#M5StickV のマイクで録音・スピーカで再生をしてみた

概要

最近、販売されている新しいタイプのM5StickVでは、マイクが実装されていることが判明しました。シリアルナンバーのK027から続く数字が2003以降であるモデルにマイクが搭載されています。
手持ちのM5StickV がマイク対応していたことから、マイクで録音・スピーカで再生をしてみた。

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— nnn (@nnn112358) August 21, 2020

また、maixpy でマイクで録音するには、以前のバージョンのaudioモジュールには不具合あり、最新verが必要です。置き場所はこちら。

M5StickV（マイク搭載版）
https://www.switch-science.com/catalog/6651/

M5StickVの回路図

Kendryte K210のIO_12とIO_13がマイクアンプのGoertek4737と接続されています。

K210のIO	IO名	機能
IO_12	MIC DAT	マイクAmpのDAT端子と接続
IO_13	MIC CLK	マイクAmpのCLK端子と接続
IO_11	SPK SD	スピーカAmpのSD端子と接続
IO_14	SPK LRCCLK	スピーカAmpのLRCCLK端子と接続
IO_15	SPK BCLK	スピーカAmpのBCLK端子と接続

MaixPyのAudio モジュール

MaixPyでは音声データを扱うためのAudio モジュールが用意されています。
Audio オブジェクトへパラメーターとして渡すことで、直接Audio を録音や再生することができます。

import audio
audio.Audio(array=None, path=None, points=1024)
パラメーター
　　　array: オーディオオブジェクトに変換可能なbytearray型のデータ。
　　　Path:パスを指定します。現在wav形式のみをサポートしています。
　　　points: オーディオバッファのサンプリングデータ数を指定します。0の場合、バッファは開かれません。デフォルトは1024です。

audio_data = test_audio.to_bytes ()
　　　オーディオオブジェクトのオーディオデータをbytearray型のオブジェクトに変換します。

MaixPyのI2Sモジュール

I2Sモジュールは主にI2Sデバイスを駆動するために使用されます。k210には合計3つのI2Sデバイスが搭載されており、各デバイスは合計4つのチャンネルを持っています。使用前にピンのマッピングと管理が必要です。

from Maix import I2S
i2s_dev = I2S(device_num)
	device_num：K210 の I2S デバイス番号を指定します。最大 3 です。

i2s_dev.channel_config(channel, mode, resolution, cycles, align_mode)
	channel：I2S チャンネル番号
	mode：チャネル送信モード、受信モードを選びます
	resolution：チャネルの解像度、つまり受信データビット数を指定します
	cycles：通信データのクロック周期を指定します。
	align_mode：チャネルのアライメントモードを指定します

i2s_dev.set_sample_rate(sample_rate)
	サンプルレートを指定します

M5StickVのマイクで録音する

maixPyのAudioモジュールを使って、M5StickVのマイクで録音するソースコードです。

from Maix import GPIO, I2S, FFT
import image,lcd,math,time,gc,lcd
from board import board_info
from fpioa_manager import fm
import audio

lcd.init()
lcd.clear()
lcd.rotation(2)

sample_rate = 22050
sample_points = 4096

# I2S MIC GPIO
fm.register(board_info.MIC_LRCLK, fm.fpioa.I2S0_WS, force=True)
fm.register(board_info.MIC_DAT, fm.fpioa.I2S0_IN_D0, force=True)
fm.register(board_info.MIC_CLK, fm.fpioa.I2S0_SCLK, force=True)

mic_dev = I2S(I2S.DEVICE_0)
mic_dev.channel_config(mic_dev.CHANNEL_0, mic_dev.RECEIVER, align_mode=I2S.STANDARD_MODE)
mic_dev.set_sample_rate(sample_rate)
print(mic_dev)

player = audio.Audio(path="/sd/record_1.wav", is_create=True, samplerate=sample_rate)
queue = []

lcd.draw_string(20,50,"REC")

for i in range(100):
    tmp = mic_dev.record(sample_points)
    if len(queue) > 0:
        ret = player.record(queue[0])
        queue.pop(0)
    mic_dev.wait_record()
    queue.append(tmp)

player.finish()

lcd.draw_string(20,50,"finish")

M5StickVのスピーカで再生する

maixPyのAudioモジュールを使って、M5StickVのスピーカで再生するソースコードです。

from fpioa_manager import *
from Maix import I2S, GPIO
import audio

#Speaker I2s Initialize
fm.register(board_info.SPK_SD, fm.fpioa.GPIO0)
spk_sd=GPIO(GPIO.GPIO0, GPIO.OUT)
spk_sd.value(1)
fm.register(board_info.SPK_DIN,fm.fpioa.I2S1_OUT_D1)
fm.register(board_info.SPK_BCLK,fm.fpioa.I2S1_SCLK)
fm.register(board_info.SPK_LRCLK,fm.fpioa.I2S1_WS)
wav_dev = I2S(I2S.DEVICE_1)
sample_rate = 22050

#Play Wav File
def play_wav(fname):
    player = audio.Audio(path = fname)
    player.volume(100)
    wav_info = player.play_process(wav_dev)
    wav_dev.channel_config(wav_dev.CHANNEL_1,
        I2S.TRANSMITTER,resolution = I2S.RESOLUTION_16_BIT,
        align_mode = I2S.STANDARD_MODE)
    wav_dev.set_sample_rate(sample_rate )
    while True:
        ret = player.play()
        if ret == None:
            break
        elif ret==0:
            break
    player.finish()
    print("finish")

play_wav("record_1.wav")

参考資料

• 動け！M5StickVのマイク
  https://togetter.com/li/1394287

• M5Stack Docs
  https://docs.m5stack.com/#/en/core/m5stickv
  https://docs.m5stack.com/#/en/related_documents/M5StickV-Maixpy

• M5Stack Maixpy example
  https://docs.m5stack.com/#/en/related_documents/M5StickV-Maixpy

• Sipeed Maixpy Document
  https://maixpy.sipeed.com/en/

• プリンをもっと見守る技術
  https://github.com/anoken/purin_wo_motto_mimamoru_gijutsu

• m5stickv_microphone_example
  https://github.com/nnn112358/M5StickV_microphone