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2025-08-27T20:49:23Z

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[[Datei:MB-6582 - MIDIbox SID Synthesizer V2.jpg|mini|MB-6582 (MIDIbox SID V2) mit 8 [[MOS Technology SID|SID]]s]]
[[Datei:MIDIbox SEQ V4 - 16 Track Live Step and Morph Sequencer + advanced Arpeggiator.jpg|mini|MIDIbox SEQ V4: 16 Track Live-Step-Sequenzer mit 72MHz Arm Cortex-M3 CPU]]
[[Datei:MIDI Rack 2 - MIDIbox SEQ V3, MIDIbox FM.jpg|mini|MIDIbox SEQ V3 (oben), MIDIbox FM (unten)]]
[[Datei:MIDIbox 808 Analog Rhythm Composer based on MIDIbox SEQ V3.jpg|mini|MIDIbox 808 SEQ V3]]
[[Datei:MIDIbox LC - Logic-Mackie Control Emulator.jpg|mini|MIDIbox Logic / Mackie Control Emulator]]
[[Datei:MIDIbox SID V2.jpg|mini|MIDIbox SID V2 mit C64-Gehäuse]]
[[Datei:MIDIBox SID & 64.jpg|mini|MIDIbox SID (oben) und MIDIbox 64 (unten)]]
'''MIDIbox''' ist ein nicht-kommerzielles [[Open Source|Open-Source-Projekt]] für [[MIDI]]-Hard- und Software. Hauptprojekt ist eine [[Do it yourself|Do-it-yourself]]-[[Plattform (Computer)|Plattform]], die auf der [[PICmicro|PIC]]-Mikrocontroller-Familie sowie auf [[Arm Cortex-M3|Arm-Cortex-M3]]-Mikrocontrollern aufbaut und es ermöglicht, eigene [[Musical Instrument Digital Interface#Controller|MIDI-Controller]], [[Sequenzer (Musik)|Sequenzer]] und [[Synthesizer]] zu bauen.

== Geschichte ==

Die MIDIbox-Hardware-Plattform (MBHP) basiert auf Thorsten Kloses Arbeit mit MIDI-Controllern und stellt eine standardisierte Umgebung von wiederverwertbaren und austauschbaren Modulen dar. Kurz nachdem die ersten Module veröffentlicht wurden, hat sich aus einer kleinen Anzahl von Enthusiasten eine stetig wachsende [[Open-Source-Hardware|Open-Source]]-Entwicklercommunity gebildet.

== Die MIDIbox Hardware Platform (MBHP) ==

Die Plattform besteht aus Modulen, die auf kleinen unkomplizierten [[Elektronische Schaltung|Schaltungen]] basieren, um auch Anfängern den Einstieg zu erleichtern, die zu kompletten Aufbauten verbunden werden können. Alle Leiterkarten sind technisch dokumentiert und können als [[Leiterplatte|Single-Layer-PCB]] hergestellt werden. Prototypen-Boards können mit einem Freeware-CAD-Programm entworfen werden. Fast alle Komponenten sind in [[Through Hole Technology|through-hole-Technik]] ausgeführt, um die händische Montage zu erleichtern. Als Microcontroller kommen insbesondere ''PIC18F452'', ''PIC16F88'', ''PIC18F4620'' und ''PIC18F4685'', sowie ''STM32F103RE'' und ''LPC1769'' zum Einsatz.<ref>{{Internetquelle |autor=Thorsten Klose |url=http://www.ucapps.de/mbhp.html |titel=MIDIbox Hardware Platform |werk=ucapps.de |hrsg=MIDIBOX |datum=2020-02-16 |abruf=2020-07-04}}</ref>

Das MIDIbox-Projekt betreibt ein eigenes Open-Source-Betriebssystem: '''MIOS''' (MIDIbox Operating System), das für hohe Geschwindigkeit und Genauigkeit in PIC-[[Assemblersprache]] optimiert ist. Es gibt einen [[C (Programmiersprache)|C]]-[[Wrapper (Software)|Wrapper]]-Layer, um leichter programmieren zu können. MIOS ist so konzipiert und dokumentiert, dass damit einfache Neukonfigurationen, Anpassungen und Erweiterungen auch durch weniger versierte Bastler vorgenommen werden können.

