restructures audio, begins voicing
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607
quantum/audio/audio.c
Normal file
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@ -0,0 +1,607 @@
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#include <stdio.h>
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#include <string.h>
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#include <math.h>
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#include <avr/pgmspace.h>
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
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#include "print.h"
|
||||
#include "audio.h"
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||||
#include "keymap_common.h"
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#include "eeconfig.h"
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#ifdef VIBRATO_ENABLE
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#include "vibrato_lut.h"
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#endif
|
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#define PI 3.14159265
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||||
#define CPU_PRESCALER 8
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#ifdef PWM_AUDIO
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#include "wave.h"
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#define SAMPLE_DIVIDER 39
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#define SAMPLE_RATE (2000000.0/SAMPLE_DIVIDER/2048)
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||||
// Resistor value of 1/ (2 * PI * 10nF * (2000000 hertz / SAMPLE_DIVIDER / 10)) for 10nF cap
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||||
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||||
float places[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
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||||
uint16_t place_int = 0;
|
||||
bool repeat = true;
|
||||
#endif
|
||||
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||||
void delay_us(int count) {
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||||
while(count--) {
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||||
_delay_us(1);
|
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}
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}
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||||
int voices = 0;
|
||||
int voice_place = 0;
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float frequency = 0;
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||||
int volume = 0;
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||||
long position = 0;
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||||
float frequencies[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
|
||||
int volumes[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
|
||||
bool sliding = false;
|
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||||
int max = 0xFF;
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||||
float sum = 0;
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||||
float place = 0;
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uint8_t * sample;
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||||
uint16_t sample_length = 0;
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||||
// float freq = 0;
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||||
bool notes = false;
|
||||
bool note = false;
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||||
float note_frequency = 0;
|
||||
float note_length = 0;
|
||||
float note_tempo = TEMPO_DEFAULT;
|
||||
float note_timbre = TIMBRE_DEFAULT;
|
||||
uint16_t note_position = 0;
|
||||
float (* notes_pointer)[][2];
|
||||
uint16_t notes_count;
|
||||
bool notes_repeat;
|
||||
float notes_rest;
|
||||
bool note_resting = false;
|
||||
|
||||
uint8_t current_note = 0;
|
||||
uint8_t rest_counter = 0;
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
float vibrato_counter = 0;
|
||||
float vibrato_strength = .5;
|
||||
float vibrato_rate = 0.125;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
float polyphony_rate = 0;
|
||||
|
||||
bool inited = false;
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||||
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||||
audio_config_t audio_config;
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||||
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||||
uint16_t envelope_index = 0;
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||||
void audio_toggle(void) {
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||||
audio_config.enable ^= 1;
|
||||
eeconfig_write_audio(audio_config.raw);
|
||||
}
|
||||
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||||
