HOME | Raspberry Pi | ビジネス書籍紹介 | 2024-11-22 (Fri) Today's Access : 229 Total : 1098309. Since 10 Sep. 2019

ESP32-S3 USB MIDI
2024.09.09

YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。

今回は、ESP32-S3 にUSB MIDIキーボードを接続してみました。

●Pinout


ESP32-S3として様々な製品が販売されていますが、GPIO19(USB D-).GPIO20(USB D+)が引き出されていて、PSRAMを実装しているボードを選びます




mcuカバーの刻印
ESP32-S3-WROOM-1
N16R8


ESP32-S3のモジュールの型番の見方
[ESP32-S3-WROOM]-[1 or 1U]-[N or H][Flash size][R+PSRAM Size]
・ESP32-S3-WROOM (共通)
・1 or 1U : 1はPCBアンテナ搭載、Uは外部アンテナ用
・N or H : Nは85℃まで、Hは105℃まで
・Flash Size : Flashのサイズ。4MB、8MB、16MB
・R+PSRAM Size : PSRAMサイズ。無記載はPSRAMなし
 R2:2MB/Quad SPI(QSPI)接続
 R8:8MB/Octal SPI(OSPI)接続
 Octal SPIの場合、GPIO35・GPIO36・GPIO37を占有
ESP32-S3とMicroPythonとPSRAM

●開発環境

ソースコードのビルドには、Raspberry Pi 3、開発環境に PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO

$ pio boards esp32-s3-devkit

PlatformIOでボード情報を確認してみると、PSRAM版のesp32s3 DevkitCが存在しません


handledexception/platform-espressif32
gitHubにある esp32-s3-devkitc-1-n16r8v.json をボード情報に追加します
→ ~/.platformio/platforms/espressif32@***************/boards
 ※ *******はインストール環境に依存

jsonファイルの内容を下記に記載します
{
    "build": {
      "arduino":{
        "ldscript": "esp32s3_out.ld",
        "partitions": "default_16MB.csv",
        "memory_type": "qio_opi"
      },
      "core": "esp32",
      "extra_flags": [
        "-DARDUINO_ESP32S3_DEV",
        "-DBOARD_HAS_PSRAM",
        "-DARDUINO_USB_MODE=1",
        "-DARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=1"
      ],
      "f_cpu": "240000000L",
      "f_flash": "80000000L",
      "flash_mode": "qio",
      "psram_type": "opi",
      "hwids": [
        [
          "0x303A",
          "0x1001"
        ]
      ],
      "mcu": "esp32s3",
      "variant": "esp32s3"
    },
    "connectivity": [
      "wifi",
      "bluetooth"
    ],
    "debug": {
      "default_tool": "esp-builtin",
      "onboard_tools": [
        "esp-builtin"
      ],
      "openocd_target": "esp32s3.cfg"
    },
    "frameworks": [
      "arduino",
      "espidf"
    ],
    "name": "Espressif ESP32-S3-DevKitC-1-N16R8V (16 MB QD, 8MB PSRAM)",
    "upload": {
      "flash_size": "16MB",
      "maximum_ram_size": 327680,
      "maximum_size": 16777216,
      "require_upload_port": true,
      "speed": 921600
    },
    "url": "https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32s3/hw-reference/esp32s3/user-guide-devkitc-1.html",
    "vendor": "Espressif"
  }

$ pio boards esp32-s3-devkit

esp32-s3-devkitc-1-n16r8v が追加されています

USB CDC
USB CDCとはUniversal Serial Bus Communications Device Classの略称で, USB上でデバイス間のデータのやりとりを行うための通信規格です.
jsonファイル内のextra_flagをみてみましょう
"extra_flags": [
 "-DARDUINO_ESP32S3_DEV",
 "-DBOARD_HAS_PSRAM",
 "-DARDUINO_USB_MODE=1",
 "-DARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=1"
],
ARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT = 1
この指定により、Serialが内蔵のUSB CDCでインスタンス化され、USB接続により従来のUPLOADが可能になります。