== Das MIDIbox Operating System (MIOS) ==

Das MIDIbox Operating System (MIOS) wurde entwickelt, um die Gestaltung von flexiblen MIDI-Controller-Applikationen zu ermöglichen. MIOS hält sich an die Idee einer nicht-kommerziellen, offenen Plattform, was als grundlegend erachtet wird für den Austausch von Ideen und persönlichen Anpassungen, die nicht mit handelsüblichen Controllern möglich wäre.<ref>{{Internetquelle |autor=Thorsten Klose |url=http://www.ucapps.de/mios.html |titel=The MIDIbox Operating System |werk=ucapps.de |hrsg=MIDIBOX |datum=2020-02-16 |abruf=2020-07-04}}</ref>

Die meisten Controller, die von der Community gebaut werden, bestehen auf bereits dokumentierten Entwürfen und beginnen ihr Leben mit dem Feature-Set, das von der bestehenden [[Firmware]] zur Verfügung gestellt wird. Endbenutzer können ihre Geräte mit austauschbaren Programm-Code erweitern und somit die Geräte der Host-Anwendung, Synthesizern oder anderen MIDI-Geräten anpassen. Auch ist eine individuelle Anpassung möglich, die den eigenen, bevorzugten Arbeitsablauf unterstützt.

Quellcode von Anwendungen, Modulschaltpläne und PCB-Layouts stehen kostenlos für die nicht-kommerzielle Verwendung als Vorlagen für Änderungen und Verbesserungen zur Verfügung. Somit stellt MIOS und die Hardware-Plattform einen leichten Einstieg in das Microcontroller-Entwicklungs-Hobby dar, um Anwendungen außerhalb der Bereiche des kommerziellen MIDI-Mainstream-Markts zu ermöglichen.

MIOS wurde bis Version 1.8 unter der [[GNU General Public License|GNU GPL]] lizenziert. Spätere Versionen erfordern jetzt Thorsten Kloses Erlaubnis für den gewerblichen Einsatz.

Das Betriebssystem besteht aus einem Kernel, der dem Benutzer [[Hook (Informatik)|Hooks]] an Hard- und Software-Ereignissen zur Verfügung stellt, sowie Funktionen für die Interaktion mit Modulen wie z. B. Audio-Plugins.<ref>{{Internetquelle |autor=Alexander Sandau |url=https://edoc.sub.uni-hamburg.de//haw/volltexte/2015/2928/pdf/BA_Sandau.pdf |titel=ARM-cortex-basiertes Plugin-System für MIDI-Synthesizer |werk=edoc.sub.uni-hamburg.de |hrsg=Uni Hamburg |datum=2014 |abruf=2020-07-01}}</ref>

Ein Core-Modul kann folgendes mit einem PIC18F452 Mikrocontroller verarbeiten:

* bis zu 128 digitale Eingänge
* bis zu 128 digitale Ausgänge
* bis zu 64 analoge Eingänge
* [[Matrixanzeige]]n und grafische [[Flüssigkristallanzeige|LCDs]]
* bis zu 8 Banksticks ([[I²C]] [[EEPROM]]s)
* einen MIDI-In und einen MIDI-Out oder einen seriellen [[RS-232]]-COM-Port

Background-Treiber stehen für die folgenden Steuerungsaufgaben zur Verfügung:

* MIDI I/O-Verarbeitung
* [[Bootloader|Bootstrap loader]]
* Analog-Wandlung für bis zu 64 Knöpfe, [[Fader]] oder andere analoge Quellen mit einer Auflösung von 10 Bit
* Motor-Handling für bis zu 8 motorisierte Fader mit einer Auflösung von 10 Bit
* Handling von bis zu 64 Drehreglern ([[Inkrementalgeber]])
* Handling von bis zu 128 Tasten, Touch-Sensoren oder ähnlichen digitalen Eingabegeräten
* Handling von bis zu 128 [[Leuchtdiode|LEDs]], Relais, [[Digital-Analog-Wandler]] oder ähnlichen Ausgabegeräten.
* Im Multiplexbetrieb kann eine fast unbegrenzte Anzahl von LEDs, LED-Ringen und LED-Ziffern genutzt werden
* Lesen/Schreiben von/nach EEPROM, [[Flash-Speicher|Flash]], und Bankstick
* PIC18F Core Module Verbindung über MIDIbox Link

Das komplette Betriebssystem ist in [[Assemblersprache]] geschrieben und auf Geschwindigkeit optimiert. MIOS nutzt derzeit 8 kB Programmspeicher und 640 Byte RAM. Dadurch sind nur 75 μs (Mikrosekunden) erforderlich, um 128 digitale Input-Pins zu lesen und 128 Output-Pins zu schreiben. 16 Drehregler sind innerhalb von 100 μs aktualisiert. Analoge Eingänge werden im Hintergrund alle 200 μs aktualisiert; Veränderungen, die ein definierbares Minimum überschreiten, lösen einen Hook aus.

