音声合成ICシールドの組み立て3　～MSGゆっくりしすぎたけっかがこれだよ～

以前製作していたMICRO TALKの音声合成LSIを使ったArduinoシールドだが、1年くらいほったらかしていた。　その後･･･完成させました。

外観

ArduinoUno+ゆっくりシールド

シールドCPUボードを外したところ

PSoC

最近PSoCを触りだしたばかりなので、練習として3.3V駆動/カットオフ周波数4kHzのLPFを作った。
(LSIからフィルタ用のクロック400kHzも出力されているので、それをつかうべきかもしれない)

去年、MicroTalkの外付けLPFをPSoCで製作した作例があって、お手軽そうだなと思ったのがPSoCに興味を持ったきっかけだったりする。

DSO QuadのWAVEOUT端子を入力につなぎ、出力波形レベルを見ると、5kはあまり変わらず,10kHzで約半分まで信号が減衰していくのが確認できた。　16kHzにD/Aのサンプリング周波数があるので、目的は達成しているようだ。

LSIの音声出力はハイインピーダンス。これをそのままアンプにつなぐとまともな音が出なかったけれど、PSoCを挟んだおかげで、出力のインピーダンスが下がってスピーカーアンプも駆動できるようになった。

出力はHOLTEKのアンプIC(秋月のキット)につないだ。ただしこのICは電流を1W近く喰うので、電池駆動だと厳しい場面も。

あとはセンサ情報や、加速度、衝撃センサに応じて声を出す饅頭システムが出来上がった。

合成音声。　人間が使う原始的で奥が深いインターフェイス。

昔のSFといえばしゃべるAIが電話越しに話しかけてくるとか定番で、けっこう人間に対してのインターフェースが充実していたとおもうけど、1チップでそこそこしゃべる手段が出てきている現在、そっち方面は流行らないのかな。

MSGゆっくりしていってね

この手のモジュールはアプリケーションが大事。　何のためにつけますか？ということをネタでもいいので考えたい。

しゃべるというレベルはすぐ出来ても、その後の活用まで手が回らなかったけど、1年経って再度触ってみると、以前はスルーしていたドキュメントの内容などが読めるようになったので、長い付き合いになりそう。

あとは、音声合成電話。　手元の高性能端末で声を言葉に置き換え、低レートな回線を経由して会話に使う、などなど。

ゆっくり開発しているあいだに、このチップは出世したらしく、某家電メーカーの家庭用電話機に採用されたようです。見かけたときは、元気にしゃべってました。　

ARISSAT-1という、最近ISSから放出されたアマチュア衛星がありますが、これもダウンリンクに各国の挨拶や、音声合成によるHKデータを読み上げが含まれているようで、わざわざデコードせずとも状態を把握できて面白い。

ARISSAT-1 　　　　http://www.arissat1.org/v3/

通信機はSDRで、VHF,UHFに周波数変換して使っているようだ。参考写真が興味深い。

また、VOCALOIDを搭載した1チップVocaloidBoardが出るという噂もあるので(入手できるかは不明)

、音声合成の世界もなかなか賑わってるなあ、と。

YAMAHA　プレス　http://www.yamaha.co.jp/news/2010/10101402.html

参考

PSoC LPF http://www.geocities.jp/chako_ratta/micon/psoc_lpf.html

PSoC +MICROTALK http://doggie.blog.so-net.ne.jp/2009-08-20

Arduino Nano Everyを試す

秋月で売っていたAtmega8と、感光基板でエッチングしたArduino互換ボードを製作してみて、次に本家ボードも買って… と気が付いたら10年が経過していた。ハードウェア的な観点では、今は32bitMCUの低価格化、高性能化、低消費電力化が著しい。動作周波数も100MHz超えが当たり前で、30ｍA程度しか消費しない。動作電圧範囲が広く、単純な8ビットMCUが不要になることはまだないだろうけど、クラシックなAVRマイコンは値上がりしており、価格競争力は無くなりつつある。そしてコモディティ化により、公式ボードでは不可能な値付けの安価な互換ボードがたいていの需要を満たすようになってしまった。 Arduino Nano Every https://store.arduino.cc/usa/nano-every https://www.arduino.cc/en/Guide/NANOEvery そんな中、Arduino本家がリリースした新しいNanoボードの一つ。他のボード2種はATSAMD21(Cortex-M0+)と無線モジュールを搭載したArduino zero（生産終了済み）ベースのIoT向けボードだが、 Nano EveryはWifi Rev2と同じくAtmega4809を採用していて、安価で5V単電源な8ビットAVRボードだ。 Atmega4809はATmegaと名がついているが、アーキテクチャはXMEGAベースとなり、クラシックAVRとの間にレジスタレベルの互換性は無い。 https://blog.kemushicomputer.com/2018/08/megaavr0.html もちろん、ArduinoとしてはArduinoAPIのみで記述されたスケッチやライブラリは普通に動作するし、Nano Every用のボードオプションとして、I/Oレジスタ操作についてはAPIでエミュレーションするコンパイルオプション（328Pモード）がある。公式のMegaAVR0ボードはどれもブートローダーを使わず、オンボードデバッガで直接書き込みを行っている。ボードを観察してみると、プログラマ・USBCDCとしてATSAMD21が搭載されている（中央の四角いQFNパッケージ）MCU的にはnEDBG

