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DIY DSP PROCESSOR PROJECT

A DIY Audio Processor Development Project as a part of FreeDSP Project

FreeDSP Processor Boards

FreeDSP OCTAVIA

FreeDSP Catamaran A/B

  FreeDSP Classic SMD A/B plus II

FreeDSP Classic SMD A/B

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Optional  Boards

AUXADC POT Multiplexer POT MPX-6

FreeUSBi (SMD/ThroughHole hybrid version)

FreeDSP ADAT-IO-x4

Optional XLR Balance Output Board for FreeDSP Catamaran A/B (BAL OUT x4)

I²S Signal Monitor Board

Introduction

機械語（奇怪語？）に近いDSPのインストラクションを完璧にマスターした上で、パイプライイン処 理 による並列処理の最適化までをアタマの中で考えながらDSPのコードを書かなければないという古い固定観念が巣食ってから早30年が経過した今日では、DSP の処理能力も数千倍に向上しながらも消費電力は激減したので空冷ファンもヒートシンクもなしでOKな時代となり、部品の実装難易度は上がったものの当時な ら信 じられないくらい安 い費用でアマチュアでもプリント基板が作れるようになった。　何より大きく変わったと感じるのは十分に高い処理能力が得られるようになったた めに カリカリにチューンしなくても実用になるコードを吐く開発環境が手に入るようになった事で、それを知った時点で、久々にDSPでちょっと遊んでみたいと感じた のがきっかであった・・・

About This Project

なんと千円ちょっとで買える固定小数点DSPにデルタシグマ型の24bit相当のADCが 2ch と、 DACが4ch、さらにボリューム読み取り用の10bit ADCまで載ってて、開発環境はGUIで それこそ一行もコードを書かずに実用になるソフト開発ができるという、古い人間にとっては夢のようなAnalog Devices社のSigma DSPの事を知ってからは、この便利な時代まで生き長らえたメリットを享受すべく、何とかお小遣いレベルのコストで遊べないものだろうか？ としばし考えていました。　アナデバ純正の開発用リファレンスkitは２〜３万円もするし、何よりもネックに感じたのがデバッグやファームの書き込みで使 用するアダプター であるUSBiが 単体で購入(開発kitには付属)すると１万円近くもするので、少しでもお小遣いを減らしたくない身としては仮にDSP基板を安く作れたとしても、その何 倍も 書き込みツールがするのでは費用的に敷居が高く感じられて暫くそこで止まってしまいました。　そんなある日、FreeDSP コミュニティで開発されたFreeUSBiと いう互換アダプターがDIYできるという事を知り俄然やる気が出てきたので一気に設計してしまったのが、このFreeDSP SMD A/B Boardです。FreeeDSPコミュニティにも、これに近い構成のボードのデザインがあったのですが、自分の目的にはチト使いづらいと感じたのでDIYの精神に乗っ 取って、無いものは自分で作ってしまったのがこのボードでありプロジェクトという訳です。　開発は次のような日程で現在進行形です。

Project Histories

• [2019, Jan.2] Start Schematic Circuit Design
• [2019, Jan.14] Start PCB Design
• [2019, Jan.26] Order PCB to Elecrow
• [2019, Mar.5] PCB Delivered
• [2019, Mar.21] Start Hardware Evaluation
• [2019, Mar.27] Fixed Release version 0.3
• [2019, Apr.20] Released design version 0.4
• [2019, Apr.21] Ordered 2nd revision PCBA
• [2019, Apr.29] 2nd revision PCB Delivered from Elecrow
• ]2019, May.18] 2nd revision PCBA and PCB Delivered from Fusion PCB
• [2019, Jun.22] A DIY Audio Community will build 12 Boards for their own practice.
• [2019,Aug.26] Listed as "FREEDSP CLASSIC SMD A/B" at freedsp.cc
• [2020,Aug.23] Begin new project "FreeDSP Classic SMD A/B plus II"
• [2021, Mar.5] Fork FreeDSPx-ADAT-IO-x4c Project as a "CoolAudio ASSP device version Branch"
• [2021, Mar,7] "FreeDSP Classic SMD A/B plus-II" Listed at freedsp.cc
• [2021, Mar,8] Become a freedsp github member
• [2022, Jan.22] Add FreeDSP Catamaran A/B design  at FreeDSP GitHub
• ====Current Status is Here ====

Design Concept

最初に、どのような用途を想定しているのかについて説明します。　DSPなのでソフトを入れ替 えれ ば様々な応用が可能なのは理屈ですが、私の想定した用途は以下のようなものです。

• 2wayのパワードスピーカー等に組み込むスピーカープロセッサー
• 2way/4wayチャンネルデバイダー（帯域分割）
• 実験／測定用シグナルジェネレータや信号検出器
• 電子楽器もどきのサウンドエフェクト（効果音）発生器

これらで使用を想定している技術要素として

• MLSによる畳み込み補正
• HPF／LPFによる帯域濾過
• レベル／バンド可変できるるマルチコンプ／リミッター
• 非線形処理による楽器アンプのシミュレート
• 演算による波形生成
• ADCで取り込んだ信号の成分解析

などと、遊んでみたいテーマには事欠きませんが、まずは実行できるハードを造らないことには始 まり ません、何せ全てひとりで進めているので段階的にしか進めないもどかしさがありますが、以下のサブプロジェクトへのリンクと続きます。

Development Projects

Here are two FreeDSP related projects...

