Różnice

Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.

--- projekty:arduinoadcshack [2025/05/07 12:37] – created administrator
+++ projekty:arduinoadcshack [2025/05/16 17:30] (aktualna) – administrator
@@ Linia 7: / Linia 7: @@
 {{ :projekty:wave_file_writer.py |}}
+====== Arduino: ArdunioADCs-Hack ======
+Proste rozwiązanie do przekształcania wygenerowanych przez Pythona fal do wartości PWM dla Arduino oraz konwertowania wartości wejścia analogowego Arduino na pliki WAV.
+{{./arduino.jpg?400|Arduino}}
+Arduino
+===== Spis treści: =====
+  - W jakich projektach możesz użyć tego narzędzia?
+  - Jakie są części tego narzędzia?
+  - Wyjaśnienie części narzędzi
+  - Jak korzystać z tego narzędzia?
+  - Lista rzeczy do zrobienia
+  - Wnioski
+==== Gdzie możesz użyć tego narzędzia? ====
+Stworzyłem ten zestaw narzędzi, ponieważ pomyślałem, że będzie to interesujące, aby rejestrować fale za pomocą wejść analogowych Arduino, a następnie używać np. Audacity do edytowania i inspekcji zarejestrowanej fali za pomocą np. FFT. Może być także używane do rejestrowania odczytów z czujnika, można zostawić Raspberry Pi z prostym skryptem PyFirmata, który będzie odczytywał wartości i zapisywał je do pliku tekstowego, a potem po dłuższym czasie możesz wrócić, skopiować plik, wprowadzić go do mojego skryptu, który go przekonwertuje, a następnie narysować go lub zapisać w pliku WAV.
+==== Części tego narzędzia. ====
+To narzędzie składa się z kilku części:
+  * values.txt - w tym pliku wklejasz wartości do wave_file_writer.py, powinny być w zakresie od -32768 do 32768
+  * input.txt - w tym pliku wklejasz lub zapisujesz wartości odczytane przez ADC Arduino, powinny być w zakresie od 0 do 1024
+  * pwm.txt - to plik, w którym umieszczasz wartości do translate_to_pwm.py, powinny być w zakresie od -1 do 1
+  * pwm.txt - to plik, w którym umieszczasz wartości do translate_to_pwm.py, powinny być w zakresie od -1 do 1
+  * wave_file_writer.py - ten skrypt służy, jak sama nazwa wskazuje, do zapisywania danych z values.txt do pliku .wav
+  * translate_to_pwm.py - ten skrypt konwertuje wartości z zakresu -1, 1 do zakresu 0, 255, które są wartościami dla wyjścia PWM Arduino
+  * trans_ard_wav.py - ten plik bierze wartości wejścia analogowego Arduino w zakresie od 0 do 1024 i konwertuje je na wartości 16-bitowego pliku .wav
+==== Wyjaśnienie części ====
+=== wave_file_writer.py ===
+cały kod skryptu
+<code python>
+import wave, struct, math, random, numpy
+text = open("./values.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+sampleRate = 44100.0
+duration = 100.0
+frequency = 440.0
+obj = wave.open('sound_writer.wav','w')
+obj.setnchannels(1) # mono
+obj.setsampwidth(2)
+obj.setframerate(sampleRate)
+audio=[]
+audio = string.splitlines()
+audio2 = []
+for i in audio:
+    audio2.append(int(i))
+print(audio2)
+for c in audio2:
+    data = struct.pack('<h', c)
+    obj.writeframesraw( data )
+obj.close()
+</code>
+<code python>
+text = open("./values.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+</code>
+  - Skrypt otwiera plik w bieżącym katalogu o nazwie values.txt
+  - Odczytuje zawartość pliku i przypisuje ją do zmiennej o nazwie //string//
+  - Zamyka plik o nazwie text
+<code python>
+sampleRate = 44100.0
+duration = 100.0
+frequency = 440.0
+</code>
+Tutaj przypisuję parametry pliku WAV
+<code python>
+obj = wave.open('sound_writer.wav','w')
+obj.setnchannels(1) # mono
+obj.setsampwidth(2)
+obj.setframerate(sampleRate)