void audio_on(void) {
|
||||
audio_config.enable = 1;
|
||||
eeconfig_write_audio(audio_config.raw);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void audio_off(void) {
|
||||
audio_config.enable = 0;
|
||||
eeconfig_write_audio(audio_config.raw);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
// Vibrato rate functions
|
||||
|
||||
void set_vibrato_rate(float rate) {
|
||||
vibrato_rate = rate;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void increase_vibrato_rate(float change) {
|
||||
vibrato_rate *= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void decrease_vibrato_rate(float change) {
|
||||
vibrato_rate /= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_STRENGTH_ENABLE
|
||||
|
||||
void set_vibrato_strength(float strength) {
|
||||
vibrato_strength = strength;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void increase_vibrato_strength(float change) {
|
||||
vibrato_strength *= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void decrease_vibrato_strength(float change) {
|
||||
vibrato_strength /= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
// Polyphony functions
|
||||
|
||||
void set_polyphony_rate(float rate) {
|
||||
polyphony_rate = rate;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void enable_polyphony() {
|
||||
polyphony_rate = 5;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void disable_polyphony() {
|
||||
polyphony_rate = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void increase_polyphony_rate(float change) {
|
||||
polyphony_rate *= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void decrease_polyphony_rate(float change) {
|
||||
polyphony_rate /= change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Timbre function
|
||||
|
||||
void set_timbre(float timbre) {
|
||||
note_timbre = timbre;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Tempo functions
|
||||
|
||||
void set_tempo(float tempo) {
|
||||
note_tempo = tempo;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void decrease_tempo(uint8_t tempo_change) {
|
||||
note_tempo += (float) tempo_change;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void increase_tempo(uint8_t tempo_change) {
|
||||
if (note_tempo - (float) tempo_change < 10) {
|
||||
note_tempo = 10;
|
||||
} else {
|
||||
note_tempo -= (float) tempo_change;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void audio_init() {
|
||||
|
||||
/* check signature */
|
||||
if (!eeconfig_is_enabled()) {
|
||||
eeconfig_init();
|
||||
}
|
||||
audio_config.raw = eeconfig_read_audio();
|
||||
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
PLLFRQ = _BV(PDIV2);
|
||||
PLLCSR = _BV(PLLE);
|
||||
while(!(PLLCSR & _BV(PLOCK)));
|
||||
PLLFRQ |= _BV(PLLTM0); /* PCK 48MHz */
|
||||
|
||||
/* Init a fast PWM on Timer4 */
|
||||
TCCR4A = _BV(COM4A0) | _BV(PWM4A); /* Clear OC4A on Compare Match */
|
||||
TCCR4B = _BV(CS40); /* No prescaling => f = PCK/256 = 187500Hz */
|
||||
OCR4A = 0;
|
||||
|
||||
/* Enable the OC4A output */
|
||||
DDRC |= _BV(PORTC6);
|
||||
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A); // Turn off 3A interputs
|
||||
|
||||
TCCR3A = 0x0; // Options not needed
|
||||
TCCR3B = _BV(CS31) | _BV(CS30) | _BV(WGM32); // 64th prescaling and CTC
|
||||
OCR3A = SAMPLE_DIVIDER - 1; // Correct count/compare, related to sample playback
|
||||
#else
|
||||
DDRC |= _BV(PORTC6);
|
||||
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A); // Turn off 3A interputs
|
||||
|
||||
TCCR3A = (0 << COM3A1) | (0 << COM3A0) | (1 << WGM31) | (0 << WGM30);
|
||||
TCCR3B = (1 << WGM33) | (1 << WGM32) | (0 << CS32) | (1 << CS31) | (0 << CS30);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
inited = true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void stop_all_notes() {
|
||||
if (!inited) {
|
||||
audio_init();
|
||||
}
|
||||
voices = 0;
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
#else
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
TCCR3A &= ~_BV(COM3A1);
|
||||
#endif
|
||||
notes = false;
|
||||
note = false;
|
||||
frequency = 0;
|
||||
volume = 0;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < 8; i++) {
|
||||
frequencies[i] = 0;
|
||||
volumes[i] = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void stop_note(float freq) {
|
||||
if (note) {
|
||||
if (!inited) {
|
||||
audio_init();
|
||||
}
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
freq = freq / SAMPLE_RATE;
|
||||
#endif
|
||||
for (int i = 7; i >= 0; i--) {
|
||||
if (frequencies[i] == freq) {
|
||||
frequencies[i] = 0;
|
||||
volumes[i] = 0;
|
||||
for (int j = i; (j < 7); j++) {
|
||||
frequencies[j] = frequencies[j+1];
|
||||
frequencies[j+1] = 0;
|
||||
volumes[j] = volumes[j+1];
|
||||
