《MIDI指令协议格式》.doc

用通用单片机制作MIDI键盘 作者：徐斌 MIDI是电子乐器的语言，随着MIDI的诞生，数字化电子乐器已经越来越多，MIDI的应用也越来越普遍，在电子乐队演奏，电子音乐制作等各个领域，发挥着越来越大的作用。随着计算机技术的发展，声卡已经成为普通计算机的标准设备，通过声卡的MIDI接口，可以连接各种各样的MIDI设备。连上专供输入的MIDI键盘，再配上相应的软件，计算机就可以完成电子琴的功能，甚至可以进行电子音乐的制作。由于 MIDI自身的特点，它形成的音乐易于进行后期制作，越来越为广大音乐工作者所喜爱，而MIDI键盘作为输入最有效的工具，也越来越普及。 有些计算机音序软件支持用电脑键盘模拟琴键，可通过计算机键盘将音符输入计算机，有爱好者就用电脑键盘的控制芯片改装玩具电子琴，将其并接在计算机键盘上，称之为电脑琴，但这种控制芯片本身并不是为演奏音乐开发的，单音演奏还可以，在多个按键压下时会出错。本文将介绍如何用通用单片机实现MIDI键盘功能，并改装各种电子琴，与计算机连接，从而实现通过MIDI接口，把电脑变成真正的，可支持复音的电子琴。 一 MIDI信号及声卡的MIDI接口 MIDI 是一种异步串行通讯协议，其传输速率为31.25 K baud (每秒31250位)，每个字节包括10 位，1个起始位，8个数据位，1个停止位，每个音符的开（或关）命令有3个字节，经计算，不到1mS即可传输一个音符的开关命令。MIDI的数据流是单向的，不进行应答，设备发送音乐信息时，不管接收设备的状态，而接收设备收到的信息，经校验正确的则执行，错误的就忽略——这样规定是由音乐本身的特点决定的，可以丢掉音符，但不能搞错节拍，实时性最优先。从物理层面上看，MIDI信号是电流传输的，5mA代表逻辑“0”，0mA代表逻辑“1”。MIDI设备连接时，必须将输出与另一设备的输入连接。 图1 典型的多个MIDI设备连接方式 　　计算机声卡的MIDI／GAME接口是１５针的D型连接器，其中与MIDI相关的有： 1 +5V +5 VDC 4 GND 地 12 MIDITXD MIDI 输出 15 MIDIRXD MIDI 输入 图 2 声卡上的 MIDI/GAME接口 二　 单片机如何产生MIDI信号 本节介绍如何用目前在国内处于最主流地位的５１系列单片机产生MIDI信号。实际上，这包含了两层意思　：１．如何产生符合　MIDI协议的串行数据。２．接口电路。 绝大多数５１系列单片机都有串行通讯控制器（UART）,配合合适的晶振，正确地设置UART的工作参数，就能够自动产生所需的串行数据。使用定时／计数器１（T/C1）作为波特率发生器。将串行口设置为方式１工作状态（１０位异步收发，波特率由定时器控制），使用６MHz晶振，T/C1设为自动装入８位计数器状态（TMOD置为2xH），SMOD＝1，TH=FFH，此时正好发生31.25K的串行通讯数据，适用于MIDI协议。 串口及定时／计数器初始化如下：（C语言例程，下同） void format(); 　{　TMOD=0x21;　　　　//T/C1工作于８位自动装入状态// TL1=0xff; TH1=0xff ; // T/C1常数，确定波特率// SCON=0x50 ; //设串口工作于方式１，// PCON=0x80 ; //相当于SMOD=1;// TR1=1; //T/C1开始计数// } MIDI协议中，每一次音符操作，命令包含３个字节，连续发送，依次为　“命令＋通道号”，“音符”，“力度”。命令的第一个字节的最高位为１，通道为０－１６，第二字节最高为位０，音符号为０－１２７，第三字节最高位为０，力度０－１２７。 发送一个音符命令：（参数　cc,kk,vv分别为“命令＋通道号”，“音符号”，“力度”） void send(uchar cc,kk,vv) { TR1=1; //开计数器// SBUF=cc; //写入寄存器// while(TI==0); //等待发送结束// TI=0; //清发送标志// 　　　SBUF=kk; while(TI==0); 　　　TI=0; 　　　SBUF=vv; while(TI==0); TI=0; TR1=0; } MIDI命令简表 命令代码 （cc） 命令说明 数据kk含义及说明 数据vv含义及说明 8+ 通道号 关闭音符