Bis zu 256 MIDI-Events können Funktionen auslösen; Die Verarbeitung der Event-Liste erfordert etwa 300 μS. MIDI-Events können auch von einer Benutzer-Routine für das SysEx-Parsen oder ähnlichen Jobs verarbeitet werden. Ein User-Timer ist für Zeit-basierenden Code vorhanden. Support für andere Hochsprachen neben [[C (Programmiersprache)|C]] ist möglich.

== MIOS Hardware ==

MIOS ist ein dediziertes Betriebssystem für den Mikrocontroller PIC18F452. Dieser PIC ist Pin-kompatibel mit dem ''PIC16F877'', der in früheren MIDIbox Projekten verwendet wurde. So ist es abwärtskompatibel mit älteren MIDIbox-Core-Modulen.

Der ''PIC18F452'' besitzt mehr internen Flash, mehr internen RAM, einige neue Anweisungen und eine bessere System-Architektur. Er ist in den meisten Ländern für den gleichen Preis wie der PIC16F877 erhältlich.

Für das neuere MIOS32 steht ein Core-Modul auf Basis des ''STM32F103RE'' Arm Cortex-M3 zur Verfügung. Dieser 32-Bit-Controller ist deutlich schneller als seine PIC-Vorgänger und verfügt über eine große Zahl integrierter Schnittstellen. Das CORE32-Modul ist mit den bereits vorhandenen Modulen vollständig kompatibel. Der Nachfolger des CORE32-Modul ist das LPC17-Modul mit einem 120MHz ''LPC1769'' Arm Cortex-M3.

== Komplette Lösungen ==

Es stehen zahlreiche komplett dokumentierte Projekte zur Verfügung sowie eine große Anzahl von Benutzer-Projekten der Community. Die offiziellen Projekte sind wie folgt:

* MIDIbox SEQ V4+: 16 Track Live-[[Step-Sequenzer]] und Morph-[[Arpeggiator]]
* MIDIbox SID V2: Hardware-MIDI-Synthesizer, basierend auf dem [[MOS Technology SID]] Soundchip, der mit dem [[Commodore 64]]/[[C128|128]] ausgeliefert wurde.
* MIDIbox FM V1: Hardware-Synthesizer auf Basis des Yamaha ''YMF262'' Soundchips (auch als OPL3 bekannt), zur Erzeugung von FM Sounds aus [[Sound Blaster|Sound-Blaster]]-kompatiblen Soundkarten der früheren 90er Jahre.
* MIDI Merger V1: Führt zwei separate MIDI-Eingänge auf einen Ausgang
* MIDI Router V1: Routen von verschiedenen MIDIboxen auf einem einzigen MIDI-Port
* MIDI-Prozessor: Bietet grundlegende Funktionen zum Senden und Empfangen von MIDI-Events
* MIDIbox CV: Stellt [[Steuerspannung|CV]]- und Gate-Ausgänge, um spannungsgesteuerte Geräte wie z. B. [[Modularer Synthesizer|analoge modulare Synthesizer]] anzusteuern.
* MIDIbox 64: Vollwertiger 64-Kanal MIDI-Controller
* MIDIbox 64E V2: Erweiterte Version der MIDIbox 64
* MIDIO128 V2: Die MIDIO128 Schnittstelle wird verwendet, um bis zu 128 digitale Output-Pins anzusteuern, und auf bis zu 128 digitale Eingangs-Pins per MIDI zu reagieren
* MIDIbox LC V1: Alternative zu der MIDIbox 64/64E
* sammichSID: Komplettbausatz der Communitymitglieder ''Wilba'' und ''nILS'' für eine Midibox mit 2 SIDs<ref>[http://www.midibox.org/dokuwiki/sammichsid MIDIbox Wiki sammichSID]</ref>
* sammichFM: Komplettbausatz der Communitymitglieder ''Wilba'' und ''nILS'' für eine Midibox mit ''YMF262'' (OPL3) Soundchip<ref>[http://www.midibox.org/dokuwiki/sammichfm MIDIbox Wiki sammichFM]</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [http://www.ucapps.de/ Website des MIDIbox-Projekts]
* [http://www.midibox.org/ www.midibox.org] – Entwicklerblog
* [http://midibox.org/forums/ MIDIbox Forum]
* [http://www.midibox.org/dokuwiki/ MIDIbox Wiki]

{{SORTIERUNG:Midibox}}
[[Kategorie:MIDI]]
[[Kategorie:Klangsynthese]]
[[Kategorie:Freie Hardware]]

MIDIbox - Versionsgeschichte

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