volumes[j+1] = 0;
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
voices--;
|
||||
if (voices < 0)
|
||||
voices = 0;
|
||||
if (voice_place >= voices) {
|
||||
voice_place = 0;
|
||||
}
|
||||
if (voices == 0) {
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
#else
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
TCCR3A &= ~_BV(COM3A1);
|
||||
#endif
|
||||
frequency = 0;
|
||||
volume = 0;
|
||||
note = false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
|
||||
float mod(float a, int b)
|
||||
{
|
||||
float r = fmod(a, b);
|
||||
return r < 0 ? r + b : r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
float vibrato(float average_freq) {
|
||||
#ifdef VIBRATO_STRENGTH_ENABLE
|
||||
float vibrated_freq = average_freq * pow(VIBRATO_LUT[(int)vibrato_counter], vibrato_strength);
|
||||
#else
|
||||
float vibrated_freq = average_freq * VIBRATO_LUT[(int)vibrato_counter];
|
||||
#endif
|
||||
vibrato_counter = mod((vibrato_counter + vibrato_rate * (1.0 + 440.0/average_freq)), VIBRATO_LUT_LENGTH);
|
||||
return vibrated_freq;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
ISR(TIMER3_COMPA_vect) {
|
||||
if (note) {
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
if (voices == 1) {
|
||||
// SINE
|
||||
OCR4A = pgm_read_byte(&sinewave[(uint16_t)place]) >> 2;
|
||||
|
||||
// SQUARE
|
||||
// if (((int)place) >= 1024){
|
||||
// OCR4A = 0xFF >> 2;
|
||||
// } else {
|
||||
// OCR4A = 0x00;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
// SAWTOOTH
|
||||
// OCR4A = (int)place / 4;
|
||||
|
||||
// TRIANGLE
|
||||
// if (((int)place) >= 1024) {
|
||||
// OCR4A = (int)place / 2;
|
||||
// } else {
|
||||
// OCR4A = 2048 - (int)place / 2;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
place += frequency;
|
||||
|
||||
if (place >= SINE_LENGTH)
|
||||
place -= SINE_LENGTH;
|
||||
|
||||
} else {
|
||||
int sum = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < voices; i++) {
|
||||
// SINE
|
||||
sum += pgm_read_byte(&sinewave[(uint16_t)places[i]]) >> 2;
|
||||
|
||||
// SQUARE
|
||||
// if (((int)places[i]) >= 1024){
|
||||
// sum += 0xFF >> 2;
|
||||
// } else {
|
||||
// sum += 0x00;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
places[i] += frequencies[i];
|
||||
|
||||
if (places[i] >= SINE_LENGTH)
|
||||
places[i] -= SINE_LENGTH;
|
||||
}
|
||||
OCR4A = sum;
|
||||
}
|
||||
#else
|
||||
if (voices > 0) {
|
||||
float freq;
|
||||
if (polyphony_rate > 0) {
|
||||
if (voices > 1) {
|
||||
voice_place %= voices;
|
||||
if (place++ > (frequencies[voice_place] / polyphony_rate / CPU_PRESCALER)) {
|
||||
voice_place = (voice_place + 1) % voices;
|
||||
place = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
if (vibrato_strength > 0) {
|
||||
freq = vibrato(frequencies[voice_place]);
|
||||
} else {
|
||||
#else
|
||||
{
|
||||
#endif
|
||||
freq = frequencies[voice_place];
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
if (frequency != 0 && frequency < frequencies[voices - 1] && frequency < frequencies[voices - 1] * pow(2, -440/frequencies[voices - 1]/12/2)) {
|
||||
frequency = frequency * pow(2, 440/frequency/12/2);
|
||||
} else if (frequency != 0 && frequency > frequencies[voices - 1] && frequency > frequencies[voices - 1] * pow(2, 440/frequencies[voices - 1]/12/2)) {
|
||||
frequency = frequency * pow(2, -440/frequency/12/2);
|
||||
} else {
|
||||
frequency = frequencies[voices - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
if (vibrato_strength > 0) {
|
||||
freq = vibrato(frequency);
|
||||
} else {
|
||||
#else
|
||||
{
|
||||
#endif
|
||||
freq = frequency;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (envelope_index < 65535) {
|
||||
envelope_index++;
|
||||
}
|
||||
freq = voice_envelope(freq);
|
||||
|
||||
if (freq < 30.517578125)
|
||||
freq = 30.52;
|
||||
ICR3 = (int)(((double)F_CPU) / (freq * CPU_PRESCALER)); // Set max to the period
|
||||
OCR3A = (int)((((double)F_CPU) / (freq * CPU_PRESCALER)) * note_timbre); // Set compare to half the period
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
// SAMPLE
|
||||
// OCR4A = pgm_read_byte(&sample[(uint16_t)place_int]);
|
||||
|
||||
// place_int++;
|
||||
|
||||
// if (place_int >= sample_length)
|
||||
// if (repeat)
|
||||
// place_int -= sample_length;
|
||||
// else
|
||||
// TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
|
||||
|
||||
if (notes) {
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
OCR4A = pgm_read_byte(&sinewave[(uint16_t)place]) >> 0;
|
||||
|
||||
place += note_frequency;
|
||||
if (place >= SINE_LENGTH)
|
||||
place -= SINE_LENGTH;
|
||||
#else
|
||||
if (note_frequency > 0) {
|
||||
float freq;
|
||||
|
||||
#ifdef VIBRATO_ENABLE
|
||||
if (vibrato_strength > 0) {
