怎样使用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）项目的桂冠，但是一个简单的Arduino Uno（什么是Arduino的不同类型？）为该项目提供了足够的功能。

第一次使用Arduino吗？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。这意味着每条电缆可以支持16个彼此独立通信的设备。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。

控制更改和程序更改

MIDI消息有两种主要类型：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到127之间的值。通常使用CC消息。更改音量或音调等设置。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个220欧姆电阻器

2个10k欧姆电阻器

2个瞬时开关

连接线

面包板

MIDI电缆

MIDI设备或USB接口

构建计划

此项目将非常简单。当然，您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，但是可以将其转移到项目盒和焊接的连接器中，以提供可靠的解决方案。

CircuitAssembly

MIDI连接

按如下所示连接MIDI插槽：

MIDI针5到Arduino通过220欧姆电阻器传输（TX）1

MIDI引脚4到Arduino + 5V通过220欧姆电阻器

MIDI引脚2到Arduino接地

按钮连接

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欧姆电阻连接到Arduino接地

Arduino引脚（6或7）上的按钮

MIDI测试

现在所有的硬件都完成了，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 Tools》 Board 和 Tools》 Port 选择正确的电路板和端口》菜单）。

#include

#include

#include

#include

#include

MIDI_CREATE_INSTANCE（HardwareSerial，Serial， midiOut）; // create a MIDI object called midiOut

void 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

再次检查电路是否正确

使用MIDI电缆验证电路是否已连接到USB-MIDI接口

检查MIDI电缆是否已连接到输入

确保Arduino具备电源

为您的USB-MIDI接口安装正确的驱动程序

如果您仍然有问题，可能值得检查一下面包板。廉价板有时可能会非常不一致且质量低下–这是我在从事此项目时遇到的。

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。无需连接MIDI即可测试此部分。

const int buttonOne = 6; // assign button pin to variable

const int buttonTwo = 7; // assign button pin to variable

void 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 OneWorks！”或“ Button Two Works！”。

此示例中有一个重要说明-软件de -弹跳。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

#include

#include

#include

#include

const int buttonOne = 6; // assign button pin to variable

const int buttonTwo = 7; // assign button pin to variable

MIDI_CREATE_INSTANCE（HardwareSerial，Serial， midiOut）; // create a MIDI object called midiOut

void 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-您将无法使用具有MIDI输出的Serial.println（）。

如果要发送PC消息而不是CC，只需替换：

midiOut.sendControlChange（42，127，1）;

使用以下内容：

midiOut.sendProgramChange（value， channel）;

实际操作

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

您已经制作了一个MIDI控制器吗？

其中有一个自定义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。

责任编辑：wv