Platine Adaptateur Audio PJRC pour carte Teensy 4

Ajouter une vraie entrée et une vraie sortie audio stéréo à une carte Teensy, en qualité CD : c'est ce que fait cette platine audio. Elle s'appuie sur le codec SGTL5000 et sur la bibliothèque Audio de Teensy pour lire, enregistrer, synthétiser et traiter le son en temps réel, avec une sortie casque, une sortie ligne et une entrée ligne ou micro.

Description technique

La platine audio repose sur le codec stéréo basse consommation SGTL5000, qui assure une conversion 16 bits à 44,1 kHz (qualité CD). Elle offre une sortie casque stéréo amplifiée, une sortie ligne stéréo, et une entrée stéréo au niveau ligne ou une entrée micro mono.

Le codec dialogue avec la Teensy par un bus audio numérique I2S (les données plus trois horloges générées par la Teensy : LRCLK à 44,1 kHz, BCLK et MCLK) et par un bus I2C qui pilote ses réglages. La carte embarque un lecteur micro SD relié en SPI, prévu pour lire des fichiers WAV ; avec une carte rapide, deux fichiers WAV peuvent être lus simultanément. Le connecteur d'entrée/sortie ligne reprend le brochage des prises audio en façade de PC (type AC97), pratique pour le raccordement.

Deux emplacements optionnels figurent en face arrière. On peut y souder une puce mémoire Flash W25Q128, à latence bien plus faible qu'une carte SD, pour jouer de nombreux extraits sonores en même temps ; ou bien une puce RAM 23LC1024, qui sert de ligne à retard multi-prises jusqu'à 1,5 seconde. Un emplacement accueille aussi un potentiomètre à molette en option, relié à une entrée analogique : son rôle (volume ou autre paramètre) dépend du programme. La platine se vend seule : la carte Teensy, les connecteurs, la carte micro SD, les puces mémoire et le potentiomètre ne sont pas livrés.

Pourquoi une platine audio dédiée

Une Teensy seule peut produire du son par PWM ou par son convertisseur interne, mais la qualité et les possibilités restent limitées. Le codec dédié change la donne.

Le SGTL5000 traite l'entrée et la sortie en parallèle, en pleine résolution 16 bits : on peut lire un fichier tout en enregistrant ou en analysant un signal entrant. Couplé à la puissance de calcul de la Teensy (instructions DSP du Cortex-M4 sur les 3.x, Cortex-M7 encore plus à l'aise sur les 4.x), cela ouvre la voie à des projets réactifs au son, à la synthèse multi-voix et au traitement d'effets. Là où un montage improvisé sature ou souffle, la platine fournit un signal propre, prêt pour un casque ou une entrée d'ampli.

Mise en œuvre et écosystème logiciel

La platine se programme avec la bibliothèque Audio de Teensy, sous l'Arduino IDE étendu par Teensyduino. Cette bibliothèque fournit une boîte à outils d'objets audio (lecteurs de fichiers, générateurs de formes d'onde, filtres, effets, mélangeurs) que l'on assemble visuellement dans l'Audio System Design Tool, un éditeur graphique en ligne qui génère ensuite le code correspondant. Entrée et sortie fonctionnent en même temps.

Côté montage, la Teensy se fixe sous la platine avec deux barrettes 14×1, ou via un couple barrette + support si l'on souhaite pouvoir la séparer. Ces connecteurs ne sont pas fournis. La version de la platine dépend de la Teensy visée : la Rev C est câblée pour les Teensy 3.x (3.0, 3.1, 3.2, 3.5, 3.6), la Rev D / D2 pour les Teensy 4.x (4.0, 4.1), les signaux I2S et SPI étant routés vers les broches propres à chaque génération. Les liaisons d'horloge doivent rester courtes : la platine est prévue pour s'enficher au plus près de la Teensy.

Le lecteur micro SD, accessible en SPI, sert surtout à lire de la musique ou des bruitages ; les cartes notées « A1 » ou « A2 » donnent de meilleures performances. Pour des sons à très faible latence ou des effets exigeants, la puce mémoire optionnelle prend le relais de la carte SD. Les Teensy 3.1 et 3.2 acceptent même un montage à deux platines pour de l'audio quatre canaux, désormais pris en charge par la bibliothèque. L'ensemble des cartes compatibles est regroupé sur la page Teensy.

Applications et cas d'usage

Cette platine couvre les projets où il faut capter ou restituer du son de qualité.

Lecture audio et lecteur de fichiers

Depuis la carte micro SD ou la puce Flash optionnelle, la platine lit des fichiers WAV pour sonoriser un objet, déclencher des bruitages ou bâtir un petit lecteur de musique. Deux fichiers peuvent jouer en même temps avec une bonne carte.

