用树莓派（等）为 USB Midi 键盘增添连接方式-白红宇

我在去年买了一个 M-Audio 的 Midi 键盘，用来连接电脑或者 iPad 弹琴。但是由于琴摆放的位置没有办法拉充电线，所以我能弹琴多久很大程度上取决于设备还有多少电。前一阵子从朋友手里白嫖了个橘子派，我就考虑用这个板子给我的 Midi 键盘做个无线连接的接口，而且还安装了 FluidSynth 让设备可以直接发出声音让我带耳机练琴。

这篇文章中我首先会介绍 FluidSynth 的配置，再介绍如何通过 Midi over BLE 广播信号，最后介绍如何通过 Midi over Wifi 来广播信号。你可以选择性的看需要的部分。

系统配置

由于我使用的是橘子派而不是树莓派，我遇到了一些只有这边才会遇到的问题，其他开发板可以选择性掠过本节。

橘子派能安装的最新版本 Armbian 内核关闭了 Midi 功能，为了能够使用，我重新编译了内核。（在编译选项中开启：Device Drivers > Sound card support > Advanced Linux Sound Architecture > Sequencer Support )

橘子派还需要在系统中启用声音，使用自带的配置工具 sudo armbian-config，启用 System > Hardware > Toggle hardware configuration > analog-codec 。

由于橘子派会等待网络服务激活后才进入系统，导致开机时间非常长，使用下面的命令关闭它：

sudo systemctl disable NetworkManager-wait-online复制代码

你还可以使用 systemd-analyze blame 命令查看服务的启动时间，关闭一些其他你不需要的服务。

安装

Debian 源中自带的 FluidSynth 版本比较低，是 1.x 的。由于旧版本的 FluidSynth 并不能自动连接 Midi 设备，我们需要手动编译新版。

为了安装依赖，我们先要调整 apt 源,在文件中取消几个 deb-src 源前面的注释。

sudo nano /etc/apt/sources.listsudo apt-get update复制代码

安装所有需要的依赖包然后编译。

sudo apt-get build-dep fluidsynth --no-install-recommendsgit clone https://github.com/FluidSynth/fluidsynthcd fluidsynth/mkdir buildcd buildcmake ..sudo make install复制代码

接下来在命令行中执行 fluidsynth 确认是否正常。如果出现了找不到库的情况的话，首先应该尝试更新链接库。

sudo ldconfig复制代码

如果这样不行的话，可以添加环境变量。（下面的代码是临时的，永久修改可以自己 Google 一下。）

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH复制代码

确认可以正常运行之后就可以进入下一步骤了。

（本节参阅）

获取 Sound Font

如果你尝试过直接用 apt 安装 FluidSynth 的话，你应该会看到它推荐的几个包：fluidr3mono-gm-soundfont、timgm6mb-soundfont、fluid-soundfont-gm。这些都是 Sound Font。但是他们可能不够好听，并不能达到你的要求，这时候你就可以去一些第三方网站下载，比如。

FluidSynth 支持 SF2/SF3 格式的音源文件，不支持 SFZ，请注意不要搞错。自己下载的音源可以存到一个叫 sound-fonts 的文件夹下备用，使用 apt 安装的上述几个音源则安装在 /usr/share/sounds/sf2 文件夹下。

测试声音

先运行一次测试是否能够正常出声，这里我使用了 GM 音源。

fluidsynth -is -a alsa -m alsa_seq -g 5 -o midi.autoconnect=1 /usr/share/sounds/sf2/FluidR3_GM.sf2复制代码

解释一下参数：

a,m 输入输出使用的音频驱动。

is 作为服务静默运行。

g 力度阈值，这里设置的大一点，以防一些设备音量太小。

o 细节参数，这里设置了自动连接 Midi 设备 midi.autoconnect。

（本节参阅）

运行之后弹一下连接的键盘，看看有没有声音，比较慢的设备可能需要等一段时间才会显示已连接。按照目前的设置，音量应该会蛮大的，如果声音特别小，可以打开 alsamixer 调整一下音量，并使用 sudo alsactl store 保存状态。确认可以正常演奏之后进行下一步。

启动服务

为了能够让 FluidSynth 开机启动我们需要自己写一个服务：sudo nano /etc/systemd/system/fluidsynth.service。在文件中输入：

[Unit]Description=FluidSynth DaemonAfter=sound.target[Service]EnvironmentFile=/etc/fluidsynthExecStart=/usr/local/bin/fluidsynth -is -a alsa -m alsa_seq -z 64 -c 2 -g $GAIN -o synth.cpu-cores=4 -o midi.autoconnect=1 ${FONT_PATH}[Install]WantedBy=multi-user.target复制代码