FreeDSP OCTAVIA Development Project

• FreeDSP OCTAVIA Project web page(DSPボードの日本語ページ）
  
  → Example Template Project の ページへ
  → Stereo Channel Divider Example Project のページへ
  → Electric Guitar Amplifier Simulator 真空管ギターアンプのシミュレー ションページへ
• FreeDSP OCTAVIA Git-Hub (ハードウェア設計情報公開のページ)

FreeDSP Catamaran A/B Hardware Development Project

• FreeDSP Catamaran A/B MainBoard (DSPボードのページ）
• Optional XLR Balanced Ouput Board (BAL OUT x4)) (XLRバランス出力基板オプションのページ）

FreeDSP Classic SMD A/B Hardware Development Project

• FreeDSP SMD A/B Circuit Design Page (回路設計編)
  
• FreeDSP SMD A/B PCB Design Page (基板設計編)
  
• FreeDSP SMD A/B ver 0.1 Board Building up page (ver0.1基板組み立て編)
  
• FreeDSP SMD A/B ver 0.4 Board Building up page (ver0.4基板組み立て編)
  
• FreeUSBi Building Page (書込みインタフェース編)
• 2way Stereo Crossover Divider Embedded Amplifier Project page (DSPチャンデバ内臓アンプ編)
• Triple DAC Expansion Board Development Project  (Under Construction/工事中 外部拡張用トリプルDAC基板編)
• 4way Stereo Crossover Divider Development page (Under Construction/工事中)
  

FreeDSP Classic SMD A/B Software Development Project

• Hands on SigmaStudio Development Tool (シグマスタジオ導入編)
• SigmaStudio Development Tips （シ グマ スタジオ応用編)
• Example1:  Master Volume Control (多 連ボリューム処理の例)
  
• Example2: 2way Stereo Crossover Channel Divider (2ウェイ・チャンネルデバイダーの例)
  
• Example3: 3way Stereo Crossover Channel Divider (3ウェイ・チャンネルデバイダーの例)
  
• Example4: Sweep Sine Signal / Noise Generator (信号生成処理の例)
  
• Example5: Dynamic Loudness / Multi-band Compressor (Under Construction/工事中)
  
• Example6: 4channel-Audio Matrix Decoder (マトリックス4チャンネルオーディオデコーダーの例)
• Example7：Harmonic Bass Enhancer （倍音付加タイプ低音エンハンサーの例）
• Example8: AutoEQ 2way Crossover Dividing Network （AutoEQエレメントを使った周波数特性補正機能付き2ウェイのチャンデバの例

FreeDSP Classic SMD A/B plus II Hardware Development Project

FreeDSP Classic SMD A/Bプ ロジェクトの続編として、DACとFreeUSBiを搭載した一体型の基板 FreeDSP Classic SMD A/B plus IIの開発を開始終 了しました。
日本在住の方で最初の試作基板の頒布に人柱として参加し てもいいよっという方がおられましたら、手作りアンプの会の掲 示板にて参加表明ください、あと若干名ですが人柱参加者を募っております。

（頒布は終了しました、ご協力ありがとうございました）

• FreeDSP Classic SMD A/B plus II  Circuit Design Page（回路設計編）
• FreeDSP Classic SMD A/B plus II  PCB Page（基板設計編）
• FreeDSP Classic SMD A/B plus II Board Building up Page（基板頒布/組立編）

Application Software Development Project for FreeDSP Classic SMD A/B plus II

• Example1: 3way Stereo Crossover Channel Divider (3ウェイ用チャンネルデバイダーの例)
• Exampe2: 2.1ch (3D) Subwoofer + 2way Stereo Crossover Channel Divider (3D方式2ウェイ用チャンネルデバイダーの例)

FreeDSP Catamaran A/B  Development Project

ADAU1701のADCを差動で使ったら思いのほか高性能だったので、感動した勢いで開発してし まったDSPボード。　こだわりの機能や回路が満載のデュアルモノ構成の4wayDSPクロスオーバーデバイダー向け、左右のチャンネル間はTMD形式のデー ターリンクで受け渡しが可能。RCAピン端子を使いながらも差動入力であり、出力も差動出力回路を搭載しているので、RCAピンケーブルで多数のパワーアンプ を使用する場合でも許容できるグランド電位差が大きくXLRバランス入力を持たないパワー・アンプでもGNDループノイズが生じにくい特殊な出力回路を考案し ました。　どうしてもXLRケーブルで繋ぎたいという方むけにオプションでXLRバランンス出力ボードも設計しました。

FreeDSP Catamaran A/B Hardware  Development

• FreeDSP Catamaran A/B Hardware Development Page
• FreeDSP Catamaran Optional XLR Balanced Output Board  (BAL OUT x4) Page

FreeDSP Catamaran A/B Application Development Page

• Stereo 4way 48dB/oct, 24dB/oct.  Channel Divider Page
• 3D Subwoofer + 3way Stereo System Channel Divider page

FreeDSP ADAT-IO-x4 Hardware Development project

FreeDSP基板のI2S出力を4系統束ねて一本のTOS-LINKケーブルで伝送するというイ ンタフェース基板です。44.1kHzまたは48kHzサンプリングの音声を23bit精度で8chと、1ビットの制御ロジック信号を伝送することができま す。　このプロジェクトはFreeDSPのADAT-IO-x6のプロジェクトにプルリクエストしたところ本家プロジェクトと置き換わるメインライン扱いにな りました。

引続き更新中です

→ (ReLoad)再ロード