如何使用Arduino制作MIDI控制器

作为一个积累了许多乐器和杂音箱的音乐家，不起眼的Arduino是创建自定义MIDI控制器的理想工具。尽管树莓派（Raspberry Pi）可能已经赢得了物联网（IoT）的称号，但它在此项目上的功能已经足够。

首次使用Arduino？不用担心，在您完成该项目之前，我们已经阅读了完整的Arduino初学者指南。

什么是MIDI？

MIDI代表乐器数字接口。它概述了音乐设备相互通信的标准方法。如果您拥有电子键盘，则可能具有MIDI接口。尽管MIDI的实现涉及一些技术细节，但重要的是要记住MIDI不是音频！ MIDI数据是一组简单的指令（一个指令称为“消息"），另一台设备可以实现该指令来发出不同的声音或控制参数。

MIDI支持16个通道。这意味着每根电缆可以支持16个相互独立通信的设备。使用5针DIN电缆连接设备。 DIN代表“德国标准化协会"，并且只是连接器内部具有五个针脚的电缆。经常使用USB代替5针DIN，或者可以使用USB-MIDI接口。

MIDI消息主要有两种类型：控制更改和程序更改。

控制更改（CC）消息包含一个控制器号和一个介于0和127之间的值。CC消息通常用于更改设置，例如音量或音调。接受MIDI的设备应随附一本手册，说明默认情况下设置了哪些通道和消息以及如何更改它们（称为MIDI映射）。

程序更改（PC）消息比CC消息更简单。 PC消息由一个数字组成，用于更改设备上的预设或补丁。 PC消息有时被称为“补丁更改"。与CC消息类似，制造商应提供文档，概述特定消息会更改哪些预设。

您需要什么

  • Arduino
  • 5针DIN母插座
  • 2 x 220欧姆电阻
  • 2 x 10k欧姆电阻
  • 2 x瞬时开关
  • 连接线
  • 面包板
  • MIDI电缆
  • MIDI设备或USB接口

    • 构建计划

    该项目将非常简单。您当然可以添加更多按钮或硬件以满足您的需求。几乎任何Arduino都适用-此示例仅需要三个引脚。该项目包括两个用于控制程序的按钮，一个用于发送数据的MIDI端口以及一个用于接收消息的设备。此电路是在面包板上构建的，但是可以将其传输到项目框和焊接的连接器，以提供可靠的解决方案。

    电路组件

    为MIDI接线插座如下：

  • 通过220欧姆电阻将MIDI引脚5连接到Arduino Transmit（TX）1
  • 通过220欧姆电阻将MIDI引脚4连接到Arduino + 5V
  • 将MIDI引脚2连到Arduino地

    • 按钮通过更改Arduino“看到"的电阻来工作。 Arduino引脚通过一个10k欧姆的电阻器（“下拉"电阻器，确保该值保持较低），将开关直接接地（ LOW ）。按下按钮后，在没有电阻（ HIGH ）的情况下，电路看到的值将变为+ 5v。 Arduino可以使用 digitalRead（pin）命令检测到此更改。将按钮连接到Arduino数字输入/输出（I / O）上的引脚6和7。连接两个按钮：

  • 按钮的左侧到+ 5V
  • 按钮的右侧通过10k欧姆电阻
  • 按钮的右侧到Arduino接地引脚（6或7）

    • MIDI测试

    现在，所有硬件都已完成，现在该进行测试了。您将需要一个USB-MIDI接口（许多音频接口可以做到这一点）和MIDI电缆。面包板上连接的MIDI端口正在发送数据，因此它是输出。您的计算机正在接收数据，因此它是输入。该项目使用了47种效果出色的Arduino MIDI库v4.2。安装库之后，可以通过转到草图>包含库> MIDI 将其包含在代码中。

    您还需要一个程序来监视传入的MIDI数据：

  • 用于OS X的MIDI监视器
  • 用于Windows的MIDI-OX
  • KMidimon（用于Linux）

    • 将Arduino连接到计算机并上传以下测试代码（不要忘记从工具>板和工具>端口菜单中选择正确的板和端口）。

    #include <midi.h>#include <midi_defs.h>#include <midi_message.h>#include <midi_namespace.h>#include <midi_settings.h>MIDI_CREATE_INSTANCE(HardwareSerial,Serial, midiOut); // create a MIDI object called midiOutvoid setup() {  Serial.begin(31250); // setup serial for MIDI}void loop() {  midiOut.sendControlChange(56,127,1); // send a MIDI CC -- 56 = note, 127 = velocity, 1 = channel  delay(1000);  // wait 1 second  midiOut.sendProgramChange(12,1); // send a MIDI PC -- 12 = value, 1 = channel  delay(1000);  // wait 1 second}

