I²S（Inter-IC Sound）は、マイコンやオーディオ機器間で音声データをやり取りするために設計された、シリアル通信プロトコルです。I²CやSPIと名前は似ていますが、I²Sは音声専用のプロトコルです。
I²Sは、以下の3つの主要な信号線を使って通信します。
- BCLK (SCK) ビットクロック。データ転送の同期
- LRCLK (WS) ワードセレクト。左右チャンネルの切り替え。データ線が一本なのでマイク側でも左右を指定します。LOW で左側となります。
- SD (SDATA) シリアルデータ。音声データ本体
利点
高音質：16〜32ビットのPCM（Pulse-Code Modulation／パルス符号変調）音声に対応。つまりデジタル。
ステレオ対応：1本のデータ線で左右チャンネルを送信
低レイテンシ：リアルタイム処理に最適
シンプルな配線：3本の信号線で完結
ESP32 C3 supermini と INMP441 互換モジュールを使ってマイクから音声データを得る回路を示します。
| INMP441 Pin | ESP32-C3 GPIO | Signal Role |
|---|---|---|
| VDD | 3.3V | Power |
| GND | GND | Ground |
| SCK | GPIO2 | I²S BCLK (Bit Clock) |
| WS | GPIO3 | I²S LRCLK (Word Select) |
| SD | GPIO1 | I²S Data In |
| L/R | GND | Mono mode (Left channel only) |
コードは以下の通りです。PlatformIo を使っているので Ardunino.h を読み込んでいます。
main.cpp – ESP32-C3 I²S Microphone Reader
#include <Arduino.h>
#include
#include
#define SAMPLE_RATE 16000
#define BUFFER_SIZE 512
#define I2S_WS 3
#define I2S_SCK 2
#define I2S_SD 1
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(1000);
i2s_config_t i2s_config = {
.mode = i2s_mode_t(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX),
.sample_rate = SAMPLE_RATE,
.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,
.channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT,
.communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
.intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1,
.dma_buf_count = 4,
.dma_buf_len = BUFFER_SIZE,
.use_apll = false,
.tx_desc_auto_clear = false,
.fixed_mclk = 0
};
i2s_pin_config_t pin_config = {
.bck_io_num = I2S_SCK,
.ws_io_num = I2S_WS,
.data_out_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,
.data_in_num = I2S_SD
};
i2s_driver_install(I2S_NUM_0, &i2s_config, 0, NULL);
i2s_set_pin(I2S_NUM_0, &pin_config);
}
void loop() {
uint8_t buffer[BUFFER_SIZE];
size_t bytesRead;
i2s_read(I2S_NUM_0, &buffer, BUFFER_SIZE, &bytesRead, portMAX_DELAY);
Serial.write(buffer, bytesRead); // Send raw bytes over serial
}
