Nano Ardule MIDI Controller: 설계 요약 문서

• 작성자: 정해영
• 최초 작성일: 2025년 8월 5일
• 최종 수정일: — Haeyoung Jeong 2025/08/05 23:05

별도의 조절 장치를 갖고 있지 않은 GM sound module의 활용도를 높이기 위한 Arduino Nano 기반의 MIDI Controller(Nano Ardule)를 제작한다. Ardule은 Arduino + Module의 합성어이며, 프랑스어로 ‘어려운’(arduous)이라는 뜻도 갖고 있다. 2개 프로그램의 layer/split이 가능하며, 음색 설정을 user program/combi 형태로 microSD 카드에 저장하고 로드할 수 있다. 또한 카드에 저장된 type 0 MIDI 파일을 재생하는 기능도 갖고 있다. 이 프로젝트는 GM 명령어를 공부하고 아두이노 활용의 익히기 위한 목적도 있다.

• 주 제어부: Arduino Nano 호환 보드 (CH341 드라이버 필요)
• 출력 대상: SAM9703 도터보드 장착 사운드 모듈 (제한 없음)
• 저장장치: microSD 카드 (user program, combi, global settings, Type 0 MIDI 파일 저장)
• 디스플레이: 1602 I2C LCD (백라이트 포함, 파일럿 LED 불필요)
• 입력 장치:
  • MIDI IN (외부 키보드 컨트롤러에서 입력)
  • Rotary Encoder 1개 (푸시 버튼 내장)
  • 푸시버튼 6개:
    • PART SELECT
    • SPLIT
    • LOAD (+)
    • SAVE (-)
    • PLAY/PAUSE
    • STOP/EXIT
• 출력 장치:
  • MIDI Activity LED 1개
  • 활성화 파트 표시 LED 3개 (A, B, Drums)
  • MIDI OUT (TX → DIN connector)

• 키보드(CH1 출력) → Ardule의 MIDI IN 연결
• Ardule의 MIDI OUT → GM 사운드 모듈 연결
• 전원 On 시 PART A LED 점등. 기본 악기는 GM #0 (어쿠스틱 그랜드 피아노)
• 로터리 인코더를 돌려서 볼륨 조절
• 인코더 버튼을 누르면 'Program Change' 진입. 인코더를 돌려서 원하는 프로그램을 선택 후 STOP/EXIT 버튼을 눌러 복귀.
  • 변경값은 회전 멈춘 후 0.2초 뒤 전송됨 (LCD에 전송 완료 표시)
• LOAD 버튼 → 저장된 프로그램 로드. 인코더로 선택, STOP/EXIT으로 복귀
• PART A 또는 B만 선택된 상태에서 LOAD → UsrPrg## 목록에서만 선택 가능
• PART SELECT 순환: A → B → A+B → A (A+B 시 LED 동시 점등)
• PART SELECT 더블클릭: DRUMS 모드(CH10 출력). 한 번 더 누르면 이전 상태로 복귀
• PLAY/PAUSE + STOP/EXIT 동시 누름 → Transpose 설정 진입

• PART A, B, DRUMS 중 하나만 선택된 상태에서 편집 가능
• 인코더 버튼 반복 누름 → 다음 파라미터 순환:
  • Program Change
  • Bank Select LSB (CC#32)
  • Chorus (CC#93)
  • Reverb (CC#91)
  • Pan (CC#10)
  • Cutoff Frequency (CC#74)
  • Resonance (CC#71)
• 인코더 회전으로 값 변경, STOP/EXIT으로 복귀
• 볼륨은 편집 모드에서는 조정 대상 아님, 그러나 저장 시 함께 기록됨
• 편집 모드에서는 인코더, LOAD(+), SAVE(-), STOP/EXIT만 작동
• SAVE → UsrPrg00~99 저장. 인코더로 번호 선택, 덮어쓰기 시 확인 메시지 표시
• PART A와 B 설정 후 A+B 활성화 → UsrCmb00~99로 저장 가능

• SPLIT 버튼 → 중앙 C 기준으로 A/B 영역 나눔
• 인코더 조작 순서:
  • Split point 선택
  • Lower octave 조절
  • Upper octave 조절
  • Lower volume
  • Upper volume
• SAVE 버튼 → 현재 SPLIT 상태를 UsrCmb로 저장
• STOP/EXIT → 복귀

• PLAY/PAUSE 버튼 → microSD 카드에서 Type 0 MIDI 파일 탐색
• 파일명: file00.mid ~ file99.mid (최대 100곡)
• 인코더로 곡 선택, PLAY/PAUSE로 재생 시작
• 재생 중 PLAY/PAUSE → 일시 정지/재개, STOP → 처음으로 되돌림
• 다음 곡 자동 재생 여부는 Global Settings에서 설정
• 재생 중 키보드 입력은 CH14 (PART A), CH15 (PART B), CH10 (DRUMS)로 리매핑
• STOP 후 다른 버튼 누르면 원래 상태로 복귀. 파트 설정은 복원됨

• 저장 위치: EEPROM
• 진입 방법: SPLIT 버튼 누른 상태로 전원 On
• 설정 방법:
  • 인코더 버튼 → 카테고리 전환
  • 인코더 회전 → 값 조절
• 설정 항목 (기본값):
  1. Part A default instrument: [0]
  2. Part B default instrument: [48]
  3. Part A channel: [1] (1~9, 11~16)
  4. Part B channel: [2] (1~9, 11~16)
  5. Alternative Part A channel: [14]
  6. Alternative Part B channel: [15]
  7. 인코더 대기 시간(초): [0.2] (0.1~1.0)
  8. MIDI file 정지 시 리와인드: [Y]
  9. MIDI file 연속 재생: [N]
  10. 곡 간 정지 시간(초): [5] (0~10)
  11. Dump settings to microSD card: [N]

• EXIT 버튼 → 초기 상태로 복귀

74HC595 시프트레지스터 IC를 쓰지 않는 조건으로 설계했기 때문에 아두이노 나노의 모든 핀이 다 쓰이고 있다.

• D0/D1 (RX/TX): MIDI IN/OUT으로 사용할 수 있지만, USB 시리얼 통신과 공유되므로, 업로드 후에는 Arduino가 리셋되거나 통신 충돌이 일어날 수 있음. 사용 시 신중히 처리 필요 (예: 업로드 후 MIDI 회로 자동 연결 또는 점퍼).
• SPI (D10–D13): microSD 카드에 적합하게 잘 배정됨.
• A4/A5: I²C LCD에 올바르게 사용됨.
• A6: 입력 전용 아날로그 핀이므로 버튼용으로 적절.

• SAM9703 데이터시트

• Arduino Nano pinout: 출처 공식 웹사이트의 자료

• Roland GS Variation Table