L'apprentissage commence par les gates comme précédemment, puis se poursuit par les CV. Pour indiquer que la note du CV est encours d'enregistrement, la led correspondante clignote.

Durant le mode learn, toutes les notes choisies sont stockées en eeprom et resteront donc en mémoire après une mise hors tension 

 

MODE

TRIGx4 & Velocity

GATEx4 & Velocity

GATEx8

Sortie défaut défaut défaut
CV 1 TRIG / CV NOTE 1 DO#1 GATE/ CV NOTE 1 DO#1 GATE NOTE 5 SOL#1
CV 2 TRIG / CV NOTE 2 RE#1 GATE/ CV NOTE 2 RE#1 GATE NOTE 6 LA#1
CV 3 TRIG / CV NOTE 3 MI#1 GATE/ CV NOTE 3 MI#1 GATE NOTE 7 SI#1
CV 4 TRIG / CV NOTE 4 FA#1 GATE/ CV NOTE 4 FA#1 GATE NOTE 8 DO#2
GATE 1 TRIG NOTE 1 GATE NOTE 1 GATE NOTE 1 DO#1
GATE 2 TRIG NOTE 2 GATE NOTE 2 GATE NOTE 2 RE#1
GATE 3 TRIG NOTE 3 GATE NOTE 3 GATE NOTE 3 MI#1
GATE 4 TRIG NOTE 4 GATE NOTE 4 GATE NOTE 4 FA#1

CLOCK

Le mode CLOCK met à disposition des divisions et multiplications de l'horloge sur les sorties du module.

L'horloge est sur le meme modèle que pour l'Arpeggiator: 

  • Si vous souhaitez utiliser le MIDI_CLOCK: Basculez l'inverseur CLK vers MIDI_IN et paramétrer votre logiciel ou clavier pour que la trame MIDI_CLOCK soit envoyée sur le connecteur MIDI_IN.
  • Si vous souhaitez utiliser une horloge externe : Basculez l'inverseur CLK vers CLOCK_IN et connectez une horloge sur le jack CLOCK_IN.

Etat des sorties :

Sorties CV Sorties GATE
n°1 division par 1 multiplication par 1
n°2 division par 2 multiplication par 2
n°3 division par 3 multiplication par 3
n°4 division par 4 multiplication par 4

Toutes les sorties sont à 50% de PWM et tous les niveaux sont à 5 volts.

Avec ce mode, le bouton reset/learn sert de reset général du module et remet à zéro tous vos réglages. Pour l'utiliser, maintenez le appuyé durant environ 1,5 secondes. La led s'allume puis s'éteint. Le module va redémarrer en remettant toutes les valeurs par défaut dans l'eeprom : remise à éero des canaux midi et retour aux notes par defaut pour les MIDI2TRIG.

MIDI2CC

Ce mode permet d'avoir à disposition les principaux Control Change :

Sortie N° CC
CV 1 0x4A - 74 COUPURE - Sound Controller 5
CV 2 0x47 - 71 RESONANCE - Sound Controller 2
CV 3 0x01 -  1 MOLETTE EXPRESSION
CV 4 0x07 - 7 VOLUME
GATE 1 0x41 - 65 PORTAMENTO
GATE 2 0x40 - 64 SUSTAIN
GATE 3 0x43 - 67 SOFT PEDAL
GATE 4 0x45 - 69 HOLD2

Cette table de sélection est modifiable dans le logiciel.

Les tensions des CV oscillent entre 0 et 8 volts.

Comme avec le mode CLOCK, le bouton reset/learn sert de reset général du module et remet à zéro tous vos réglages.

Schéma

Le module est articulé autour d'un micro-contrôleur ATmega328p avec bootloader Arduino.

Les convertisseurs numérique / analogique (MCP4822) sont installés sur un bus SPI. Les tensions de sortie du convertisseur sont fixées à 4,095 volts. L'amplification, les réglages de gain et du zéro de chaque CV sont réalisés par des AOP à chaque étage de sortie.

