Embedded Drum Synth (Bateria Eletrônica Embarcada)

Disciplina: Sistemas Embarcados 2 – 2025/1

Autor: Breno Uliana de Angelo

Kit de Desenvolvimento: EFM32 Giant Gecko STK3700

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1. Sobre o Projeto

Este projeto consiste no desenvolvimento de uma bateria eletrônica utilizando o kit de desenvolvimento EFM32STK3700. O objetivo é criar um sistema embarcado capaz de reproduzir diversos ritmos musicais, combinando três sons de percussão diferentes em velocidades variadas.

Os sons utilizados são gerados a partir de arquivos de áudio no formato .wav e convertidos para arrays em C, que são então compilados e armazenados na memória do microcontrolador.

2. Funcionalidades

• Reprodução de Sons: O sistema utiliza amostras de áudio (.wav) para gerar os sons de percussão.
• Mixagem de Ritmos: Capacidade de misturar até três sons diferentes para criar ritmos complexos.
• Controle de Velocidade: Permite a alteração da velocidade (BPM - Batidas Por Minuto) dos ritmos.
• Saída de Áudio: O áudio é gerado através de uma das seguintes abordagens de hardware:
  1. DAC (Conversor Digital-Analógico): Utiliza o DAC integrado ao EFM32 para gerar um sinal de áudio analógico.
  2. PWM (Modulação por Largura de Pulso): Usa um temporizador para gerar um sinal PWM, que é então filtrado (filtro passa-baixas) para se obter o sinal analógico.
  3. I²S (Inter-IC Sound): Emprega o barramento I²S para enviar o áudio digital para um amplificador ou codec externo compatível.

⚠️ Atenção com o Hardware: A placa de desenvolvimento EFM32STK3700 não tolera tensões de entrada superiores a 3.3V. Todo hardware externo conectado deve respeitar este limite para evitar danos permanentes ao microcontrolador. Certifique-se de que as conexões de terra (GND) estão corretas.

3. Estrutura do Projeto

O projeto está organizado nos seguintes diretórios:

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├── Doxyfile              # Arquivo de configuração do Doxygen
├── Makefile              # Makefile principal do projeto
├── README.md             # Este arquivo
├── firmware/             # Drivers e código de baixo nível (ex: lcd.c, led.c)
├── main.c                # Arquivo principal da aplicação
├── scripts/              # Scripts para o computador host (ex: Wave2C)
├── sounds/               # Arquivos de som (.wav) e os arrays em C gerados
└── startup/              # Arquivos de inicialização do microcontrolador (CMSIS)

4. Como Compilar e Usar

Este projeto utiliza make para automatizar todas as tarefas de compilação, geração de arquivos e gravação no hardware.

Comandos Principais

• Compilar o Firmware:

  make build

  Para gerar o binário final (.bin), use make all.

• Converter Arquivos de Som: Este comando utiliza o script Wave2C para converter todos os arquivos .wav do diretório sounds/ para arquivos .c.

  make sounds

• Gerar a Documentação: Gera a documentação do código-fonte usando Doxygen. O resultado fica no diretório html/.

  make docs

• Gravar na Placa: Compila o projeto e grava o binário na memória flash do EFM32.

  make flash

• Limpar o Projeto: Remove todos os arquivos gerados durante a compilação (arquivos objeto, binários, documentação, etc.).

  make clean

5. Ferramentas

• Wave2C: Um programa utilitário que converte arquivos de áudio .wav em arrays C. Isso permite que os sons sejam facilmente incorporados ao firmware do microcontrolador. O código-fonte e o executável para o host estão no diretório scripts/.

6. Referências

• Visualização de Ritmos:
  • A different way to visualize rhythm - John Varney
  • 18 Rhythms you should know
• Exemplos de Ritmos:
  • Bossa Nova (Hi-hat) - Drum Groove
• Repositórios e Amostras de Som:
  • Repositório Original do Wave2C
  • Free Wave Samples (Sons de Bateria)