これにより、システムログはUSB to UART端子とGPIO43,44のTX,RX端子に出力されます

ボードの初期設定を行います
$ pio init -b esp32-s3-devkitc-1-n16r8
v
初期設定に追記します
$ vi platformio.ini
[env:esp32-s3-devkitc-1-n16r8v]
platform = espressif32
board = esp32-s3-devkitc-1-n16r8v
framework = arduino
board_build.partitions = default_16MB.csv
build_flags =
  -DBOARD_HAS_PSRAM
  -mfix-esp32-psram-cache-issue
  -DCORE_DEBUG_LEVEL=4
board_build.arduino.memory_type = qio_opi
board_build.f_flash = 80000000L
board_build.flash_mode = dio
monitor_speed = 115200

Configuration for esp32s3 N16R8

●PSRAM確認
実装されているPSRAM容量などを確認してみます
void setup() {
	Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 44, 43);
	Serial1.printf("Internal Total heap %d, internal Free Heap %d\n", ESP.getHeapSize(), ESP.getFreeHeap());
	Serial1.printf("SPIRam Total heap %d, SPIRam Free Heap %d\n", ESP.getPsramSize(), ESP.getFreePsram());
	Serial1.printf("Flash Size %d, Flash Speed %d\n", ESP.getFlashChipSize(), ESP.getFlashChipSpeed());
	Serial1.printf("ChipRevision %d, Cpu Freq %d, SDK Version %s\n", ESP.getChipRevision(), ESP.getCpuFreqMHz(), ESP.getSdkVersion());
	Serial1.println("");
}

void loop() {}

$ pio run -t upload
(抜粋)
PLATFORM: Espressif 32 (6.3.2+sha.a47ecbf) > Espressif ESP32-S3-DevKitC-1-N16R8V (16 MB QD, 8MB PSRAM)
HARDWARE: ESP32S3 240MHz, 320KB RAM, 16MB Flash
PACKAGES:
 - framework-arduinoespressif32 @ 3.20009.0 (2.0.9)
 - tool-esptoolpy @ 1.40501.0 (4.5.1)
 - tool-mkfatfs @ 2.0.1
 - tool-mklittlefs @ 1.203.210628 (2.3)
 - tool-mkspiffs @ 2.230.0 (2.30)
 - toolchain-riscv32-esp @ 8.4.0+2021r2-patch5
 - toolchain-xtensa-esp32s3 @ 8.4.0+2021r2-patch5
Checking size .pio/build/esp32-s3-devkitc-1-n16r8v/firmware.elf
Advanced Memory Usage is available via "PlatformIO Home > Project Inspect"
RAM:   [=         ]   6.0% (used 19620 bytes from 327680 bytes)
Flash: [          ]   4.0% (used 264265 bytes from 6553600 bytes)
Building .pio/build/esp32-s3-devkitc-1-n16r8v/firmware.bin
esptool.py v4.5.1
Auto-detected: /dev/ttyUSB0
Uploading .pio/build/esp32-s3-devkitc-1-n16r8v/firmware.bin
esptool.py v4.5.1
Serial port /dev/ttyUSB0
Connecting....
Chip is ESP32-S3 (revision v0.2)
Features: WiFi, BLE
Crystal is 40MHz
MAC: xx:xx:xx:xx:xx:xx
Wrote 264624 bytes (147816 compressed) at 0x00010000 in 3.6 seconds (effective 584.4 kbit/s)...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...