解释一下这里多出来的几个参数：

z 缓存大小，可以使用 64 128 256 等“整数”。

c 缓存个数，一般为 2 或 3。

o 多了一个设置 CPU 核心数的选项 synth.cpu-cores，你可以根据自己的开发板来设置。可以装一个 htop 数条条看几个核。

文件中还把音源文件名和力度放在了环境文件中方便设置。新建环境文件：sudo nano /etc/fluidsynth，在文件中输入：

FONT_PATH=/home/megabits/sound-fonts/SalC5Light2.sf2GAIN=1.5复制代码

这个应该就不用我太多解释了。这里将力度设置为 1.5 是我试出来在橘子派上比较合适的音量，你可以自己调。假如你的 Midi 键盘有音量滑杆那就更方便了。

激活服务：

sudo systemctl enable fluidsynthsudo systemctl start fluidsynth复制代码

之后理论上就应该能正常弹琴了。假如听不到声音，可以用 journalctl -u fluidsynth 来查看服务的日志，看看是出了什么问题。

参考文章：

Midi over Bluetooth Low Energy

安装 BlueZ

首先要下载 BlueZ，由于 BlueZ 默认是没有开启 Midi 功能的，所以需要自己编译。这里使用的 BlueZ 是一个经过修改的版本，提供了 Midi Server 的功能。

git clone https://github.com/oxesoft/bluezsudo apt-get install -y autotools-dev libtool autoconfsudo apt-get install -y libasound2-devsudo apt-get install -y libusb-dev libdbus-1-dev libglib2.0-dev libudev-dev libical-dev libreadline-devcd bluez./bootstrap./configure --enable-midisudo make install复制代码

之后测试一下开启服务端并用其他支持 Bluetooth Midi 的软件来搜索，如 iOS 下的 Garageband。

sudo btmidi-server -v -n "Midi over BLE"复制代码

如果出现了 MGMT_OP_SET_LE failed: Not Supported，就说明设备不支持 BLE。在确认一切正常后打开另外一个终端窗口，连接好 Midi 设备并扫描。注意在这之前要先用别的设备连接上 Bluetooth Midi，BlueZ 只有在有设备连接时才会创建 Midi 通道。

aconnect -l复制代码

在列表中找到你自己的蓝牙设备和创建的 "Midi over BLE"。比如我的输出结果是：

client 0: 'System' [type=kernel]    0 'Timer           '    1 'Announce        'client 14: 'Midi Through' [type=kernel]    0 'Midi Through Port-0'client 20: 'Keystation 88' [type=kernel,card=1]    0 'Keystation 88 MIDI 1'    1 'Keystation 88 MIDI 2'client 128: 'Midi over BLE' [type=user,pid=2104]    0 'Midi over BLE   '复制代码

这里可以看到我的键盘 "Keystation 88" 编号是 20，"Midi over BLE" 默认编号是 128。

aconnect 20:0 128:0 复制代码

这样就可以把两个通道连接起来了。去键盘上按几个键，看看连接的设备会不会发出声音。一切正常就可以进行下一步了。

启动服务

新建一个服务：sudo nano /lib/systemd/system/btmidi.service，在文件中输入：

[Unit]Description=MIDI Bluetooth connectAfter=bluetooth.targetRequires=bluetooth.target[Service] ExecStart=/usr/local/bin/btmidi-server -n "Midi over BLE"[Install]WantedBy=multi-user.target复制代码

激活服务：

sudo systemctl enable btmidi.servicesudo systemctl start btmidi.service  复制代码

接下来配置自动连接 Midi 通道，这里我们使用 udev 来在蓝牙设备发生变化时自动连接。首先来写一个连接脚本：

touch linkble.shchmod a+x linkble.shnano linkble.sh复制代码

在文件中输入：

#!/bin/bashsleep 1/usr/bin/aconnect 'Keystation 88':0 'Midi over BLE':0复制代码

注意这里要把键盘的名字改成自己的。之所以要用设备名来连接，是因为设备编号是不稳定的。接下来建立规则 sudo nano /etc/udev/rules.d/44-bt.rules,在文件中输入：

ACTION=="add|remove", SUBSYSTEM=="bluetooth", RUN+="/home/user-name/linkble.sh"复制代码