【サボテン】太陽電池の結線

久しぶりにサボテン計画。忙しかったり投薬治療直前でだるかったりして、かなり放置していた。さぼてんも不機嫌そうだ。せっかくなので、園芸用の水受けに移す。関節痛で寝込んでる間に、エイプリルフール終わってましたね＾＾･･･。太陽電池の展開機構を想像したが、まずは太陽電池の結線を済ませよう。配線を綺麗にまとめたくていろいろ探していたら、千石電商でぴったりなものを見つけた。 LEDリング基板というらしい http://www.led-paradise.com/product/629? 本来はチップLEDをリング状にまとめる代物。イレギュラーな使い道だ。今度は小径のを買って、GX200のリングライトに仕立て上げよう。嬉しいことにフレーム径にジャストフィット。配線を綺麗にまとめられた。太陽電池の接続部。逆流防止用にショットキーダイオードを入れている。かなりスッキリ。蛍光灯下 500ルクスでの実験。 EDLCは10Fを使用。ちゃんと充電が行われている。といっても、とてもとてもゆっくりとだけれど･･･。

ATmega4809(megaAVR0)を試す

megaAVR 0という新しいAVRシリーズを試してみた｡小さいパッケージなのに､UARTが4本もあるのが気になったのがきっかけ｡登場すると噂の Arduino Uno Wifi rev2 にも採用されるらしい｡簡単にデータシートを眺めてみると､アーキテクチャはXmegaシリーズを簡素化し、動作電圧範囲を広げたもののようだ。 CPUの命令セットはAVRxtと新しくなっているが、Xmegaで拡張された一部の命令（DESやUSBで使われる命令）が削除されていて、基本的に今までのATmegaとほぼ同じだ。コンパイラからは、先に登場した新しいtinyAVR0, tinyAVR1シリーズと共にAVR8Xと呼ばれて区別されている。 CPU周りを見てみると､割り込みレベルなど､今までのクラシックなATmegaで足りないなと思っていたものがかなり強化されていた｡ ArduinoAPIを再実装するとしたら便利そうなペリフェラルもだいたい揃っている｡データシート P6 DMAは無いけれど､周辺機能にイベント駆動用の割り込みネットワークが張り巡らされているのがわかる｡できるだけCPUを介在させない使い方がいろいろ提案されているので、アプリケーションノートやマニュアルを読み込むことになる。ピックアップした特徴･データメモリ空間(64kB)に統合されたFlashROMとEEPROM ･RAM 6kB ROM 最大48kB (メモリ空間制限のため) ･デバッグ専用の端子 UPDIを搭載･優先度付きの割り込み(NMIと2レベル) ･ピン単位の割り込み（かなり複雑になった）･リセットコントローラ（ソフトウェアリセット用レジスタが実装され、リセット原因が何だったかもリセット後に読み出せるようになった）･豊富な16ビットタイマ(4809では5基）･16ビットリアルタイムカウンタ(RTC) ･豊富な非同期シリアル/同期シリアル(USART 4ch､SPI 1ch,TWI 1ch) ･内蔵クロックは最高20MHz(PLL)と32kHzの2種類。外部クロックは発振器と時計用水晶のみ･ADCは10bit 16ch ･内蔵VREF電圧が5種類と多い(0.55V,1.1V,1.5V.2.5V.4.3V

GPSアンテナをつくる

GPSアンテナを作ってみた｡ 1575MHzの波長は約19cmなので､半波長で9.5cmとなる｡ GHz帯とはいえ､結構長いものだなぁ｡セラミック等の誘電体がなければ､平面アンテナで真面目に半波長アンテナを作ろうとすると手のひらサイズの面積が必要になってしまう｡普通のダイポールだと指向性があるので､交差させてクロスダイポールにする｡屋外地上局のアマチュア衛星用アンテナの設計をそのまま縮小したもの｡水平パターンはややいびつ 92.2mmの真鍮の針金(Φ=0.5mmくらい)を2本用意して､42.3mmで90°に曲げる｡長さの同じ素子同士を並べて配置する｡ (全長が半波長より長い素子と短い素子が交差した状態) 片方をアンテナ信号線､もう片方をGNDにつなげば完成｡実際5分くらいでつくったけれど､果たしてどうだろうか｡今回は､道具箱に眠っていた表面実装タイプのMT3339系モジュールに取り付けた｡アンテナはもともと3x1.2mm程度のとても小さいチップアンテナで､ LNAが入っているけど感度が悪かったのでお蔵入りしていた代物｡最近の携帯機器はみなアンテナに厳しい｡さて･･･クロスダイポール版モジュールをPCでモニタしたウインドウ(左)と､QZ-Rader画面東側に建物遮蔽があるので､そちら側の衛星はSNが悪い｡とりあえず補足できた衛星数はシミュレーションされたものとほぼおなじだった｡アンテナの角度をいろいろ振って､逆さまにしてもロストすることはなかった｡セラミックのパッチアンテナレベルにはなったかな･･･｡簡単にできてそれなりに測位するけれど､携帯性は皆無になった｡あと､近接周波数の干渉を受けやすいかもしれない｡ GPSアンテナのDIY例としては､QFHアンテナもある｡ラジオゾンデなどで使われている例がある｡いつもお世話になっているQFHアンテナ計算シートのサイト https://www.jcoppens.com/ant/qfh/fotos_gps.en.php ヘリカルアンテナは加工精度の難易度が上がるので､今回はクロスダイポールにした｡ GNSSとなると､複数の周波数のために調整されているセラミックパッチアンテナが有利だと思う｡セラミックパッチア

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