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![Taiko Drum Controller](./images/banner-taiko.png)

# Taiko Drum Controller - Arduino (ATmega32U4/ESP32)

开源硬件程序，帮助你制作自己的太鼓达人PC控制器。

## 关于本项目

本项目旨在帮助你在家制作自己的硬件太鼓。

**该程序仅供个人和非商业用途。**

## 你需要准备

1. 一个Arduino Micro/Leonardo (ATmega32U4) 板或一个Arduino Nano ESP (ESP32) 板。
   
   大多数ATmega32U4板都可以工作，但你需要验证它们是否支持键盘模拟；像Arduino Uno这样的ATmega328P板则不行。
   
   强烈推荐使用ESP32，因为它比ATmega32U4强大得多。该项目使用了ESP32-WROOM-32板。

2. 4个压电传感器。
   
3. 8个100kΩ电阻。
   
4. （可选）4个桥式整流器芯片，比如[DB107](https://www.diodes.com/assets/Datasheets/products_inactive_data/ds21211_R5.pdf)（详见附加说明部分）。

5. （可选）一些红色和蓝色的LED灯。
   
6. 必要的电子组件（面包板、LED灯、跳线等）。
   
7. 木板和切割工具（仅在你需要从头开始制作实体太鼓时使用）。如果你有市售太鼓或大力鼓Lv.5，可以直接使用。

## 制作控制器的步骤

1. 制作鼓，并将4个压电传感器牢固地粘贴在鼓上。参考图片以了解传感器的首选位置。
   
   ![传感器设置](./images/piezo_locations.png)

2. 按照以下方案将压电传感器和其他组件连接到控制器（压电传感器的极性无关紧要）;

   以下方案适用于Arduino Micro板。如果你使用不同的板，请参考其文档了解连接信息。
   
   ![控制器方案](./images/scheme.png)

   如果你选择添加桥式整流器，请使用以下方案：
   
   ![带桥式整流器的控制器方案](./images/scheme_bridge.png)

3. 将固件刷写到板上。
   
   你可能需要微调一些参数，如`SAMPLE_CACHE_LENGTH`、`HIT_THRES`、`RESET_THRES`和`sensitivity`。详见下一节。

4. 玩得开心！

## 调整参数

1. 击打和重置阈值
   
   设置`DEBUG 1`（这会禁用键盘输出并从串行端口发送信号值），刷写固件，在鼓的4个区域之一上滚动，然后从串行监视器的输出中查看图表。击打阈值应低于你在鼓上的最重击打，重置阈值应高于连续击打之间的低谷。重置值也应低于击打值。
   
   为剩下的3个区域重复此过程，并找到适合所有区域的最佳值。

   ![设置击打和重置值](./images/tune_hit_reset.png)

2. 采样长度
   
   为了最大化运行速度，`cache.h`库已优化为支持2的幂次方窗口大小的`SAMPLE_CACHE_LENGTH`。这意味着2、8、16、32等。实际上，对于Arduino来说16是最佳值，但如果你有一个能以至少4000Hz或更高速度采样输入的强大微控制器，你可以将值改为32，以获得更平滑（换句话说，更少噪声）的曲线。

3. 灵敏度
   
   并非所有压电传感器都是相同的，由于安装错误，4个传感器捕获的信号可能有显著差异。灵敏度值是用来规范这些差异的乘数。在以下示例中，右边的don区域产生的值比其余3个区域高得多，所以你可以调整`sensitivity`为`{1.0, 1.0, 0.5, 1.0}`来解决这个问题。

   ![设置灵敏度值](./images/tune_sensitivities.png)

   请注意，传感器的安装非常关键。你应该确保传感器牢固地贴在木头上，并且位置适当。

## 附加说明

1. 为什么使用桥式整流器

   如果不对压电传感器的电压进行偏置，它们的输出电压范围约为-5V到+5V。然而，模拟输入的ADC只接受正电压值（ESP32为0-3.3V，ATmega32U4为0-5V）。当它们接收到负电压时，通常会被简单地截断为0。
   
   对于普通的电子鼓来说，这通常没问题，因为我们只是失去了一半的输入能量，而这并不影响我们计算击打时间的方式。但是对于*太鼓*鼓来说，特别是像ATmega32U4这样的慢处理器，可能会造成问题。
   
   在太鼓鼓中，所有4个振动部件都连接在一起，这意味着如果你击打左边的don，处理器也会接收到左边的kat、右边的don和右边的kat的信号。如果左边的don压电传感器一开始就产生负电压，并被ADC截断，它将导致约3到4毫秒的轻微“延迟”，处理器可能会错误地将这次击打视为右边的don、左边的kat甚至右边的kat，取决于哪个发送了最高的正值。

   使用桥式整流器，所有负值都转换为正值。换句话说，就像`abs()`函数，确保我们不会丢失任何负电压。

   ![为什么使用桥式整流器](./images/bridge_signal.png)