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reSpeaker XVF3800 I2C経由でのオーディオ再生とボリューム制御

このコードは、XIAO ESP32S3がI2Sインターフェースを通じて外部AIC3104オーディオコーデックチップを使用して440Hzのトーンを再生するものです。オーディオ出力をヘッドフォン（HPLOUT）またはライン出力（LOP）に送信し、シリアルモニターで+または-を入力することでボリュームを調整できます。トーンはサイン波を使用してコード内で生成されます（ファイルからではありません）。また、mを入力することで出力モード（ヘッドフォンまたはライン出力）を切り替えることができます。AIC3104はI2Cを使用してボリュームと出力パワーのレジスタを設定することで制御されます。

pir

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動作原理​

コードは、I2Cインターフェースを介してAIC3104オーディオコーデックを初期化することから始まり、DACボリュームやヘッドフォン/ライン出力レベルなどの主要な出力パラメータを設定します。次に、AudioToolsライブラリのSineWaveGeneratorコンポーネントを使用してサイン波信号（具体的には440Hzトーン）を生成します。このオーディオ信号はI2Sインターフェースを介してストリーミングされ、ESP32S3からAIC3104チップにデジタルオーディオデータを送信するように設定されています。サイン波は、I2Sストリームへのオーディオデータのリアルタイム転送を処理するStreamCopyオブジェクトを使用してコーデックに継続的に供給されます。一方、ユーザーはシリアルモニターを介してシステムと対話でき、ボリュームレベルと**出力モード（ヘッドフォンまたはライン出力）**のオンザフライ制御が可能です。

シリアルコマンド​

システムはシリアルモニターに入力されたシンプルなシリアルコマンドに応答します。+キーを押すとボリュームが1レベル上がり、-キーを押すと下がります。mキーを押すと、出力モードがヘッドフォン出力（HPLOUT）とライン出力（LOP）の間で切り替わります。これらのコマンドにより、コードを変更したり再アップロードしたりすることなく、リアルタイムでオーディオ出力のテストと調整が可能です。

コード​

#include <Wire.h>
#include "AudioTools.h"

// AIC3104 I2C address
#define AIC3104_ADDR 0x18

// Register addresses
#define AIC3104_PAGE_CTRL        0x00
#define AIC3104_LEFT_DAC_VOLUME  0x2B
#define AIC3104_RIGHT_DAC_VOLUME 0x2C
#define AIC3104_HPLOUT_LEVEL     0x33
#define AIC3104_HPROUT_LEVEL     0x41
#define AIC3104_LEFT_LOP_LEVEL   0x56
#define AIC3104_RIGHT_LOP_LEVEL  0x5D

// Audio: 16kHz, stereo, 16-bit
AudioInfo info(16000, 2, 16);
SineWaveGenerator<int16_t> sineWave(32000);
GeneratedSoundStream<int16_t> sound(sineWave);
I2SStream out;
StreamCopy copier(out, sound);

// Volume: range 0–17 (0–8 = DAC, 9–17 = analog boost)
int volume = 8;
bool useHPOUT = true; // true = use HPLOUT, false = use LOP

void aic3104_reg_write(uint8_t reg, uint8_t val) {
  Wire.beginTransmission(AIC3104_ADDR);
  Wire.write(reg);
  Wire.write(val);
  Wire.endTransmission();
}

void setupAIC3104() {
  Wire.begin();
  aic3104_reg_write(AIC3104_PAGE_CTRL, 0x00);

  // Set default 0dB DAC volume
  aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_DAC_VOLUME, 0x00);
  aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_DAC_VOLUME, 0x00);

  // Set output to 0dB, unmuted, powered up
  aic3104_reg_write(AIC3104_HPLOUT_LEVEL, 0x0D);
  aic3104_reg_write(AIC3104_HPROUT_LEVEL, 0x0D);
  aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_LOP_LEVEL, 0x0B);
  aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_LOP_LEVEL, 0x0B);
}

void setVolume(int vol) {
  vol = constrain(vol, 0, 17);
  volume = vol;

  if (vol <= 8) {
    // DAC attenuation
    uint8_t dacVal = vol * 9; // 0dB to -72dB
    aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_DAC_VOLUME, dacVal);
    aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_DAC_VOLUME, dacVal);

    // Output level fixed to 0dB
    aic3104_reg_write(AIC3104_HPLOUT_LEVEL, 0x0D);
    aic3104_reg_write(AIC3104_HPROUT_LEVEL, 0x0D);
    aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_LOP_LEVEL, 0x0B);
    aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_LOP_LEVEL, 0x0B);
  } else {
    // DAC at 0dB
    aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_DAC_VOLUME, 0x00);
    aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_DAC_VOLUME, 0x00);

    // Boost output gain via HPLOUT or LOP
    uint8_t gain = (vol - 8); // from +1 to +9 dB
    uint8_t outVal = (gain << 4) | 0x0B; // Set gain and power/mute bits

    if (useHPOUT) {
      aic3104_reg_write(AIC3104_HPLOUT_LEVEL, outVal);
      aic3104_reg_write(AIC3104_HPROUT_LEVEL, outVal);
    } else {
      aic3104_reg_write(AIC3104_LEFT_LOP_LEVEL, outVal);
      aic3104_reg_write(AIC3104_RIGHT_LOP_LEVEL, outVal);
    }
  }

  // Debug info
  Serial.print("Volume set to ");
  Serial.print(volume);
  Serial.print(" (");
  if (vol <= 8) Serial.print("-" + String(volume * 1) + " dB)");
  else Serial.print("+" + String((vol - 8)) + " dB)");
  Serial.println();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);

  setupAIC3104();
  setVolume(volume);

  auto config = out.defaultConfig(TX_MODE);
  config.copyFrom(info);
  config.pin_bck = 8;
  config.pin_ws = 7;
  config.pin_data = 44;
  config.is_master = true;

  out.begin(config);
  sineWave.begin(info, N_A4); // 440Hz tone
}

void loop() {
  copier.copy();

  if (Serial.available()) {
    char c = Serial.read();

    if (c == '+' && volume < 17) {
      setVolume(volume + 1);
    } else if (c == '-' && volume > 0) {
      setVolume(volume - 1);
    } else if (c == 'm') {
      useHPOUT = !useHPOUT;
      setVolume(volume);
      Serial.print("Switched to ");
      Serial.println(useHPOUT ? "HPLOUT (headphone)" : "LOP (line out)");
    }
  }
}

pir

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