デジタルマイクSPM0405HD4Hの使い方について

Question

Arduinoで以下のセンサを活用し周囲の音を数値化したいのですが使い方が全くわかりません。

簡単でいいのでサンプルコードを書いてくれたら幸いです。。。

試みたプログラムです。
⑤DATとA0を接続してます。

int a;          
    
void setup() {
  Serial.begin(9600) ;   
     
void loop(){
  a = analogRead(0);
  Serial.println(a);
  delay(100);
}

購入したセンサ

Answer 1

気になったので本日、秋葉原に行って秋月で購入して試してみました。（夕方近くだったので急な天候の変化にも邪魔されましたが）
http://akizukidenshi.com/download/SPM0405HD4H.pdf　を参考に”すんなり動くだろう”と考えながら。
参考にしたのはデジタルマイクSPM0405HD4Hがデジタルで動いた！
ですが、特に難しい部分はありませんでしたが。

まずはHPのソースを眺めて理解されながら試すのは如何でしょうか？

Comments

[dogy]

ご指摘ありがとうございます。
実は以前にもそのホームページも拝見したのですが意味がわからなかったです。。。
ですがもう少しHPのソースを確認してみます！

[MasahikoHirata]

まず異なる部分が接続方法ですね。このデジタルマイクは名前の通り、デジタルで音声をデータ化して送信します。そのために必要なのがマイクから見て”CLK"（クロック）が入力。これを受けてデータをデジタルで送信。つまり信号として２本の接続。また電源関係も接続が必要です。貴殿のソースでは単にA0の入力だけですので”ウンともスンとも”言わないはず。

[MasahikoHirata]

各ピンの接続につきましては
//
// DAC MCP4921
//
// GPIO 13 - Pin 5 SDI
// 14 - 4 SCK
// 15 - 3 !CS
// 16 - 8 LDAC
// 1, 9, 11, 13 - Vcc
// 12 - Gnd
// 1 - 0.1uF - 13
//

[MasahikoHirata]

arduinoのピンにSDIなどSPIの通信の接続をする必要があります。

[dogy]

たしかにうんともすんとも言いませんでした。
”SPIの通信”が勉強不足で理解できない点が多いのですが、この通信を用いないとできないものなのでしょうか・・・？

[MasahikoHirata]

私が参考にしたソースからSPI通信であることがハッキリとしています。今日の夜にでも配線などの情報を追加回答いたします。

[dogy]

有難うございます。とても助かります。

[MasahikoHirata]

まず私の回答の修正です。DAC　MCP４９２１のピン記載について、これはマイクではなくてマイクからのデータを音声に変換するボードの事でした。すみません。

[MasahikoHirata]

続いて、マイクですが先ほどの回答に誤りが。これは音声をON/OFFの長さで強弱をデジタル化しています。
従ってON/OFFの長さ（時間）を得ればデータに。

[MasahikoHirata]

参考にしたHPのソースを改造して、その部分の解説をします。
//
// SPM0405
//
#define kOutClock 5 // to CLK
#define kInSignal 4 // from DAT
// L/R is connected to GND -> down edge mode

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(230400);　// ここはシリアルモニターとか自分のデータを得る端末の速度です。私は115200bpsにしました。

pinMode(kOutClock, OUTPUT);
pinMode(kInSignal, INPUT);

}

//
// loop
//

const int kMaxLoop = 100;
const int kMaxDAC = 4095;
const int kMaxRate = 2000 / kMaxLoop;
const int kMaxOffset = kMaxDAC / 2;
const int kOutLoop = 10000 / kMaxLoop;
long a, b; // dummy wait　時間調整の為の無駄処理用です。
void loop() {
while (1) {
for (int i = 0; i < kOutLoop; i++) {
int count = 0;
for (int l = 0; l < kMaxLoop; l++) { // 25n
digitalWrite(kOutClock, LOW); // low 212.5n
a++; b++;
if (digitalRead(kInSignal) == HIGH) {
count++;　　　　//データの信号線がHIGHになってる長さをカウント。
}
else {
count--;
}
if (l < kMaxLoop - 1) {
digitalWrite(kOutClock, HIGH); // high=225.0n　時間調整で２つ入ってます。この225.0nは”nSec"で”ナノ秒”を意味します。
digitalWrite(kOutClock, HIGH); // high=225.0n
}
}
count = count * kMaxRate + kMaxOffset;
}
Serial.println(count); //これでシリアルに信号のHIGHの時間を出力。
}
}

[MasahikoHirata]

配線の注意点はマイクの動作電圧が3.6VまでなのでUNOでは５Vでオーバー。それなので3.3Vと５Vのレベル変換を使うのが確実です。

[MasahikoHirata]

これを使用してます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-05825/

[MasahikoHirata]

接続にはVDD（電源としてArduinoの3.3V）GND（０Vライン）は共通、PIN５をクロック、PIN４をデータ、そしてマイクのL/RをGNDに接続で動作しました。

[dogy]

コード記載から接続部分など細部までご教授本当に助かります。
コンパイル時に最後の行のSerial.println(count);にて
「'count' was not declared in this scope」とエラーが出るのですが、
なぜ"count"が定義されていない扱いになるのでしょうか？

[dogy]

一つ前の” } ” のなかに収めると書き込めるのですがシリアルプリントが
2007
2007
2007
2007
1927
1927
1927
1927
1967
2007
2007
2007
2007
2007
2007
1927
2007
1927
このような感じで正確な値が取れていないような気がします。。。
ちなみに私のArduino unoは幸いにも3.3V電源PINがあったので変換器は買わなくて済みそうです！

[MasahikoHirata]

"ちなみに私のArduino unoは幸いにも3.3V電源PINがあったので変換器は買わなくて済みそうです"については、信号線も3.3V で動作させないと、信号のHIGH・LOWの閾値が違うので動作が保障されません。

[dogy]

ということはやはり５Vから変換器を通して３.３Vにした方が良いのでしょうか？

[MasahikoHirata]

そうです。VDDは3.3Vから信号線はレベル変換で。

[dogy]

なるほど！
では例に挙げてくださったレベル変換器を購入して試してます！

Answer 2

デジタルマイクSPM0405HD4Hの出力は、PDM(Pulse Density Modulation:パルス密度)形式です。
PDMは、低い値の時にはパルスが時々出力され、値が高い時にはパルスが頻繁に出力されるというものです。

パルスを取り込めたとしても、それを正確にアナログ値に変換するにはDSP（デジタルシグナルプロセッサ）が必要で、Arduinoで処理するには荷が重いです。

PDM形式の信号は、PWM形式の信号と同様にローパスフィルターを通すことでアナログ値にすることが出来ます。

SPM0405HD4HのDATAピン　-> ローパスフィルター　-> アンプ -> Arduinoのアナログ入力ピン
SPM0405HD4HのCLKピン　<- Arduinoのデジタル出力ピン
という配線をして、Arduinoのデジタル出力ピンにクロック信号を出しながら、アナログ入力ピンから値を読み取れば、音声信号データになると思います。

Arduinoからクロック信号を出すのが面倒くさいなら、発信回路の出力をCLKピンにつなぐ方法もあります。

また、どうせアナログ入力でデータを取るのなら普通のマイクを使うというのも有りでしょう。