USB MIDI - DMX bridge
- 1. USB MIDI - DMX bridge @toyoshim
- 4. DMX-512A ● 最大512chのデバイスをデイジーチェイン接続 ● 各チャンネル8-bitの値（0-255）で制御 - ch1で赤の明るさを256段階で制御、ch2は緑、など ● 250kbps差動非同期シルアル伝送 ● 全chデータを繰り返し送信し続けるプロトコル - 512chでは40fps程度が限界 - 最大ch数を減らすことで高fps化も可能 ● Amazonにて対応照明が数千円から入手可能
- 5. USB-MIDI ● ポート毎16ch、各ch128種類のノートを持つ - ポート（システム）全体の制御、チャンネル個別の制御 - さらにチャンネル内でノート別の制御もある ● 各種情報は基本7-bitの値（0-127）で制御 ● USB - FS(12Mbps) バルク転送 - LS(1.5Mbps) インタラプト転送も事実上動作(Win/Mac) - LSならV-USB/AVRを使って安価に自作可能
- 6. MIDI → DMXの対応を考える ● DMX 512chに対応するにはMIDI 16chは役不足 - MIDIノートに割り当てればDMX 128chがMIDI 1chに対応 - ノート毎の制御はノートオン・オフ、キープレッシャーの3種 - MIDIは7-bit、DMXは8-bit、残り1-bitは制御種別で対応 ● 制御方式の変換 - MIDIはイベント方式、DMXはフレームバッファ方式 - MIDIイベントで内部のDMX 512ch分のバッファ値を更新 - DMX送信側はバッファから常時データ送出
- 7. イメージ図 MIDI Ch.1 / Note 0 ON Velocity 127 DMX ch.1 DMX ch.2 Ch.1 / Note 2 ON Velocity 30 イベントが届くタイミン グで対応chのバッファ 値を更新 DMX 高fps対応のため、最大 chを128/256/384/512 から選べるようにする DMX ch.3 ・ ・ ・ DMX ch.512 MIDIノートをDMXのチャンネルに対応させる 全チャンネルのデータ を連続して繰り返し送 信し続ける
- 8. ハードウェア構成・資料 ● USB-MIDI (USB MIDI Devices) - 自作USBの定番AVR (TINY2313/150円) + V-USB - DMX側の電圧振幅を確保するためVcc=5Vで回路を組む ● DMX-512A (プロトコル資料) - ATMEGA88-20PU/170円 512Bバッファが用意でき、USARTがあれば何でも良い マイコン間はUSARTで接続 (DMX出力側と同じモード) - 74*04 (inverter): 差動信号用
- 9. ブロック図 物理層、論理層それぞれのプロトコル TINY2313 USB-MIDI USB LS インタラプト転送 MEGA88 raw MIDI 非同期 シリアル DMX 74*04 非同期 シリアル 250kpbs/パリティなし/Data 8-bits/Stop bit 2-bits DMX 差動非同期 シリアル
- 10. 回路図
- 13. MIDI to DMX 変換仕様 MIDI mapped DMX spec ● DMX 128/256/384/512モード変更 Ch.1-4に対してプログラムチェンジでモードを変更 例）Ch.1 プログラム1、Ch.2-4 プログラム0でDMX 128ch.モード プログラム番号に応じて有効になるイベントが切り替わる（演奏向け、DAW向け） ● ノートオフ / キープレッシャー ノート番号のDMX ch.にベロシティ×2の値をセット ● ノートオン ノート番号のDMX ch.にベロシティ×2+1の値をセット
- 14. さらなる改善点 ● シングルマイコン化 DMX側の物理層タイミングはUSARTモジュールに任せられる ので、割り込みを駆使すればMEGA88単体でUSBとDMXの両 方が安定駆動できそう ● Vcc=3.3V化（部品点数削減） EIA-485的には5V推奨みたいだけど+12Vから-7Vの間で0.2 Vの電位差が作れれば良いので3.3Vでも十分なはず ● FS バルク転送化（標準準拠）
- 15. FS バルク転送 vs LS インタラプト転送 ● FS バルク転送 - V-USBはソフトウェア制御の限界でLSモードのみサポート - PIC18F14K50/170円（今見つけた）を使えば解決？ ● LS インタラプト転送 - AVRマイコンを使いソフトウェア制御のみで自作可能 個人的には慣れた環境なので製作時トラブルも少ない - 超低スループット（オリジナルMIDI以下） - 仕様への非準拠