+</code>
+  - Skrypt otwiera plik o nazwie sound_writer.wav z uprawnieniami do zapisu w nim i przypisuje go do zmiennej //obj//
+  - Określona jest liczba kanałów w pliku
+  - Określona jest długość pojedynczego próbki
+  - „Częstotliwość próbkowania” pliku audio jest określona i przypisana do zmiennej //sampleRate//
+<code python>
+audio=[]
+audio = string.splitlines()
+audio2 = []
+</code>
+  - Tworzymy listę //audio//
+  - Wywołujemy metodę splitlines() na zmiennej //string//, która dzieli ją na linie i przypisuje do zmiennej //audio//
+  - Tworzymy listę //audio2//
+<code python>
+for i in audio:
+    audio2.append(int(i))
+print(audio2)
+</code>
+  - Pętla for jest wywoływana na zmiennej //audio//
+  - Każdy element //i// jest konwertowany na liczbę całkowitą
+  - Następnie drukujemy zmienną //audio//
+<code python>
+for c in audio2:
+    data = struct.pack('<h', c)
+    obj.writeframesraw( data )
+obj.close()
+</code>
+  - Używamy pętli for do iterowania przez listę //audio2//
+  - Używamy funkcji struct.pack() do przypisania wartości do zmiennej //data//, która przygotowuje miejsce na zapis danych WAV
+  - Następnie zapisujemy ramki danych do naszego pustego obiektu o nazwie //data//
+  - Zamyka plik .wav
+= To cały mechanizm działania tego narzędzia. Może być używane do zapisywania czegokolwiek do pliku audio, o ile jest to w pliku values.txt i mieści się w zakresie +/- 32768 =
+=== translate_to_pwm.py ===
+cały kod skryptu
+<code python>
+import numpy as np
+text = open("./pwm.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+lines = string.splitlines()
+values = []
+result = []
+counter = 0
+for i in lines:
+    values.append(float(i))
+for i in values:
+    counter += 1
+    result.append(int(round(np.interp
+    (i,[-1,1],[0,255]),0)))
+print(result)
+</code>
+<code python>
+text = open("./pwm.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+lines = string.splitlines()
+values = []
+result = []
+counter = 0
+</code>
+  - Skrypt otwiera plik pwm.txt i zapisuje go w zmiennej //text//
+  - Plik przypisany do zmiennej //text// jest odczytywany i wynik zapisany w zmiennej //string//
+  - Następnie plik //text// jest zamykany
+  - Rozdzielamy zmienną //string// na linie
+  - Tworzymy listę //values//
+  - Tworzymy listę //result//
+  - Tworzymy zmienną //counter//
+<code python>
+for i in lines:
+    values.append(float(i))
+</code>
+W tej pętli przechodzimy przez wartości w liście //lines// i dodajemy je do listy //values//, po konwersji na typ float
+<code python>
+for i in values:
+    counter += 1
+    result.append(int(round(np.interp
+    (i,[-1,1],[0,255]),0)))
+print(result)
+</code>
+W tej pętli przechodzimy przez dane w liście //values//, dodajemy 1 do zmiennej //counter// (która nie jest używana), dodajemy wartość zmiennej //i// po jej zaokrągleniu (bez miejsc po przecinku) oraz interpolujemy ją z zakresu -1, 1 do zakresu 0, 255, a następnie drukujemy wynik ###### to wszystko, co powinieneś wiedzieć o tym narzędziu, może być używane do konwersji dowolnej wartości na wartość cyklu PWM. Poniżej znajduje się mały przykład, jak obliczyć wartości sinusoidalne do pliku pwm.txt, aby przekonwertować je na PWM
+<code python>
+Python 3.6.9 (default, Nov  7 2019, 10:44:02)
+[GCC 8.3.0] na linuxie
+Typ "help", "copyright", "credits" lub "license", aby uzyskać więcej informacji.
+>>> import math as mth
+>>> import numpy as np
+>>> range = np.arange(0,6.28,0.01)
+>>> result = []