L'entrée 'CLK-IN' est réalisée par un transistor en commutation. L'inversion de logique est laissée au logiciel. La led jaune, inverseur et poussoir sont directement connectés au microcontroleur. Toutes les entrées sont reliées au +5V (pull-up) par un résistance interne à l'ATMega et activée par logiciel.

Les données MIDI transitent par un opto-coupleur avant analyse par le micro-contrôleur.

Toutes les sorties TOR sont isolées par un 4050. Les Leds rouges sont connectées directement sur la sortie de chaque gate.

Ce module est conçu pour être alimenté en +/-15 volts. Sans changement ou adaptation de composant, il est possible d'alimenter ce module avec une alimentation symétrique de +/-12 volts.

L'adaptation de la platine principale au format Eurorack se fait par l'intermédiaire d'une interface entre la face avant et le PCB principal. Pour rester dans les standard Eurorack et ne pas avoir trop d'épaisseur, le rotacteur est remplacé par un potentiomètre. La signalétique est confiée à 11 leds. La gestion de ces leds est faite par un compteur lui-même raccordé à un micro-contrôleur choisi pour sa taille et son cout.

Composants, Montage, câblage et installation

Le PCB permet de recevoir trois type de connecteur d'alimentation : Format Yusynth, format Dotcomm et format MOTM. A vous de choisir.

Sept straps, dont un sous le micro-contrôleur, sont  à installer en début de montage. Il n'y a pas de difficulté particulière si vous prenez soit de souder correctement et sans court-circuit ce module doit fonctionner immédiatement.

Le commutateur rotatif pour le format 5U Dotcom est un modèle 12 positions/1 circuit avec la butée positionnée pour une utilisation à 11 positions. Obligatoirement, 11 résistances de 1% doivent être câblées. La valeurs de ces 11 résistances peut varier entre 1K et 5K. La seule condition est que la valeur des 11 résistances soit identique et à 1%.

La carte électronique fait 90x90 mm est un peu large pour un montage traditionnel modulaire. Il est proposé ici de la monter perpendiculairement à la face avant grâce au support qui est proposé. Celui-ci sera pris entre la façade et les jacks. 

Chargement Logiciel

Vous devez disposer d'un ATmega328p avec obligatoirement le bootloader arduino avant de le charger avec le logiciel.

Le lociciel du "MIDI 2 CV" appelle une bibliothèque MIDI. Celle-ci doit être installée dans le répertoire "arduino/library" sur votre disque dur de votre système informatique.

Cette bibliothèque (library) obligatoire est la "Arduino MIDI Library" accessible ici sur le site Arduino ou bien sur le site GitHub. Une copie est également disponible sur oZoe.fr.

JUMPER PRG Ouvert
Pour Chargement logiciel

 

Une fois le module fini et vérifié, téléchargez le logiciel MIDI2CV dans la section téléchargement du site, puis installez le dans le module. Un résumé de ce qui est nécessaire est fait sur cette page. Attention, l'installation du logiciel doit se faire obligatoirement avec le 'JUMPER_PRG' ouvert. Voir la photo plus haut.

Pour le format 3U Eurorack, vous devez également charger le logiciel de gestion des leds d'affichage de mode dans l'ATtiny85. Reportez vous à la notice pour cela.

Réglage

JUMPER_MAP JUMPER PRG Fermé

Pour chargement du logiciel

Pour le réglage du module

Pour utilisation du module

Avec le logiciel chargé, le JUMPER_MAP Fermé et le JUMPER_PRG ouvert (première photo). Mettre le module sous tension.

(La led jaune doit clignoter rapidement, faire une légère pause, et recommencer son clignotement en boucle)

  • Mettre le rotacteur sur la première position (POLY1CH)
    • Toutes les LEDs rouge des GATES doivent être éteintes
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV1' et réglez l'ajustable de 50K "ZERO1" jusqu'à obtenir 0.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV2' et réglez l'ajustable de 50K "ZERO2" jusqu'à obtenir 0.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV3' et réglez l'ajustable de 50K "ZERO3" jusqu'à obtenir 0.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV4' et réglez l'ajustable de 50K "ZERO4" jusqu'à obtenir 0.000 volt.

