音源とオーディオの電子工作（予定）

2016年8月6日土曜日

夏コミ（C90）参加します。

8月14日（日） ”ｇ”－０３ａ「PNPNMS」です。

今回は師匠のtozさんと隣のブースで、おそらくDAISOで売ってるおもちゃのピアノを改造する本を合同で出す予定です。

Nucleo F401REのMorpho HeaderでaitendoのSPI Graphic LCDのCH12864F-SPIを使ってみる。

「aitendoのFSTN液晶モジュール（SPI） [CH12864F-SPI]をNucleo F401RE(mbed)で動かす。」でNucleo F401REのAruduino互換ヘッダを使って動作させてみたが、NucleoのMorpho Headerでもやってみた。

Morphoというのはモルフォ蝶という蝶の一種らしい。Arduino Headerの横に蝶の様にハネを広げているということなのだろうか。画像を検索するとなかなか綺麗な蝶だ。

same as Arduino header

NucleoのMorpho Headerの2列のうち内側は基本的にArduino Headerとつながっている。ヘッダのオス／メスが違う。

配線図

ファームウェア
https://developer.mbed.org/users/ryood/code/CH12864F-SPI_Test/

Morpho Headerにつないでも表示できた。

SPI2

Nucleo F401REにはSPIのHWが3個あって、2番目を使ってみた。

配線図

ファームウェア
https://developer.mbed.org/users/ryood/code/CH12864F-SPI2_Test/

こちらは半分ずれて表示されてしまった。オシロで信号を確認するとSPIのSCK、MOSI、CS、LCDコントロール制御用のa0はそれっぽい波形が出ているので制御コマンドがらみかもしれない。

メモ：

SPI1では正常表示されてSPI2ではダメ。

表示バッファが2枚あって順番が逆とかかな。

作成中のベース・マシンでは音源系にSPIを使っているので、シーケンス打ち込み用のLCDはSPI2を使いたい。

2016年8月3日水曜日

RaspPi3(ARM Cortex-A53)とNucleo-F401RE(Cortex-M4)の浮動小数点演算比較

Raspberry PiはCortex Aなので、その実力を見るために以前やったサイン波テーブルの生成をやってみた。

gen_sine_table.c

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h>

#define M_PI_f     (3.1415926f) /* pi float */
#define TABLE_LENGTH  (8192)

uint8_t waveTable_0[TABLE_LENGTH];

void genSineTable_double(uint8_t *table, int length)
{
    int i;

    int16_t v;
    int8_t* p8;
    for (i = 0; i < length / 2; i++) {
        v = (int16_t)(sin(2.0 * M_PI * i * 2 / length) * 32767);
        p8 = (int8_t *)&v;
        table[i*2] = *(p8+1);
        table[i*2+1] = *p8;
    }
}

void genSineTable_float(uint8_t *table, int length)
{
    int i;
    int16_t v;
    int8_t* p8;
    for (i = 0; i < length / 2; i++) {
        v = (int16_t)(sinf(2.0f * M_PI_f * i * 2 / length) * 32767);
        p8 = (int8_t *)&v;
        table[i*2] = *(p8+1);
        table[i*2+1] = *p8;
    }
}

int main()
{
    clock_t start;

    printf("CLOCKS_PER_SEC: %ld\n", CLOCKS_PER_SEC); 

    // 単精度浮動小数点演算 (with FPU)
    printf("start float: TABLE_SIZE:%d\r\n", TABLE_LENGTH);
    start = clock();
    genSineTable_float(waveTable_0, TABLE_LENGTH);
    printf("%d\r\n", clock() - start);

    // 倍精度浮動小数点演算
    printf("start double: TABLE_SIZE:%d\r\n", TABLE_LENGTH);
    start = clock();
    genSineTable_double(waveTable_0, TABLE_LENGTH);
    printf("%d\r\n", clock() - start);
}

pi@raspberrypi:~ $ gcc -o gen_sine_table -lm gen_sine_table.c

速度を上げる工夫は何もしていない。前回とほぼおなじプログラムをgccでコンパイルしただけ。バイトの入れ替えは__REV()関数を使ったほうが早そうだが、前回と同じく1byteずつ入れ替えた。

Linux上で動かしているので割り込みやらなんやらの影響（？）で実行するごとに値が変わる。適当に見繕って表にしてみた。

TABLE_LENGTH	RasPi3 float (us)	RasPi3 double (us)	Nucleo float (us)	RasPi3 float vs Nucleo float(us)
512	160	342	372	2.325
1024	273	454	743	2.721611722
2048	455	730	1486	3.265934066
4096	897	1378	2972	3.313266444
8192	1621	2691	5943	3.666255398

Nucleo F401は84MHz駆動で、RasPi3は1.2GHz駆動なのでもっと差がでても良さそうだが、いろいろなオーバーヘッドがあるのだろう。

8192バイトのサイン・テーブルをdouble型で生成しても3ms以下なので、ファンクションジェネレータとして使った場合、ロータリーエンコーダーをガチャガチャ回したタイミングで毎回波形テーブルを作ってもストレスは少なそうだ。専用機にしてしまうのはもったいないけど。

まじめにやるならスレッドの優先順位を上げたり、HWを使ったりとかいろいろ方法がありそう。

メモ：

Webを眺めていると、GPGPUで行列演算をされている方がいた。http://qiita.com/9_ties/items/15ab7fa198991a61a3a9

ARMのAとMはよく見るが、Rはあんまり見ない。どのへんで使われてるんだろう。

Raspberry Pi Zero($5 PC)なら安いし消費電力も小さいようなので、いろいろ使えるかな～。早く手軽に入手出来るようにならないかな。

製作モジュール一覧