+>>> for i in range:
+...     result.append(mth.sin(i))
+...
+>>> print(result)
+[0.0, 0.009999833334166664, 0.01999866669333308, 0.02999550020249566, 0.03998933418663416, 0.04997916927067833, 0.059964006479444595, 0.06994284733753277, 0.0799146939691727, 0.08987854919801104, 0.09983341664682815, 0.10977830083717481, 0.11971220728891936, 0.12963414261969486, 0.1395431146442365, 0.14943813247359922, 0.15931820661424598, 0.16918234906699603, 0.17902957342582418, 0.18885889497650057, 0.19866933079506122, 0.20845989984609956, 0.21822962308086932, 0.2279775235351884, 0.23770262642713458, 0.24740395925452294, 0.2570805518921551, 0.26673143668883115, 0.27635564856411376, 0.28595222510483553, 0.29552020666133955, 0.3050586364434435, # i tak dalej ... w nieskończoność ...
+</code>
+= Spróbuj eksperymentować z różnymi wartościami kroków (ostatnia wartość w funkcji np.arange()), np. 0.1; 0.5; 1. Zobacz, jak jakość fali zmieni się po interpolacji ich do zakresu +/- 32768 i zapisaniu ich za pomocą wave_file_writer.py do pliku =
+=== trans_ard_wav.py ===
+<code python>
+import numpy as np
+text = open("./input.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+lines = string.splitlines()
+values = []
+result = []
+counter = 0;
+for i in lines:
+    values.append(int(i))
+for i in values:
+    counter += 1
+    result.append(int(round(np.interp
+    (i,[0,1024],[-32768,32768]),0)))
+for i in result:
+    print(i)
+</code>
+<code python>
+text = open("./input.txt")
+string = text.read()
+text.close()
+lines = string.splitlines()
+values = []
+result = []
+counter = 0;
+</code>
+Dobrze, teraz sprawdźmy, co robi ten fragment kodu. Pierwsza linia otwiera plik, potem standardowo odczytujemy jego zawartość i zamykamy plik. Następnie pod zmienną „lines” przypisujemy tekst z pliku, ale jest on podzielony na oddzielne linie. Tworzymy kilka zmiennych, które będą przydatne później.
+<code python>
+for i in lines:
+    values.append(int(i))
+for i in values:
+    counter += 1
+    result.append(int(round(np.interp
+    (i,[0,1024],[-32768,32768]),0)))
+for i in result:
+    print(i)
+</code>
+Pierwsza pętla for odczytuje każdą wartość i konwertuje ją z typu str na int, następnie w kolejnej pętli dodajemy 1 do zmiennej „counter” (która nie jest używana), zaokrąglamy wartości (bez miejsc po przecinku) i interpolujemy je z zakresu 0,1024 na zakres 16-bitowego pliku audio. Ostatnia pętla for drukuje wynik każdej wartości w nowej linii, a po tym możemy przekierować wynik do innego pliku.
+=== Lista rzeczy do zrobienia ===
+  * ☒ przetłumaczenie z Pythona na cykl PWM
+  * ☒ przetłumaczenie z wejścia analogowego Arduino na plik WAV
+  * ☐ generowanie prostych fal w plikach .wav
+  * ☐ przetłumaczenie z wejścia analogowego Arduino na wykres matplotlib
+  * ☐ stworzenie GUI dla całego projektu
+  * ☐ stworzenie prostego generatora tonów .wav w oparciu o GUI/tekst
+  * ☐ konwerter ASCII na sygnał cyfrowy w formacie .wav i dla Arduino
+Jeśli masz pomysły na ciekawe ulepszenia tego projektu, skontaktuj się ze mną lub po prostu wyślij swoją zmianę.
+==== Wnioski ====
+Moim zdaniem to był interesujący projekt. Może nauczyć trochę o cyfrowym przetwarzaniu sygnałów .wav i trochę o Arduino. Jeśli masz trochę więcej wolnego czasu i chcesz obejrzeć filmy wyjaśniające podobne projekty do tego, odwiedź moją [[http://www.ostrowski.net.pl|stronę internetową]]

Kacper's Wiki

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Różnice

Narzędzia strony