ハードウェアの構成(DAC版)

部品リスト:
・Raspberry Pi Pico 2 H ※または、Raspberry Pi Pico 2+ピンヘッダー
・Pico Audio Pack(PIM544)https://shop.pimoroni.com/products/pico-audio-pack ※Adafruit PCM5102 I2S DACや安価なGY-PCM5102モジュールも使用可能
・Pico Omnibus(Dual Expander) ※オプション

※参考:Pico H+Pico Audio Packで¥4,500くらい(2025/07/27)

参考:秋月電子の通販情報(2025/07/27)

・https://akizukidenshi.com/catalog/g/g130982/ Raspberry Pi Pico 2 H(¥1,180)
・https://akizukidenshi.com/catalog/g/g116237/ Pico Audio Pack(¥3,450)
・https://akizukidenshi.com/catalog/g/g116240/ Pico Omnibus(Dual Expander)(¥1,090)

参考:スイッチサイエンスの通販情報(2025/07/27)

・https://www.switch-science.com/products/10257 Raspberry Pi Pico 2 H(¥1,188)
・https://www.switch-science.com/products/7380 Pico Audio Pack(¥3,300)
・https://www.switch-science.com/products/7377 Pico Omnibus(Dual Expander)(¥1,837)

参考:スイッチサイエンスの通販情報・追加(2025/08/14)

・https://www.switch-science.com/products/10382 Adafruit PCM5102A搭載オーディオ用I2S DACボード(¥1,190)

参考:GY-PCM5102モジュールを使用する場合

ボード裏面の設定 ※ハンダ付けされていない場合
・H1L:L
・H2L:L
・H3L:H
・H4L:L

接続方法
・GP22(Pin 29)― XSMT ※オプション
・GP9(Pin 12)― DIN
・GP10(Pin 14)― BCK
・GP11(Pin 15)― LCK
・3V3(OUT)(Pin 36)またはVSYS(Pin 39)― VIN
・GND ― SCK、GND

Amazonの通販情報(2025/08/13)
・https://www.amazon.co.jp/dp/B09NXKPZ8N Youmile GY-PCM5102(¥739)

ソフトウェアのインストール

1)https://github.com/risgk/digital-synth-pra32-u2/releases/latest からDL、展開。
2)Raspberry Pi Pico 2 (H) の白いボタンを押しながら、USBケーブルでPCと接続。
3)マウントされた RP2350 に bin/Digital-Synth-PRA32-2U-Pimoroni-Pico-Audio-Pack.uf2 をコピー。

オプション:Arduino IDEによるソフトウェア改造 (1)

1-1)Arduino IDE をインストール。
1-2)[基本設定...] の [追加のボードマネージャーのURL] に以下を設定。
https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.json
1-3)[ボードマネージャ] で Raspberry Pi Pico/RP2040 by Earle F. Philhower, III をインストール。(各リリースのテストに使用されたバージョンを推奨)

オプション:Arduino IDEによるソフトウェア改造 (2)

2-1)[ライブラリマネージャー] で MIDI Library by Francois Best, lathoub をインストール。(バージョン 5.0.2 を推奨)
2-2)Arduinoスケッチ "Digital-Synth-PRA32-U2.ino" を開く。
2-3)ボード: "Raspberry Pi Pico 2" 、USB Stack: "Adafruit TinyUSB" を選択。
2-4)PRA32_U2_I2S_DAC_MUTE_OFF_PIN等を使用DACに合わせて変更。

オプション:UART制御への対応 (1)

1)Arduino IDEによるソフトウェア改造を準備。
2)"Digital-Synth-PRA32-U2.ino" で以下のようにコメントアウト解除。
#define PRA32_U2_USE_UART_MIDI
3)PC等からUART制御する場合は、以下の定義を有効にする。
#define PRA32_U2_UART_MIDI_SPEED               (38400)

オプション:UART制御への対応 (2)

1)デスクトップアプリHairless MIDI<->Serial Bridgeを使用すると、MIDI入力をUART出力(シリアル出力)に接続可能。
https://projectgus.github.io/hairless-midiserial/
2)WindowsではloopMIDI、MacではIACバス(仮想MIDIポート)を併用すると、MIDI対応アプリとも接続可能。
https://www.tobias-erichsen.de/software/loopmidi.html

オプション:MIDI制御への対応

1)Arduino IDEによるソフトウェア改造を準備。
2)"Digital-Synth-PRA32-U.ino" で以下のようにコメントアウト解除。
#define PRA32_U2_USE_UART_MIDI
3)木下研究所 「MIDI-UARTインターフェースさん キット」、necobit電子「MIDI Unit for GROVE」、M5Stack「MIDI音源ユニット」などをUART1 TXとUART1 RX(デフォルトではGP4とGP5)に接続することで、MIDI制御が可能。

※参考:追加部品は¥2,000~¥2,500くらい(2025/07/27)

参考:スイッチサイエンスの通販情報 (1) (2024/07/27)

・https://www.switch-science.com/products/8117 MIDI-UARTインターフェースさん キット(木下研究所)(¥1,800)
・https://www.switch-science.com/products/7587 MIDI Unit for GROVE(necobit電子)(¥1,980)
・https://www.switch-science.com/products/10190 MIDI Unit Mini for GROVE(necobit電子)(¥1,980)

参考:スイッチサイエンスの通販情報 (2) (2024/07/27)

・https://www.switch-science.com/products/9928 M5Stack用MIDI音源ユニット(SAM2695)(¥2,552)

オプション:PWMオーディオ版 (1)