Synthèse et effets

Générateurs de formes d'onde, filtres, réverbération, mélangeurs : la bibliothèque Audio assemble une chaîne complète. La platine devient le cœur d'un petit synthétiseur ou d'une pédale d'effets programmable.

Analyse spectrale et projets réactifs au son

Grâce aux instructions DSP de la Teensy, le signal d'entrée se prête à une FFT en temps réel. On pilote alors un afficheur, des LED ou un mécanisme au rythme de la musique ou d'un son ambiant.

Enregistrement et traitement

L'entrée ligne ou micro permet de capturer un signal, de le traiter et de le renvoyer vers le casque ou la sortie ligne. Utile pour l'instrumentation audio, la mesure ou l'expérimentation sonore.

Tutoriels et ressources PJRC

Bibliothèque Audio Teensy

La documentation officielle présente les objets audio disponibles, le câblage de la platine et de nombreux exemples. C'est la référence pour bâtir une chaîne de traitement sonore.

Documentation de la bibliothèque Audio

Audio System Design Tool

Cet éditeur graphique, exécuté dans le navigateur, permet d'assembler une chaîne audio à la souris puis d'exporter le code prêt à compiler. L'outil idéal pour concevoir un projet sonore sur Teensy.

Audio System Design Tool

Installer Teensyduino

La page de téléchargement explique l'installation de l'add-on Teensy pour l'Arduino IDE, nécessaire pour compiler la bibliothèque Audio et programmer la carte.

Téléchargement de Teensyduino

Résumé des caractéristiques techniques

• Codec : SGTL5000, audio stéréo 16 bits / 44,1 kHz (qualité CD)
• Sorties : casque stéréo amplifiée + ligne stéréo
• Entrée : ligne stéréo ou micro mono
• Stockage : lecteur micro SD (SPI) pour fichiers WAV (jusqu'à 2 lectures simultanées)
• Interface : I2S (données + LRCLK/BCLK/MCLK générées par la Teensy) + I2C pour le contrôle
• Mémoire optionnelle : Flash W25Q128 (extraits à faible latence) ou RAM 23LC1024 (ligne à retard)
• Option : potentiomètre à molette sur entrée analogique (volume ou autre paramètre)
• Compatibilité : Rev C pour Teensy 3.x ; Rev D / D2 pour Teensy 4.x
• Logiciel : bibliothèque Audio Teensy + Audio System Design Tool (Arduino IDE + Teensyduino)
• Non fourni : Teensy, connecteurs, carte micro SD, puces mémoire, potentiomètre

Questions fréquentes

Avec quelle carte Teensy cette platine est-elle compatible ?

Selon sa version. La Rev C est prévue pour les Teensy 3.x (3.0, 3.1, 3.2, 3.5, 3.6), la Rev D / D2 pour les Teensy 4.x (4.0, 4.1). Les deux révisions emploient le même circuit audio ; seules les broches I2S et SPI changent pour s'adapter à la génération de carte visée.

Quelles entrées et sorties audio propose-t-elle ?

Une sortie casque stéréo amplifiée, une sortie ligne stéréo, et au choix une entrée ligne stéréo ou une entrée micro mono. Entrée et sortie peuvent fonctionner en même temps, ce qui permet de traiter un signal en direct.

La carte Teensy et les connecteurs sont-ils fournis ?

Non. La platine est vendue seule. La carte Teensy, les barrettes ou supports de connexion, la carte micro SD, les éventuelles puces mémoire, le microphone et le potentiomètre sont à prévoir séparément. Les connecteurs sont à souder.

À quoi sert le lecteur de carte micro SD ?

Surtout à lire des fichiers audio WAV stockés sur la carte. Il est relié en SPI. Avec une carte rapide (classe A1 ou A2), la bibliothèque Audio peut lire deux fichiers WAV simultanément.

Faut-il ajouter une puce mémoire ?

Ce n'est pas obligatoire. La puce Flash W25Q128, à faible latence, sert à jouer de nombreux extraits sonores en même temps ; la puce RAM 23LC1024 sert de ligne à retard audio jusqu'à 1,5 seconde. Ces composants se soudent en option en face arrière.

Comment programme-t-on les effets audio ?

Avec la bibliothèque Audio de Teensy, conçue autour d'objets que l'on relie dans l'Audio System Design Tool. Cet éditeur graphique génère le code à coller dans l'Arduino IDE équipé de Teensyduino. On y assemble lecteurs, filtres, effets et mélangeurs sans tout écrire à la main.

Peut-on faire de l'audio quatre canaux ?

Oui, sur Teensy 3.1 ou 3.2, en superposant deux platines audio. La sortie quatre canaux est prise en charge par la bibliothèque Audio ; un exemple dédié est fourni dans les exemples de la bibliothèque.