$ pio device monitor -p /dev/ttyUSB0 -b 115200
あるいは
$ pio device monitor -p /dev/ttyAMA0 -b 115200
デバイスモニター起動時にゴミが流れるので、一度リセットボタンを押します
ESP-ROM:esp32s3-20210327
Build:Mar 27 2021
rst:0x1 (POWERON),boot:0x8 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
SPIWP:0xee
mode:DIO, clock div:1
load:0x3fce3808,len:0x3ac
load:0x403c9700,len:0x9b4
load:0x403cc700,len:0x28d8
entry 0x403c98bc
[ 101][I][esp32-hal-psram.c:96] psramInit(): PSRAM enabled
Internal Total heap 397152, internal Free Heap 372192
SPIRam Total heap 8386295, SPIRam Free Heap 8386295
Flash Size 16777216, Flash Speed 80000000
ChipRevision 0, Cpu Freq 240, SDK Version v4.4.4

プログラムの中で、Serial1 を Serial に重ねているので、 前半部分にシステム・ログ、後半の赤文字部分のユーザ・ログが出力されています

ユーザ・ログとシステム・ログを分けたい場合は、Serial1をGPIO18,17に変更します
Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 44, 43);
   ↓
Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 18, 17);



$ pio device monitor -p /dev/ttyAMA0 -b 115200
Internal Total heap 397152, internal Free Heap 372192
SPIRam Total heap 8386295, SPIRam Free Heap 8386295
Flash Size 16777216, Flash Speed 80000000
ChipRevision 0, Cpu Freq 240, SDK Version v4.4.4

こうすることで、ttyAMA0側にユーザ・ログのみを表示することができます。

●USB MIDI
それではUSB MIDI機能をみてみましょう

ESP32-S3のUSBポートは、VBUSの5Vを出力しません。 そこで、5V出力ピンと GPIO19(D-)、GPIO20(D+)を使って、USB MIDIキーボードと接続します。


中央上がRaspberry Pi 3 model A+、その左が ESP32-S3 DevkitC、下が KORG nanoKEY2 です。


nanoKEY2のUSB Type-A端子とESP32-S3を仲介する部分にはUSBコネクターDIP化キット(Aメス)/秋月電子を使っています。


touchgadget/esp32-usb-host-demos
gitHubからサンプルコードをダウンロードします。 必要となるのは以下の3つのソースファイルです。
・usbhmidi.ino
・show_desc.hpp
・usbhhelp.hpp

$ pio run -t upload
$ pio device monitor -p /dev/ttyAMA0 -b 115200
ビルドして、デバイスモニターを起動します。

MIDIキーボードでの操作が表示されます
 Raspberry Pi(ラズベリー パイ)は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
2020.01.05 第1回 abcjs 楽譜作成・演奏スクリプト
2020.01.09 I2S通信によるハイレゾ音源再生
2020.01.18 MIDI再生:FM音源YMF825+Arduino編
2020.01.24 FM音源YMF825+micro:bit編
2020.02.13 Piano Hat & Rosegarden
2020.03.18 テキスト読み上げ gTTS
2020.05.19 テキスト読み上げ AquesTalk pico LSI
2020.06.22 波形処理 第1回 音の波と三角関数
2020.07.22 波形処理 第2回 平均律と純正律
2020.08.26 波形処理 第3回 黒鍵と白鍵
2020.11.21 深層学習 第1回環境整備
2020.12.19 深層学習 第2回マルコフ連鎖・自動歌詞生成
2021.01.02 深層学習 第3回コード進行解析
2021.01.16 波形処理 第4回 コード演奏
2021.08.07 MIDI制御/Adafruit Music Maker
2021.08.23 MIDIフォーマット解析
2021.08.24 オーディオアンプ・スピーカー
2021.10.10 音声ファイルの切貼り
2022.09.16 USB-MIDI
2023.01.16 MAX98537 & PCM5102
2023.03.15 音源サンプリング
2023.06.16 ヤマハ音源IC YMZ294
2024.01.07 内蔵DACによるWAV再生
2024.03.23 Piano Hat for MIDI
2024.08.08 シンプルな16bit DAC
2024.09.09 ESP32-S3 USB MIDI
2024.10.10 NANO ESP32 USB MIDI
2024.11.10 音声変換・参照音声編集


