Arduino Micro/Leonardo USB MIDI 适配器套件 —— 完整元件清单与固件指南

硬件物料 (BOM)

电路原理

标准 MIDI 电流环隔离电路：

• MIDI IN：DIN-5 引脚 4/5 接光耦 6N137 输入端 (通过 220Ω+1N4148)，输出接 Arduino Rx (D0)，10kΩ 上拉 5V
• MIDI OUT：Arduino Tx (D1) → 220Ω → DIN-5 引脚 4，引脚 2 接地 (屏蔽)，引脚 5 悬空
• 关键点：仅 OUT 端引脚 2 接地，防止地环路；光耦实现完全电气隔离

固件方案：Control Surface 库

选用 Control Surface 库，完整实现 MIDI 协议栈，支持：

• USB MIDI 设备类 (类合规，免驱动)
• 硬件串口 MIDI (Serial1, 31250 baud)
• 管道自动转发：USB ↔ Serial1 双向透传
• 扩展性：可添加电位器/按钮/踏板映射为 MIDI CC
• 回调机制：拦截/修改/过滤特定消息

两个版本固件

版本 A：基础透传

#include <Control_Surface.h>
USBMIDI_Interface midiusb;
HardwareSerialMIDI_Interface midiser = {Serial1, MIDI_BAUD};
MIDI_PipeFactory<5> pipes;
const int ledPin = 10;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(ledPin, OUTPUT); digitalWrite(ledPin, HIGH);
  midiusb >> pipes >> midiser;   // USB -> Serial
  midiser >> pipes >> midiusb;   // Serial -> USB
  Control_Surface >> pipes >> midiusb;
  midiser >> pipes >> Control_Surface;
  midiusb >> pipes >> Control_Surface;
  Control_Surface.begin();
}
void loop() { Control_Surface.loop(); }

版本 B：过滤 "All Notes Off" (修复 Roland D50 等设备问题)

// ... 同上引脚与管道定义 ...
struct MyMIDI_Callbacks : MIDI_Callbacks {
  void onChannelMessage(Parsing_MIDI_Interface& midi) override {
    ChannelMessage cm = midi.getChannelMessage();
    if (cm.header == 0xB0 && cm.data1 == 0x7B) return; // 丢弃 All Notes Off (CC#123)
    if (cm.header == 0x90 && cm.data2 == 0x00) cm.header = 0x80; // NoteOn(v=0) → NoteOff
    midiusb.send(cm);
  }
  void onSysExMessage(Parsing_MIDI_Interface& midi) override {
    midiusb.send(midi.getSysExMessage());
  }
  void onRealTimeMessage(Parsing_MIDI_Interface& midi) override {
    midiusb.send(midi.getRealTimeMessage());
  }
} callbacks;

void setup() {
  // ... 管道连接同版本 A ...
  Control_Surface.begin();
  midiser.setCallbacks(callbacks); // 注册回调
}
void loop() { Control_Surface.loop(); }

已知问题与修复

大 SysEx 包截断：Control Surface 1.x 限制 SysEx 缓冲 128 字节，导致 D50 编辑器通讯失败。
修改库源码两处 (需管理员权限)：

• src/MIDI_Parsers/MIDI_MessageTypes.hpp：uint8_t length; → size_t length;
• src/Settings/Settings.hpp：constexpr size_t SYSEX_BUFFER_SIZE = 128; → 320

官方承诺 2.x 版本修复。

USB 设备名称自定义

编辑 Arduino 安装目录 hardware/arduino/avr/boards.txt (需管理员)：
leonardo.build.usb_product="Arduino Leonardo" → leonardo.build.usb_product="My MIDI Adapter"
上传后改回，避免影响其他项目。

故障排查

• 无通讯：检查 DIN-5 引脚 4/5 是否接反 (不同厂商标注视角不同)
• 光耦焊接：6N137 怕热，快速焊接、少用焊锡
• MIDI OUT 必须接 470Ω 接地 (引脚 2)，否则部分设备收不到信号
• 供电：USB 供电即可，无需外部电源

扩展建议

• 添加 2-4 个电位器 (A0-A3) 映射为 Expression/Modulation/Volume/Pan CC
• 添加脚踏开关映射 Sustain (CC#64)
• 加装 OLED 显示当前通道/程序号/通讯状态
• 双 MIDI IN 合并/路由：需第二硬件串口 (软串口不可靠)，建议升级 Teensy/ESP32

资源文件

• Fritzing 源文件：usb_midi_interface_twiE32gvR3.fzz (仅原理图页)
• Control Surface 库：GitHub