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🎹 UART / DIN-5

MIDI serial padrão (31250 baud, 8N1) para conectar hardware vintage — sintetizadores, caixas de ritmo, mixers e sequenciadores com conector DIN-5. Funciona em qualquer ESP32.

Protocolo MIDI Serial

O MIDI original (1983) usa comunicação serial assíncrona:

Parâmetro Valor
Baud rate 31250 bps (não é 31.25 kHz, é 31250 bps)
Formato 8 bits, sem paridade, 1 stop bit (8N1)
Nível elétrico 5V TTL com isolação óptica (opto)
Conector DIN-5 fêmea (5 pinos, mas usa apenas 3: GND, TX, RX)

Pinagem do Conector DIN-5

        DIN-5 (vista frontal do conector fêmea)
             ___
           /     \
          / 4   5 \
         |  1   2  |
          \   3   /
           \_____/

DIN-5 pino 2 = GND (blindagem)
DIN-5 pino 4 = MIDI OUT (+5V fonte de corrente)
DIN-5 pino 5 = MIDI IN (dados)

Circuito de Hardware

MIDI OUT (ESP32 → Sintetizador)

ESP32 GPIO TX ─── 220Ω ──► DIN-5 pino 5 (dados)
3.3V / 5V     ─── 220Ω ──► DIN-5 pino 4 (fonte)
GND           ──────────► DIN-5 pino 2

Nível de tensão

O MIDI OUT não requer optoacoplador. Os dois resistores de 220Ω limitam a corrente para o LED interno do optoacoplador no dispositivo receptor.

MIDI IN (Sintetizador → ESP32)

Isolação obrigatória

O MIDI IN deve usar um optoacoplador para isolar eletricamente o ESP32 do instrumento. Conectar diretamente pode danificar o ESP32 por diferença de potencial de terra.

DIN-5 pino 5 ─── 220Ω ─── Optoacoplador (LED)
DIN-5 pino 4 ─────────────── Optoacoplador (anodo)
DIN-5 pino 2 ──────────────────────────────── GND

Optoacoplador (fototransistor):
  Coletor ─── 3.3V
  Emissor ─── 1kΩ ─── ESP32 GPIO RX

Optoacopladores recomendados:

Componente Notas
PC-900V Recomendado pela MMA para MIDI
6N138 Mais comum, disponível no Brasil
TLP2361 Rápido, 5V, ótima escolha
H11L1 Alternativa econômica

Esquema Completo

                    MIDI IN
DIN-5 pino 5 ─┬─ 220Ω ─► LED (+) do 6N138
DIN-5 pino 4 ─┘           LED (-) do 6N138
DIN-5 pino 2 ──────────── GND

6N138 saída:
  VCC (pino 8) ─── 3.3V
  Vout (pino 6) ─── ESP32 RX (pull-up interno)
  GND (pino 4) ─── GND

                    MIDI OUT
ESP32 TX ─── 220Ω ─── DIN-5 pino 5
3.3V     ─── 220Ω ─── DIN-5 pino 4
GND      ─────────── DIN-5 pino 2

Código

#include <ESP32_Host_MIDI.h>
#include "src/UARTConnection.h"

UARTConnection uartMIDI;

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    // Serial1: RX = GPIO 16, TX = GPIO 17
    uartMIDI.begin(Serial1, /*RX=*/16, /*TX=*/17);

    midiHandler.addTransport(&uartMIDI);
    midiHandler.begin();

    Serial.println("UART MIDI pronto (31250 baud)");
}

void loop() {
    midiHandler.task();

    for (const auto& ev : midiHandler.getQueue()) {
        Serial.printf("[DIN-5] %s %s ch=%d vel=%d\n",
            ev.status.c_str(),
            ev.noteOctave.c_str(),
            ev.channel,
            ev.velocity);
    }
}

Múltiplos UARTs (ESP32-P4)

O ESP32-P4 tem 5 UARTs hardware, permitindo múltiplas portas DIN-5 simultâneas:

#include "src/UARTConnection.h"

UARTConnection uart1;  // MIDI IN/OUT porta 1
UARTConnection uart2;  // MIDI IN/OUT porta 2

void setup() {
    uart1.begin(Serial1, /*RX=*/16, /*TX=*/17);
    uart2.begin(Serial2, /*RX=*/18, /*TX=*/19);

    midiHandler.addTransport(&uart1);
    midiHandler.addTransport(&uart2);
    midiHandler.begin();
}

Mensagens MIDI Suportadas

Mensagem Suporte
NoteOn / NoteOff ✅
Control Change (CC) ✅
Program Change ✅
Pitch Bend ✅
Channel Pressure ✅
MIDI Clock / Start / Stop ✅ (real-time messages)
Running Status ✅ (processado automaticamente)
SysEx ❌ (ignorado)

Pinos Disponíveis por Chip

Chip UARTs hardware Pinos sugeridos (RX/TX)
ESP32 clássico 3 UART1: 16/17, UART2: 4/2
ESP32-S3 3 UART1: 18/17, UART2: 19/20
ESP32-S2 2 UART1: 18/17
ESP32-P4 5 UART1: 16/17, UART2: 18/19, ...
ESP32-C3 2 UART1: 4/5

Evitar GPIO 0

Não use GPIO 0 para UART MIDI — ele é o botão de boot e pode causar comportamento inesperado.

Exemplos

Exemplo Descrição
UART-MIDI-Basic DIN-5 entrada → Serial Monitor
P4-Dual-UART-MIDI Dois UARTs no ESP32-P4

Bridge DIN-5 ↔ WiFi

Um caso de uso clássico: conectar um sintetizador vintage ao macOS via WiFi:

Sintetizador DIN-5 → ESP32 UART → MIDIHandler → RTP-MIDI → macOS Logic Pro

#include <WiFi.h>
#include <ESP32_Host_MIDI.h>
#include "src/UARTConnection.h"
#include "src/RTPMIDIConnection.h"

UARTConnection uartMIDI;
RTPMIDIConnection rtpMIDI;

void setup() {
    WiFi.begin("ssid", "password");
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);

    uartMIDI.begin(Serial1, 16, 17);
    rtpMIDI.begin("Synth Bridge");

    midiHandler.addTransport(&uartMIDI);
    midiHandler.addTransport(&rtpMIDI);
    midiHandler.begin();
    // Pronto! DIN-5 ↔ WiFi bridge automático
}

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