Arduino IDEを使って "Digital-Synth-PRA32-U2.ino" で以下のようにコメントアウト解除すると、オーディオ用(I2S)DACを使わずにPWMオーディオ出力が可能。
#define PRA32_U2_USE_PWM_AUDIO_INSTEAD_OF_I2S

※音量は小さめ。出力ビット深度が11~12。出音がUSB通信ノイズの影響を受けやすい。
※フラッシュに音色保存できない。
※既知の問題:約60~80ミリ秒毎に信号の不連続が発生。(特に高域や正弦波でクリックノイズが目立つ)

※参考:部品合計で¥2,000くらい(2025/07/27)

オプション:PWMオーディオ版 (2)

デフォルト設定は、Pimoroni Pico VGA Demo Base (PIM553) 用。
https://shop.pimoroni.com/products/pimoroni-pico-vga-demo-base
#define PRA32_U2_PWM_AUDIO_L_PIN               (28)
#define PRA32_U2_PWM_AUDIO_R_PIN               (27)

オプション:PWMオーディオ版 (3)

PWM audioの詳細は、「RP2040 を使用したハードウエア設計」の「3.4.1. PWM オーディオ」を参照。
https://datasheets.raspberrypi.com/rp2040/hardware-design-with-rp2040-JP.pdf

部品リスト

・P1:Raspberry Pi Pico 2 (H)
・U1:オーディオジャック(3.5 mmステレオミニ等)
・R1, R2:220 Ω抵抗
・C1, C2:100 nFコンデンサ
・ブレッドボード等、ジャンパー線

参考:Amazonの通販情報(2025/07/27)

  • https://www.amazon.co.jp/dp/B079GVH84X  オーディオジャック 5個( ¥1,099)

回路図

拡大画像:https://risgk.github.io/digital-synth-pra32-u2/pra32-u2-pwm-audio-circuit-diagram.png

※カットオフ周波数7.2 kHzの1次RCフィルター(ポストLPF)を2組構成して、オーディオのPWM出力をなまらせています。
※10 μFの電解コンデンサ(ACカップリングコンデンサ)を2組追加すれば、オーディオ出力のDC成分をカットできます。
※注意:オーディオジャックには、アンプかアクティブスピーカーを接続してください。ヘッドホンやパッシブスピーカーを接続すると、大電流が流れて機器が壊れる可能性があります。

実体配線図

拡大画像:https://risgk.github.io/digital-synth-pra32-u2/pra32-u2-pwm-audio-bread-board.png

オプション:PRA32-U2 with Panel (1)

必要な部品を追加し、Arduino IDEを使って "Digital-Synth-PRA32-U2.ino" で以下のようにコメントアウト解除することで、単体で音色編集や演奏(単音8ステップ・シーケンサーも搭載)が可能な、コントロールパネル統合版の「PRA32-U2 with Panel」を作れる。
#define PRA32_U2_USE_CONTROL_PANEL

※その他、必要に応じて PRA32_U2_KEY_INPUT_PLAY_KEY_PIN などの定数定義を修正すること。
※ADCがUSB MIDI通信ノイズの影響を受けないように、UART、MIDI制御を推奨。

オプション:PRA32-U2 with Panel (2)

使い方
・SW0:Prevキー(前ページ、長押しで前グループへ)
・SW1:Nextキー(次ページ、長押しで次グループへ)
・SW2:Playキー(音を出す、スタート/ストップ)
・VR0(ADC0):パラメータA
・VR1(ADC1):パラメータB
・VR2(ADC2):パラメータC

備考
・パネル用パラメーター(Panel PitchやSeq Patternなど)を調整可
・Write Program *, Read Program *, Write Panel Prms, Read Panel Prms, Init Panel Prmsを0-63[Rdy] から64-127[Exe] に変更で読み書き実行

部品リスト(DAC版に追加するもの)

・SW0, SW1,SW2:タクト・スイッチ
・VR0, VR1, VR2:10k Ω可変抵抗
・OLED:SSD1306互換のモノクロ128x64 OLEDディスプレイ

回路図

拡大画像:https://risgk.github.io/digital-synth-pra32-u2/pra32-u2-with-panel-circuit-diagram-5.png

※I2S DAC MUTE OFFの結線は省略可能。

Groveシステムを使用した製作例

・Raspberry Pi Pico 2 H
・Pico Omnibus(Dual Expander)
・Pico Audio Pack
・M5Stack Unit MIDI 

・足長2x20ピンソケット(2個)
・Grove Shield for Pi Pico
・Grove Dual Button(3個)
・Grove Rotary Angle Sensor(3個)
・Grove OLED Display 0.96 inch(SSD1315)
・Grove Wrapper(1*1を8個、1*2 を2個)

※参考:部品合計で¥15,000くらい(2025/07/27)

参考:Groveシステム関連の通販情報(2025/07/27)

・https://jp.seeedstudio.com/ 電子部品通販 | Seeed Studio Bazaar, The IoT Hardware Enabler
・https://www.amazon.co.jp/gp/product/B096S3RM56 2 x 20 ピンソケット 足長 4個(¥880)

ブレッドボードによる製作例

・Raspberry Pi Pico 2 H
・GY-PCM5102モジュール
・0.96インチOLEDディスプレイ(SSD1306)
・タクトスイッチ(3個)
・RV09型 可変抵抗器(3個) ※ボンドで固定
・ブレッドボード等、ジャンパー線

※参考:部品合計で¥4,000くらい、MIDI対応するとプラス¥2,000くらい(2025/07/27)