MIDI协议与Arduino编程
好久没写Arduino了，忘的都差不多了
偏偏实验要用（
参考资料：
课程文档
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MIDI协议
MIDI协议的基础传输单元为一个字节
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
字节最高位为
1：表示该字节为状态字节字节最高位为
0：表示该字节为数据字节
状态字节
命令字段（第6、5、4位）
命令类型 | 字段 | 数据长度 | 第一个字节 | 第二个字节 |
音符关闭 | 000 | 2 | 音符序号 | 力度 |
音符启动 | 001 | 2 | 音符序号 | 力度 |
音符触键压力 | 010 | 2 | 音符序号 | 压力 |
控制变更 | 011 | 2 | 地址 | 值 |
程序变更 | 100 | 1 | 程序序号 | 无 |
通道触键压力 | 101 | 1 | 压力 | 无 |
弯音 | 110 | 2 | 低7位 | 高7位 |
系统设置 | 111 | 可变 | 可变 | 可变 |
通道字段（第0、1、2、3位）
表示通道序号
MIDI通道可理解为一条独立的指令传输轨道或一个虚拟的乐器席位，目的是实现“一发多收”
数据字节
第0~7位表示0~127
命令举例
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
第一个字节是一个状态字节，选择了通道0，命令类型为音符启动，后需跟2个数据字节，
第二个字节是一个数据字节，音符编号60（0111100）
第三个字节是一个数据字节，力度64
音符编号0~127分别代表了十二平均律中从C1到G9的127个音符
如果多次传输中状态信息相同，则可以省略后续的状态信息，即一个状态字节+2n个数据字节。
Arduino编程
从这张图可以看出，Arduino的作用是将MIDI传输的数据转换成GATE信号和CV信号
与MIDI通信
使用ESP32自带的USB虚拟串口HWCDC来接收PC上MIDI转串口软件（HairlessMIDI）产生的MIDI串行数据，并在Arduino中下载MIDI Library库，用来解析MIDI协议
MIDI初始化代码
MIDI_CREATE_INSTANCE(HWCDC,Serial,MIDI);
void setup() {// put your setup code here, to run once:MIDI.begin(); //启动并初始化之前创建的MIDI实例Serial.begin(115200); //启动ESP32的USB串口通信，并设置波特率为115200
}
MIDI_CREATE_INSTANCE(HWCDC, Serial, MIDI);
MIDI_CREATE_INSTANCE：这是MIDI库提供的一个宏，用于快速创建MIDI实例。
HWCDC：这是第一个参数，指定了要使用的硬件接口类型。
HWCDC代表 Hardware CDC (Communications Device Class)。对于ESP32-S2/S3/C3等，这是指它们原生的USB硬件端口。这明确表示你将使用开发板的 USB接口来进行MIDI通信，而不是传统的串口（UART）引脚。
Serial：这是第二个参数，指定了具体的串行对象。
在支持USB的ESP32上，
Serial对象默认就指向这个USB CDC端口。当你通过USB线将开发板连接到电脑时，电脑识别出的串口就是这个Serial。
MIDI：这是第三个参数，是你为这个实例起的名字。
这里你创建了一个名为
MIDI的MIDI实例。在后续代码中，你将通过MIDI.begin(),MIDI.read()等来操作它。
几个会使用到的MIDI库函数
- MIDI.read()：读取新接收到的MIDI数据包，返回True / False
- MIDI.getType()：返回MIDI包的指令字节，类型为midi::MidiType
- MIDI.getData1()：返回MIDI包的第一个数据字节，类型为midi::DataByte
- MIDI.getData2()：返回MIDI包的第二个数据字节，类型为midi::DataByte
其中，MIDI指令类型为midi::MidiType，包括midi::NoteOn和midi::NoteOff等；MIDI数据类型为midi::DataByte，其本质上为字节类型。
输出GATE信号
使用GPIO实现
pinMode(pin_number, OUTPUT); // 将引脚设置为输出模式
digitalWrite(pin_number, HIGH); // 设置其输出高电平输出CV信号
利用MCP4728芯片产生
在Arduino下载Adafruit_MCP4728的库，配合Wire库的i2c外设实现功能
检查开发板设置
MCP4728初始化代码
#include <Adafruit_MCP4728.h>
Adafruit_MCP4728 mcp; // 创建一个MCP4728对象，代表MCP4728芯片
TwoWire i2c_dev = TwoWire(0); // 创建一个I2C总线对象，并指定ESP32的I2C端口0
void setup() {// put your setup code here, to run once:i2c_dev.begin(20,21); // 初始化之前创建的I2C总线，并明确指定SDA引脚(GPIO20)和SCL引脚(GPIO21)if(!mcp.begin(0x60,&i2c_dev)) { //初始化MCP4728模块Serial.println("Error!!!");}
}初始化结束后，可使用以下函数设置通道A的电压
MCP4728为12-bit DAC，参考电压为5V
mcp.setChannelValue(MCP4728_CHANNEL_A, 1025)