본 프로젝트의 핵심은 mruby와 picoruby를 마이크로컨트롤러에 포팅하여 음악을 연주하는 것입니다. 이 과정은 다음과 같은 주요 단계와 특징을 가집니다.
mruby/picoruby의 임베디드 적용
- 경량화된 Ruby: mruby와 picoruby는 일반 Ruby 인터프리터보다 훨씬 적은 메모리와 CPU 자원을 요구하므로, 제한적인 임베디드 환경에 적합합니다.
- 개발 생산성: C/C++ 대신 Ruby를 사용함으로써 개발자는 더 직관적이고 빠르게 코드를 작성하고 테스트할 수 있습니다. 이는 프로토타이핑 및 반복적인 개발에 큰 이점을 제공합니다.
음악 생성 원리: PWM 제어
- 음정 표현: 마이크로컨트롤러의 PWM 기능을 활용하여 특정 주파수의 구형파를 생성합니다. 이 주파수는 음악의 음정에 해당합니다.
- 하드웨어 연동: 라즈베리 파이 피코와 같은 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀을 스피커에 연결하고, Ruby 코드에서 PWM 레지스터를 직접 제어하여 음파를 출력합니다.
구현 세부 사항
- 주파수 매핑: 도레미파솔라시도와 같은 각 음계에 해당하는 정확한 주파수 값을 미리 정의합니다.
- 멜로디 재생: Ruby 스크립트 내에서 음정과 지속 시간을 배열 또는 해시로 정의하고, 이를 순차적으로 읽어 PWM 주파수와 듀티 사이클을 변경하며 멜로디를 연주합니다.
- 타이밍 제어:
sleep함수 또는 타이머 인터럽트를 활용하여 각 음표의 지속 시간을 정확하게 제어하여 리듬을 구현합니다.
고려사항 및 장점
- 자원 제약: mruby/picoruby는 경량이지만, 여전히 마이크로컨트롤러의 플래시 메모리와 RAM 용량을 고려해야 합니다.
- 확장성: 기본적인 멜로디 연주를 넘어, 센서 입력에 따른 동적 음악 생성이나 간단한 신시사이저 구현으로 확장될 가능성이 있습니다.