Arduinoで学ぶ組込みシステム入門(第2版)
●Arduinoを使って組込みシステム開発を理解する
・ハードウェアやソフトウェアなどの基礎知識/ ・設計から実装までを系統的に説明するモデルベース開発/ ・Arduinoを用いた実際の開発例

最新 使える! MATLAB 第3版
◆◆すぐに「使える!」 全ページフルカラー!◆◆
・MATLAB R2022bに対応し、解説もより詳しく!/ ・コマンド・スクリプトの例が豊富で、動かして学べる!/ ・超基本から解説。これから使いはじめる人にぴったり!/ ・全編フルカラー、スクリーンショットも豊富!

Amazon Web Services基礎からのネットワーク&サーバー構築改訂4版
1.システム構築をインフラから始めるには/ 2.ネットワークを構築する/ 3.サーバーを構築する/ 4.Webサーバーソフトをインストールする/ 5.HTTPの動きを確認する/ 6.プライベートサブネットを構築する/ 7.NATを構築する/ 8.DBを用いたブログシステムの構築/ 9.TCP/IPによる通信の仕組みを理解する

C言語は第二の母国語: 独学学生時代から企業内IT職人時代に培った、独立のための技術とノウハウ 平田豊著
学生時代から独学でプログラミングをはじめ、企業内でデバイスドライバを開発し、そして独立後もたくさんのアプリケーション開発や技術書制作に携わってきた著者。その筆者が大事に使い続ける「C言語」の“昔と今”について、気づいたことや役立つ知識、使ってきたツールなどについて、これまで記してきたことを整理してまとめました。 本書では、現役プログラマーだけでなく、これからプログラミングを学ぶ学生などにも有益な情報やノウハウを、筆者の経験を元に紹介しています。

1冊ですべて身につくJavaScript入門講座
・最初の一歩が踏み出せる! 初心者に寄り添うやさしい解説 ・最新の技術が身につく! 今のJavaScriptの書き方・使い方 ・絶対に知っておきたい! アニメーションとイベントの知識 ・プログラミングの基本から実装方法まですべて学べる

図解! Git & GitHubのツボとコツがゼッタイにわかる本
ソフトウェア開発では欠かすことのできないGit、GitHub。 これからGit、GitHubを使いたいという入門者の方でも、実際に手を動かしながら使い方を学べます。

C自作の鉄則!2023 (日経BPパソコンベストムック)
メーカー製のパソコンはスペックが中途半端で、自分が本当に欲しい機種がない――。そう思っている人には、ぜひ自作パソコンをお薦めします。自作パソコンのパーツは進化が速く、しかも驚くほど種類が豊富。価格も性能も、幅広く用意されているため、満足度100%の“自分だけの1台”を手に入れることができます。

Interface 2023年6月号
特集:第1部 フィルタ設計 基礎の基礎/ 第2部 係数アプリや波形観測アプリで合点!FIR&IIRフィルタ作り/ 第3部 配布プリント基板で体験!マイコンで動くフィルタ作り

日経Linux 2023年5月号
【特集 1】 AI時代の最強フリーソフト ~ 25のやりたいを実現! 【特集 2】 AWS、Azureのうまみを無料で体感!面倒なことはクラウドに任せよう 【特集 3】 新しいRaspberry Pi Cameraで遊んでみよう 【特集 4】 Linuxで旧型PCを復活! 1kg切るモバイルPCを「ChromeOS Flex」でChromebook化

ラズパイマガジン2022年秋号
特集:5大人気ボード 電子工作超入門
「半導体不足で在庫が不足し、電子工作のボードがなかなか買えない…」。そんな今にふさわしい特集を企画しました。5種の人気ボードにすべて対応した電子工作の入門特集です。「GPIO」や「I2C」を使った電子パーツの制御方法は、どのボードでも同じです。手に入れられたボードを使って、今こそ電子工作を始めましょう。