|
||||
freq = vibrato(note_frequency);
|
||||
} else {
|
||||
#else
|
||||
{
|
||||
#endif
|
||||
freq = note_frequency;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (envelope_index < 65535) {
|
||||
envelope_index++;
|
||||
}
|
||||
freq = voice_envelope(freq);
|
||||
|
||||
ICR3 = (int)(((double)F_CPU) / (freq * CPU_PRESCALER)); // Set max to the period
|
||||
OCR3A = (int)((((double)F_CPU) / (freq * CPU_PRESCALER)) * note_timbre); // Set compare to half the period
|
||||
} else {
|
||||
ICR3 = 0;
|
||||
OCR3A = 0;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
|
||||
note_position++;
|
||||
bool end_of_note = false;
|
||||
if (ICR3 > 0)
|
||||
end_of_note = (note_position >= (note_length / ICR3 * 0xFFFF));
|
||||
else
|
||||
end_of_note = (note_position >= (note_length * 0x7FF));
|
||||
if (end_of_note) {
|
||||
current_note++;
|
||||
if (current_note >= notes_count) {
|
||||
if (notes_repeat) {
|
||||
current_note = 0;
|
||||
} else {
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
#else
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
TCCR3A &= ~_BV(COM3A1);
|
||||
#endif
|
||||
notes = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (!note_resting && (notes_rest > 0)) {
|
||||
note_resting = true;
|
||||
note_frequency = 0;
|
||||
note_length = notes_rest;
|
||||
current_note--;
|
||||
} else {
|
||||
note_resting = false;
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
note_frequency = (*notes_pointer)[current_note][0] / SAMPLE_RATE;
|
||||
note_length = (*notes_pointer)[current_note][1] * (note_tempo / 100);
|
||||
#else
|
||||
envelope_index = 0;
|
||||
note_frequency = (*notes_pointer)[current_note][0];
|
||||
note_length = ((*notes_pointer)[current_note][1] / 4) * (note_tempo / 100);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
note_position = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (!audio_config.enable) {
|
||||
notes = false;
|
||||
note = false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void play_note(float freq, int vol) {
|
||||
|
||||
if (!inited) {
|
||||
audio_init();
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (audio_config.enable && voices < 8) {
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
// Cancel notes if notes are playing
|
||||
if (notes)
|
||||
stop_all_notes();
|
||||
note = true;
|
||||
envelope_index = 0;
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
freq = freq / SAMPLE_RATE;
|
||||
#endif
|
||||
if (freq > 0) {
|
||||
frequencies[voices] = freq;
|
||||
volumes[voices] = vol;
|
||||
voices++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
TIMSK3 |= _BV(OCIE3A);
|
||||
#else
|
||||
TIMSK3 |= _BV(OCIE3A);
|
||||
TCCR3A |= _BV(COM3A1);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void play_notes(float (*np)[][2], uint16_t n_count, bool n_repeat, float n_rest) {
|
||||
|
||||
if (!inited) {
|
||||
audio_init();
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (audio_config.enable) {
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
// Cancel note if a note is playing
|
||||
if (note)
|
||||
stop_all_notes();
|
||||
notes = true;
|
||||
|
||||
notes_pointer = np;
|
||||
notes_count = n_count;
|
||||
notes_repeat = n_repeat;
|
||||
notes_rest = n_rest;
|
||||
|
||||
place = 0;
|
||||
current_note = 0;
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
note_frequency = (*notes_pointer)[current_note][0] / SAMPLE_RATE;
|
||||
note_length = (*notes_pointer)[current_note][1] * (note_tempo / 100);
|
||||
#else
|
||||
note_frequency = (*notes_pointer)[current_note][0];
|
||||
note_length = ((*notes_pointer)[current_note][1] / 4) * (note_tempo / 100);
|
||||
#endif
|
||||
note_position = 0;
|
||||
|
||||
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
TIMSK3 |= _BV(OCIE3A);
|
||||
#else
|
||||
TIMSK3 |= _BV(OCIE3A);
|
||||
TCCR3A |= _BV(COM3A1);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef PWM_AUDIO
|
||||
void play_sample(uint8_t * s, uint16_t l, bool r) {
|
||||
if (!inited) {
|
||||
audio_init();
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (audio_config.enable) {
|
||||
TIMSK3 &= ~_BV(OCIE3A);
|
||||
stop_all_notes();
|
||||
place_int = 0;
|
||||
sample = s;
|
||||
sample_length = l;
|
||||
repeat = r;
|
||||
|
||||
TIMSK3 |= _BV(OCIE3A);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||||
// Override these functions in your keymap file to play different tunes on
|
||||
// startup and bootloader jump
|
||||
__attribute__ ((weak))
|
||||
void play_startup_tone()
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
__attribute__ ((weak))
|
||||
void play_goodbye_tone()
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||||
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