  • Mettre le rotacteur sur la neuvième position (GATEx8) (*)
    • Toutes les LEDs rouge des GATES doivent être allumées
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV1' et réglez l'ajustable de 20K "GAIN1" jusqu'à obtenir 8.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV2' et réglez l'ajustable de 20K "GAIN2" jusqu'à obtenir 8.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV3' et réglez l'ajustable de 20K "GAIN3" jusqu'à obtenir 8.000 volt.
  • Connecter un voltmètre à la sortie 'CV4' et réglez l'ajustable de 20K "GAIN4" jusqu'à obtenir 8.000 volt.

  • Eteindre le module
  • Ouvrir le JUMPER_MAP et Fermer le JUMPER_PRG pour autoriser l'utilisation du module.
  • Mettre le module sous tension. La led jaune doit clignoter 4 fois, puis faire ainsi lors de chaque démarrage.
  • Le module est prêt à être utilisé.

(*) La neuvième position correspond à la plein échelle des sorties CV (8 volts). Si votre voltmètre a une meilleure précision quelques volts plus bas (cas par exemple d'un voltmètre 6000 points), vous pouvez alors choisir la position optimale de réglage dans le tableau ci-après.

Position Mode Tension CV Tension Gate | CLKx24 | RUN/STOP Led GATE
1 POLY 1CH 0 volt 0 volt OFF
2
MONO
1 volt 5 volts ON
3
DUAL
2 volts 5 volts ON
4
POLY 4CH
3 volts 5 volts ON
5
ARPEGE Hold
4 volts 5 volts ON
6
ARPEGE KBD
5 volts 5 volts ON
7
TRIG&Velocity
6 volts 5 volts ON
8
GATE&Velocity
7 volts 5 volts ON
9
GATEx8
8 volts 5 volts ON
10
MIDI CLOCK
8 volts 5 volts ON
11
Cde Control
8 volts 5 volts ON

Astuces, Personnalisations, adaptation logiciel

Je rapporte ici des possibilités de personnalisation
  • Le logiciel est totalement ouvert. Vous pouvez y modifier / adapter ce que vous souhaitez.
  • Dans le logiciel, la zone '// --- Constante 'user' ---" en début de programme vous permet d'adapter divers paramètres plus facilement
    • Durée des trigs (10ms par défaut)
    • Tension des trigs réalisé sur les CV (GATEx8)
    • Le nombre d'octave des arpèges
    • Les Control Change
    • La courbe de velocité
    • etc.

Évolution

Version logicielle 1.0 :  Janvier 2016    Version Initiale

Version logicielle 1.1 : Février 2016

  • Correction d'une erreur sur la programmation du bouton poussoir et ajout d'un condensateur anti-rebond et optimisation logicielle.
  • Le schéma, le PCB et l'implantation des composants sont modifiés pour l'ajout du condensateur.
  • Pour les possesseur de le la V1.0 : Ajouter un condensateur de 100nF en parallèle du bouton poussoir et charger le nouveau logiciel.

Version logicielle 1.3 : Juin 2017

  • Correction d'une erreur de programmation impactant aléatoirement le bon fonctionnement du mode "GATEx8".

Version logicielle MIDI2CV 1.31 : Avril 2018

  • Adaptation du logiciel ATmega à la présence du format 3U
  • Version logicielle INTERFACE_3U 1.0 : Avril 2018  Version Initiale

Photos en vrac

Module Eurorack

Module 5U dotcom Vue de trois quart et second module en préparation


Date de création : 15/01/2016 @ 20:42
Dernière modification : 22/04/2018 @ 11:09
Catégorie : - Modules oZoe.fr
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