    此代码将发送CC消息，等待1秒钟，发送PC消息，然后无限期等待1秒钟。如果一切正常，您应该会在MIDI监视器中看到一条消息。

    如果什么都没有发生，请不要惊慌！尝试进行故障排除：

  • 确保所有连接正确
  • 检查MIDI端口是否正确接线-外部边缘应有2个备用引脚
  • 检查电路是否正确
  • 验证电路是否已使用MIDI电缆连接到USB-MIDI接口
  • 检查您的MIDI电缆是否已连接到输入在USB-MIDI接口上
  • 确保Arduino具备电源
  • 为USB-MIDI接口安装正确的驱动程序

    • 如果您仍然遇到问题，可能值得检查一下面包板。廉价板有时可能会非常不稳定且质量低下–在我从事此项目时碰巧出现了这种情况。

    按钮测试

    现在是时候测试按钮是否正常工作了。上载以下测试代码。不需要连接MIDI即可测试该部分。

    const int buttonOne = 6; // assign button pin to variableconst int buttonTwo = 7; // assign button pin to variablevoid setup() {  Serial.begin(9600); // setup serial for text  pinMode(buttonOne,INPUT); // setup button as input  pinMode(buttonTwo,INPUT); // setup button as input}void loop() {    if(digitalRead(buttonOne) == HIGH) { // check button state    delay(10); // software de-bounce    if(digitalRead(buttonOne) == HIGH) { // check button state again      Serial.println("Button One Works!"); // log result      delay(250);     }  }    if(digitalRead(buttonTwo) == HIGH) { // check button state    delay(10); // software de-bounce    if(digitalRead(buttonTwo) == HIGH) { // check button state again      Serial.println("Button Two Works!"); // log result      delay(250);    }  }  }

    运行此代码（但保持USB电缆连接）并打开串行监视器（右上角>串行监视器） 。当您按下一个按钮时，根据所按下的按钮，您应该会看到“ Button One Works！"或“ Button Two Works！"。

    此示例中有一个重要的注意事项–该软件去弹。这是检查按钮与再次检查按钮之间的简单10毫秒（ms）延迟。这可以提高按钮按下的准确性，并有助于防止噪声触发Arduino。尽管建议这样做，但您不必这样做。

    创建控制器

    现在所有的东西都已经连接好并且可以正常工作了，现在该组装完整的控制器了。

    此示例将为每个按下的按钮发送不同的CC消息。我正在使用它来控制OS X上的Ableton Live 9.6。代码与上面的两个测试示例相似。

    #include <MIDI.h>#include <midi_Defs.h>#include <midi_Message.h>#include <midi_Namespace.h>#include <midi_Settings.h>const int buttonOne = 6; // assign button pin to variableconst int buttonTwo = 7; // assign button pin to variableMIDI_CREATE_INSTANCE(HardwareSerial,Serial, midiOut); // create a MIDI object called midiOutvoid setup() {  pinMode(buttonOne,INPUT); // setup button as input  pinMode(buttonTwo,INPUT); // setup button as input  Serial.begin(31250); // setup MIDI output}void loop() {  if(digitalRead(buttonOne) == HIGH) { // check button state    delay(10); // software de-bounce    if(digitalRead(buttonOne) == HIGH) { // check button state again      midiOut.sendControlChange(56,127,1); // send a MIDI CC -- 56 = note, 127 = velocity, 1 = channel      delay(250);     }  }   if(digitalRead(buttonTwo) == HIGH) { // check button state    delay(10); // software de-bounce    if(digitalRead(buttonTwo) == HIGH) { // check button state again      midiOut.sendControlChange(42,127,1); // send a MIDI CC -- 42 = note, 127 = velocity, 1 = channel      delay(250);    }  }}

    注意-您将无法使用 Serial.println（） 带有MIDI输出。
    如果要发送PC消息而不是CC，只需替换：

    midiOut.sendControlChange(42,127,1);

    使用：

    midiOut.sendProgramChange(value, channel);

    有效

    以下是作为Ableton Live（每种预算的最佳DJ软件）的控制器的演示。

    您是否制作了MIDI控制器？

    有一个自定义MIDI控制器的许多实际用途。您可以建造一个大型的脚踏控制单元，或者一个时尚的录音棚控制器。如果您有兴趣购买一个，这里是您可以购买的最好的USB MIDI控制器。

    图片来源：Keith Gentry通过Shutterstock.com

    标签: Arduino DJ软件 电子产品 MIDI