AtomS3 + Atomic Echo Baseで音が鳴るまでの検証メモ

AtomS3 に EchoBase を繋いでスピーカーが鳴らない問題を切り分けた記録です。

最終的に「ES8311 の初期化が抜けていた」ことが原因でした。

AtomS3R-AI Chatbot

こちらのキットに含まれているAtomic Echo Baseというモジュールを使ってみます。

• ATOMS3: メインマイコン
• Atomic Echo Base: マイクとスピーカーがついてる

という構成です。

公式のライブラリはこちら

Arduino向けのライブラリはこちらです。

まずはスピーカーを鳴らす

バイブコーディングで一気にマイクとスピーカーがなるかやってみたけどそんなにうまくいかないのでまずはスピーカーからにしました。

• EchoBase のスピーカーがちゃんと鳴るか確認したい
• マイク/スピーカーどちらが原因かを切り分けたい

マイクがうまく動いてるかよりはスピーカーは音がなればOKなのでまだ検証しやすいです。

最初の状態

• I2S でスピーカーを鳴らすテストコードを用意
• 画面ボタンを押している間だけ 1kHz トーンを鳴らす
• 結果: 音が鳴らない

切り分けの方針

1. スピーカー単体テストにする（マイクを切り離す）
2. I2C デバイスが見えているか確認する
3. EchoBase のオーディオコーデック（ES8311）を初期化する

実際にやったこと

1. スピーカー単体テスト

• マイク処理を外して M5.Speaker.tone(1000, 200) だけ鳴らす
• 結果: 音が鳴らない

2. I2C スキャンで状況把握

• 起動時に I2C スキャンを実行して、見えるアドレスを表示
• 表示結果: 0x18 / 0x43

I2C は生きているので、配線や電源が完全に死んでいるわけではないと判断。

3. EchoBase のコーデック初期化を追加

EchoBase は ES8311 というコーデックを使っていて、
これを初期化しないとスピーカーは鳴らない。

• M5Atomic-EchoBase ライブラリを GitHub から追加
• echobase.init(...) で ES8311 を初期化
• スピーカー音量を設定

この時点で 音が鳴るようになった

変更点（抜粋）

platformio.ini

lib_deps =
  m5stack/M5Unified @ ^0.2.0
  https://github.com/m5stack/M5Atomic-EchoBase.git

src/main.cpp（重要部分）

#include <M5EchoBase.h>
M5EchoBase echobase(I2S_NUM_0);

Wire.begin(38, 39);
echobase.init(16000, 38, 39, 7, 6, 5, 8, Wire);
echobase.setSpeakerVolume(70);

コード全て

• src/main.cpp

#include <M5Unified.h>
#include <Wire.h>
#include <M5EchoBase.h>

// --- AtomS3 + EchoBase Pin Mapping ---
// AtomS3はESP32-S3ベースのため、従来のATOM Matrix/LiteとGPIO番号が異なります。
// EchoBaseの機能に割り当てられたピンをS3用にマッピングします。
static constexpr const uint8_t PIN_I2S_BCLK = 8;  // Bit Clock
static constexpr const uint8_t PIN_I2S_WS   = 6;  // Word Select (LRCK)
static constexpr const uint8_t PIN_I2S_DOUT = 5;  // Data Out (Speaker)
static constexpr const uint8_t PIN_I2S_DIN  = 7;  // Data In (Mic)
static constexpr const uint8_t PIN_I2C_SDA  = 38;
static constexpr const uint8_t PIN_I2C_SCL  = 39;

M5EchoBase echobase(I2S_NUM_0);

void setup() {
    auto cfg = M5.config();
    
    // AtomS3の内部スピーカーを使わないように設定（EchoBaseを使うため）
    // ※M5Unifiedのバージョンによっては、外部I2S設定時に自動無効化されますが念のため。
    cfg.internal_spk = false; 
    cfg.internal_mic = false;

    M5.begin(cfg);

    // EchoBaseのオーディオCODEC(ES8311)初期化用I2C
    Wire.begin(PIN_I2C_SDA, PIN_I2C_SCL);
    // EchoBaseのES8311を初期化（公式サンプル準拠）
    echobase.init(16000, PIN_I2C_SDA, PIN_I2C_SCL, PIN_I2S_DIN, PIN_I2S_WS, PIN_I2S_DOUT, PIN_I2S_BCLK, Wire);
    echobase.setSpeakerVolume(70);

    // --- Speaker (EchoBase NS4168) Config ---
    {
        auto spk_cfg = M5.Speaker.config();
        spk_cfg.pin_bck      = PIN_I2S_BCLK;
        spk_cfg.pin_ws       = PIN_I2S_WS;
        spk_cfg.pin_data_out = PIN_I2S_DOUT;
        spk_cfg.i2s_port     = I2S_NUM_0; // S3はI2S_NUM_0推奨
        spk_cfg.sample_rate  = 16000;     // サンプリングレート
        M5.Speaker.config(spk_cfg);
    }

    // スピーカーの初期化開始（マイクは使わない）
    M5.Speaker.begin();

    // 音量設定 (0-255) ハウリング注意！
    M5.Speaker.setVolume(128); 
}

void loop() {
    M5.update();

    // 画面(ボタン)を押している間だけトーンを鳴らす
    if (M5.BtnA.isHolding() || M5.BtnA.isPressed()) {
        M5.Speaker.tone(1000, 200); // 1kHz, 200ms
        // M5.Display.fillCircle(64, 64, 10, GREEN); // 動作中表示
    } else {
        M5.Speaker.stop();
        // M5.Display.fillCircle(64, 64, 10, BLACK); // 停止中
    }
}

• platformio.ini

[env:m5stack-atoms3]
platform = espressif32
board = m5stack-atoms3
framework = arduino
monitor_speed = 115200
lib_deps = 
	m5stack/M5Unified @ ^0.2.0
	https://github.com/m5stack/M5Atomic-EchoBase.git

まとめ

• I2C でデバイスが見えていても、ES8311 を初期化しないとスピーカーは鳴らない
• I2C スキャンは「配線/電源が生きているか」を確認するのに有効
• 音が鳴らない時は、まず スピーカー単体テスト → I2C スキャン → コーデック初期化 が早い

次の課題

• マイク単体テスト（入力レベル表示）
• 元の「押している間だけ中継」に戻して動作確認

デバイスの不具合を疑ってしまうのでまずは音がなってよかった...