地方で稼ぐ! ITエンジニアのすすめ
学歴、理系の知識、専門スキル……全部なくてもITエンジニアになれる! 地方でも高収入でやりがいをもって働ける!ITエンジニアの魅力を一挙大公開

Raspberry Piのはじめ方2022
本書は、ラズパイやPicoの買い方やインストール、初期設定といった基本から、サーバー、電子工作、IoT、AIといったラズパイならではの活用方法まで、1冊でお届けします。 ラズパイをこれから始める方向けに、全36ページの入門マンガ「女子高生とラズベリーパイ」も巻末に掲載。これを読むだけでラズパイがどんなものなのか、すぐに分かって触れるようになります。

ハッカーの学校 IoTハッキングの教科書
生活にとけこみ、家電機器を便利にするIoT技術。 Webカメラなど、便利の裏側に潜むセキュリティの危険性をハッキングで検証。 専門家がパケットキャプチャからハードウェアハッキングまで、その攻撃と防御を徹底解説。 本書は2018年7月に刊行された「ハッカーの学校IoTハッキングの教科書」に一部修正を加えた第2版です。

攻撃手法を学んで防御せよ! 押さえておくべきIoTハッキング
本書は、経済産業省から2021年4月にリリースされた、IoTセキュリティを対象とした『機器のサイバーセキュリティ確保のためのセキュリティ検証の手引き』の『別冊2 機器メーカに向けた脅威分析及びセキュリティ検証の解説書』をもとに、IoT機器の開発者や品質保証の担当者が、攻撃者の視点に立ってセキュリティ検証を実践するための手法を、事例とともに詳細に解説しました。

ポチらせる文章術
販売サイト・ネット広告・メルマガ・ブログ・ホームページ・SNS… 全WEB媒体で効果バツグン! カリスマコピーライターが教える「見てもらう」「買ってもらう」「共感してもらう」すべてに効くネット文章術

プログラマーは世界をどう見ているのか 西村博之著
イーロン・マスク(テスラ)、ジェフ・べゾス(Amazon)、ラリー・ペイジ(Google)…etc. 世界のトップはなぜプログラマーなのか?

ニーア オートマタ PLAY ARTS改 <ヨルハ 二号 B型 DX版> PVC製 塗装済み可動フィギュア
「NieR:Automata」より、ヨルハ二号B型こと2BがPLAY ARTS改に新たに登場! 高級感の感じられるコスチュームや髪の質感、洗練されたボディバランス、細かなデティールに至るまでこだわり抜かれた逸品。 DX版には通常版のラインナップに加え2Bの随行支援ユニット ポッド042などをはじめ“純白の美しい太刀"白の約定やエフェクトパーツ、自爆モードを再現できる換装用ボディパーツ、シーンに合わせて変えられる顔パーツ2種も付属する豪華な仕様に。 作中のあらゆるシーンを再現することが可能なファン必見の一品となっている。

Newtonライト2.0 ベイズ統計
ベイズ統計は,結果から原因を推定する統計学です。AIや医療などの幅広い分野で応用されています。その基礎となるのは18世紀に考えだされた「ベイズの定理」です。 この本では,ベイズ統計学のきほんをやさしく紹介していきます。

白光(HAKKO) ダイヤル式温度制御はんだ吸取器 ハンディタイプ FR301-81


無水エタノールP 500mlx2個パック(掃除)


ケイバ(KEIBA) マイクロニッパー MN-A04


サンハヤト SAD-101 ニューブレッドボード


白光(HAKKO) HEXSOL 巻はんだ 精密プリント基板用 150g FS402-02


[Amazon限定ブランド]【指定第2類医薬品】PHARMA CHOICE 解熱鎮痛薬 解熱鎮痛錠IP 100錠


Copyright © 2011-2024 Sarako Tsukiyono All rights reserved®.