刷新规则：

sudo udevadm control --reload-rules复制代码

这样就可以在其他设备连接到 BLE 的时候自动连接通道了。

参考文章：

Midi over Wifi

安装 raveloxmidi

首先需要激活虚拟 Midi 设备模块，由于我们使用的工具 raveloxmidi 会以独占方式访问 Midi 设备，我们必须用一个虚拟设备来传递信号。

modprobe snd-virmidiaconnect -l复制代码

如果输出中出现了虚拟 Midi 设备就说明设置成功了。为了能让模块永久启用，我们来建立一个配置文件 sudo nano /etc/modules-load.d/snd-virmidi.conf，在文件中输入：

snd-virmidi复制代码

保存并重启。

接下来安装 raveloxmidi：

sudo apt-get install -y git pkg-config libasound2-dev libavahi-client-dev autoconf automakesudo apt-get install avahi-daemongit clone -b experimental https://github.com/ravelox/pimidi.gitcd pimidi/raveloxmidi/ && ./autogen.sh && ./configure && make -j2sudo make install复制代码

假如你的网络不支持 ipv6，则需要配置一下 avahi-daemon，打开文件：sudo nano /etc/avahi/avahi-daemon.conf，按照下面的值来设置，注意一些行需要取消注释。

use-ipv6=nopublish-addresses=yespublish-aaaa-on-ipv4=no复制代码

打开 aconnect -l 来看一下设备在其中的编号，看一下 Midi 键盘的编号和第一个虚拟设备的编号，我的是 28:0 24:0，把它们连接起来。注意这里的顺序，一定是把键盘通道发送给虚拟设备通道。

aconnect 28:0 24:0复制代码

接下来查看硬件编号：

amidi -l复制代码

我这里第一个虚拟 Midi 设备的编号是 hw:2,0，记住这个值。为 raveloxmidi 建立一个配置文件：/etc/raveloxmidi.conf，在文件中输入：

alsa.input_device = hw:2,0network.bind_address = 0.0.0.0logging.enabled = yeslogging.log_level = normal复制代码

接下来启动测试：

sudo raveloxmidi -dN -c /etc/raveloxmidi.conf复制代码

如果程序正常运行了你应该就可以在其他地方连接它。这里以 macOS 上的 Garageband 为例：

打开 “音频 Midi 音频设置” 并在菜单中打开显示 “Midi 音频工作室”。之后在 “Midi 音频工作室” 的菜单或者工具栏上打开 “Midi 网络设置”。启用 “会话1”。在目录中选择 raveloxmidi，点连接。

打开 Garageband 弹几个音试一试，如果正常出声就是成功了。

启动服务

新建一个服务：sudo nano /etc/systemd/system/raveloxmidi.service，在文件中输入：

[Unit]After=local-fs.target network.targetDescription=raveloxmidi RTP-MIDI network server[Install]WantedBy=multi-user.target[Service]User=rootExecStartPre=/usr/bin/aconnect 'Keystation 88':0 24:0ExecStart=/usr/local/bin/raveloxmidi -dN -c /etc/raveloxmidi.conf复制代码

注意 Midi 设备的名称要改成自己的。激活服务：

sudo systemctl enable raveloxmidi.servicesudo systemctl start raveloxmidi.service复制代码

服务没有启动成功也没关系，可能是因为我们之前已经手动连接过一次 Midi 设备了，重启试试就好。

（本节参阅：）

参考文章：

常见问题

FluidSynth 无法打开默认声卡

遇到这种情况可能是你开机的时候 Alsa 没有把第一个输出设备分给你的声卡，而是分给了虚拟 Midi 或 USB 设备。首先我们来看一下你的音频设备都有什么：

aplay -l复制代码

列出的内容可能是这样的：

0 snd_virmidi 1 snd_usb_audio 2 (null)复制代码

这其中的 0 和 1 号卡都不是输出声音的设备，我们可以降低他们的优先级。打开 Alsa 的配置文件，为每一个设备设置 -2 的优先级：

sudo nano /etc/modprobe.d/alsa-base.conf复制代码

options snd_virmidi index=-2options snd_usb_audio index=-2复制代码

重启之后应该就可以了，另外你还需要修改 Midi over Wifi 的配置文件，更新声卡编号。

参考文章：

破音

如果 FluidSynth 出现了破音的现象，你需要考虑两方面原因。

假如破音时和负载有关的，你可能需要增加使用多 CPU 核心选项。

假如是定时的，大概一秒一次这种的，可能是由于 schedutil 导致的，这个调整 CPU 频率的工具对音频应用非常不友好。你需要配置它锁住 CPU 频率或者采用比较保守的方案来调整频率才不会出问题。

后记

弄 Midi 这档子事坑还是挺多的，我折腾了一周左右遇到了各种各样的问题，现在给大家总结一下，假如后来有人要做类似的事情，就可以省点心了。