USB MIDIキーボード → VS1053再生
2025.11.24

ESP32-S3のUSBホスト機能を利用して、USB MIDIコントローラからの打鍵情報に基づき音を鳴らせてみます

前回11月20日の記事で紹介したNANO ESP32 統合環境を活用して、USB MIDIキーボードとVS1053 MIDIモジュールを使って音を鳴らしてみます。
NANO ESP32 統合環境
●KORG nanoKEY2
USB MIDIコントローラには、KORG nanoKEY2 を使いました

| コントローラー |
25鍵ベロシティ対応キーボード PITCH UPボタン、PITCH DOWNボタン、OCTAVE UPボタン、OCTAVE DOWNボタン、MODボタン、SUSTAINボタン |
| オクターブ・レンジ |
-4 ~ +4 |
| ベロシティ・カーブ |
4種類 |
| 対応ソフトウェア |
MIDI入力に対応するホスト・アプリケーション |
| 接続端子 |
USB端子(mini B) |
| 電源 |
USBバス電源方式 |
| 消費電流 |
100mA以下 |
| 外形寸法 |
325(W) x 83(D) x 16(H) mm |
| 質量 |
244g |
●VS1053 Codec + MicroSD Breakout - MP3/WAV/MIDI/OGG Play + Record - v4
nanoKEY2の鍵盤を押した際のMIDIコードをVS1053に送信して音を確認します

VS1053 Codec + MicroSD Breakout
下記はArduino UNOとの配線例です。今回は、Arduino Nano ESP32互換ボードを使用しています。

VS1053のモジュール化

ブレッドボード仕様の基板にヘッダーピンをはんだ付けして、VS1053をジャンパーピンで接続しています。

裏面に配線しています。

KORG nanoKEY2のUSB端子はminiBです。
miniB-TypeA USBケーブルを繋いでいるので、さらにType-A → Type-C変換ケーブルを作りました。

VS1053のオーディオ出力をMP3ラジオのLINE-INに接続し、アンプ付きスピーカーとして利用します、
USB MIDIキーボードとVS1053をNANO ESP32に繋ぎ、
シリアル接続によりMIDIデータをNANO ESP32からVS1053に送信します。
| NANO ESP32 | - | VS1053 | - | SPEAKER |
| 3.3V | - | VCC | | |
| GND | - | GND | | |
| | | GND - GPIO-0 | | |
| Serial1 TX(5) | - | RX | | |
| A0 | - | RST | | |
| | | 3.3V - GPIO-1 | | |
| | | AGND | - | speaker(G) |
| | | LOUT | - | speaker(L) |
| | | ROUT | - | speaker(R) |
VS1053から受信するデータはないので、RXはVS1053のリセット制御に利用しています
●開発環境
ソースコードのビルドには、開発環境に PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO
ボードの初期設定を行います
$ pio init -b arduino_nano_esp32 v
初期設定に追記します
$ vi platformio.ini
[env:arduino_nano_esp32]
platform = espressif32
board = arduino_nano_esp32
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
upload_port = /dev/ttyACM0
Configuration for esp32s3 N16R8
●プログラミング
下記に示すUSE MIDIおよびVS1053ライブラリを組合せて、ご自身の動作環境に合わせて編集するとよいと思います。
ESP32-S3 USB MIDI

touchgadget/esp32-usb-host-demos
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
usbhmidi.inoのESP_LOGI()を書き換え、Telnet経由でTeraTermに表示するように加工すると便利です。
Adafruit VS1053 Libraryo

adafruit/Adafruit_VS1053_Library
必要となるのは以下のソースコードです。
・examples/player_miditest/player_miditest.ino
コード変更のポイント
Arduino NANO ESP32 に実装されている ESP32-S3 の Serial1、Serial2 には、任意のGPIOを割り当てることができます。
RXはSerial0に逃がして、QWIICケーブルのRXは、VS1053_RESETとして利用します。
#define VS1053_RESET A0
・・・・・
void setup() {
・・・・・
VS1053_MIDI.begin(31250);
↓
Serial2.begin(31250, SERIAL_8N1, SERIAL0_RX, SERIAL2_TX);
pinMode(SERIAL2_RX, OUTPUT);
digitalWrite(SERIAL2_RX, LOW);
delay(10);
digitalWrite(SERIAL2_RX, HIGH);
delay(10);
usbhmidi.ino と組み合わせます。
static void midi_transfer_cb(usb_transfer_t *transfer)
{
if (Device_Handle == transfer->device_handle) {
int in_xfer = transfer->bEndpointAddress & USB_B_ENDPOINT_ADDRESS_EP_DIR_MASK;
if ((transfer->status == 0) && in_xfer) {
uint8_t *const p = transfer->data_buffer;
for (int i = 0; i < transfer->actual_num_bytes; i += 4) {
if ((p[i] + p[i+1] + p[i+2] + p[i+3]) == 0) break;
switch ( p[i+1] & 0xF0 ) {
case 0x90: midiNoteOn (p[i+1] & 0x0F, p[i+2], p[i+3]); break;
case 0x80: midiNoteOff(p[i+1] & 0x0F, p[i+2], p[i+3]); break;
default: break;
}
}
esp_err_t err = usb_host_transfer_submit(transfer);
}
}
}
p[i+1] & 0xF0:MIDIコマンドの下位4ビットが示すCHANNEL番号を無効にしています
p[i+1] & 0x0F:MIDIコマンドの下位4ビットが示すCHANNEL番号を抽出しています
$ 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。
モバイル・バッテリーから5Vを供給しマイコンを起動します。

起動すると、不明なデバイスとしてKORG nanoKEY2 が認識されているようです。

nanoKEY2の鍵盤を押すと、MIDIコードを解析して、VS1053にMIDIコードを送信、スピーカーで音を確認しています。
また、TeraTermにノート番号が表示させるとともに、Teratermのログ機能で保存しています。
鍵盤の状態のほかに音の間隔(デルタ・タイム)も算出しています。
デルタ・タイムが極端に短い場合は、鍵盤を同時に押したものとみなし、デルタ・タイムをゼロに補正しています。
記録したメロディーのお気に入り箇所を抜き出し、先頭部分のMIDIコードを用いて再現できるので便利です。
|
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。
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
|