M5Stackをメトロノームにする

これは CPS Lab Advent Calendar 2018 1日目の記事である．
2日目の記事は JavaScript だけで BLE に入門する - たこつぼ ．

概要

M5Stack Basicでメトロノーム(設定したBPMに沿って音を鳴らす)を作成した．

Q.動機は？

my new gear... pic.twitter.com/8C00zsSOb0

— Rone@G2R'DuαlCore' (@Rone_Loreto) 2018年11月29日

A. もしかめを極めるため．

BPMとは

曲のテンポのことで，BPM=1分間における四分音符の数 で表される．

BPMの計算を考える

BPM = 1分間における四分音符の数 = 60秒あたりの四分音符の数 である．
更に言い換えると 60000ミリ秒(ms)あたりの四分音符の数 である．すなわち，

1分間あたりの四分音符の数 → 60秒あたりの四分音符の数 → 60000ミリ秒(ms)あたりの四分音符の数

これより， 「四分音符の長さ = (60000[Hz] / 設定したいBPM) / 4」 と分かる．

[ex: BPM120の場合]

BPM120の場合，四分音符は 60秒で四分音符120回 → 60000msで四分120回 であるので，
四分音符1回辺りの秒数(ms)は

60000 ÷ 120 = 150

よって，150msで四分音符1回．

実装した機能

• BPMの変更
  Aボタン(左)で遅く，Bボタン(真ん中)で速くできる．

• メトロノームの スタート / ストップ
  Cボタン(右)を押すごとにスタートとストップができる．

デモ

メトロノーム (Metronome) #M5Stack pic.twitter.com/p1pRbeopF2

— Rone@G2R'DuαlCore' (@Rone_Loreto) 2018年12月1日

ソースコード

#include <M5Stack.h>

// メトロノーム音を設定
#define C4 262

// テンポ変数 デフォルト120
int bpm = 120;

// 音符変数の宣言
float note; // 8分音符

// ステート変数の宣言
int runstate = 0;

void PrintBPM()
{
  M5.Lcd.setCursor(0, 0);
  M5.Lcd.println(bpm);
}

void SelectBPM()
{
  if (M5.BtnA.wasPressed())
  {
    --bpm;
    PrintBPM();
    M5.update();
  }
  else if (M5.BtnB.wasPressed())
  {
    ++bpm;
    PrintBPM();
    M5.update();
  }
}

void AdjustBPM()
{
  // 音の長さをBPMに合わせる
  note = (60000 / bpm) / 4;
}

void MetronomePlay()
{
  AdjustBPM();
  M5.Speaker.tone(C4, note);
  delay(note);
  M5.Speaker.mute();
  delay(note * 3);
}

void CheckRunState()
{
  if (M5.BtnC.wasPressed())
  {
    switch (runstate)
    {
    case 0:
      runstate = 1;
      break;

    case 1:
      runstate = 0;
      break;
    }
  }
  M5.update();
}

void setup()
{
  M5.begin();
  M5.Lcd.setTextColor(GREEN, BLACK);
  M5.Lcd.setTextSize(10);
  PrintBPM();
}

void loop()
{
  SelectBPM();
  CheckRunState();
  if (runstate == 1)
  {
    MetronomePlay();
  }
}

＊汚い部分が多いコードなので，
「このように書き換えできそう？」 などあればどしどし教えていただけると幸いである．

今後の予定

• ディスプレイ表示の修正
  • BPMの表示位置を中心にする
• メトロノーム動作中でもBPMをスムーズに変更できるようにする
  • 現状のコードでは引っかかったような変動をするため
• BPM変更のボタン長押し対応
  • 長押ししている間，続けてBPM変更がされるようにする(100msごとに1BPM変動，のようなイメージ)

モチベが保たれている近日中にブラッシュアップ予定．