🛠 DSP audio temps réel sur le Teensy 4.1 : bibliothèque Audio, I2S/TDM, S/PDIF et MQS

Objectifs

L'écosystème audio est l'apanage du Teensy : la bibliothèque Audio streams du 16 bits / 44,1 kHz multi-canaux en exploitant les instructions DSP du Cortex-M7, se programme graphiquement avec l'Audio System Design Tool (glisser-déposer d'objets : oscillateurs, filtres, effets, mixeurs) et génère le code C++ correspondant. Le 4.1 pousse l'avantage : 2 ports I2S/TDM (jusqu'à 8 canaux I2S / 16 TDM par port), une entrée et une sortie S/PDIF indépendantes, et la sortie MQS pour petit haut-parleur.

Matériel

• 1 Teensy 4.1 + câble micro-USB de données
• L'Audio Shield officiel (il chevauche les ports I2S) pour l'entrée/sortie analogique stéréo
• Sans shield : la broche MQS attaque directement un petit haut-parleur ; un kit PT8211 offre une sortie DAC simple

Points clés

• Le tutoriel officiel s'exécute dans l'IDE : File > Examples > Audio > Tutorial — suivez-le dans l'ordre.
• L'outil graphique (https://www.pjrc.com/teensy/gui/) génère la configuration des objets et des canaux ; le code produit se compile comme un sketch ordinaire.
• Le M7 à 600 MHz avec ses extensions DSP et son FPU matériel (simple ET double précision) fait tourner des chaînes complètes de filtres en temps réel.
• Les canaux QuadTimer4 sont réservés par la temporisation ADC de la bibliothèque Audio : ne les utilisez pas pour votre PWM.
• Pas de DAC interne sur le 4.1 (contrairement aux 3.5/3.6) : toute sortie analogique passe par I2S (shield), MQS ou PT8211.

Démarche

1. Ouvrez l'outil de conception Audio, posez un objet Waveform (sinus 440 Hz), un objet Output (I2S), reliez-les, exportez.
2. Collez le code généré dans un sketch, choisissez Tools > Board > Teensy 4.1, téléversez.
3. Écoutez sur l'Audio Shield (sortie casque) ou le haut-parleur MQS.
4. Enrichissez : filtre biquad, réverbération à retard, mixage multi-objets — l'outil affiche le budget CPU consommé.

Vérification attendue

Un 440 Hz propre sort de la sortie choisie, sans arte audible malgré les filtres ajoutés : le budget CPU affiché par l'outil reste très bas sur le M7 à 600 MHz. En branchant l'entrée ligne sur un micro, vous pouvez enchaîner filtre + delay et entendre l'effet en direct.

Erreurs fréquentes

• Chercher analogWrite pour la sortie audio : le 4.1 n'a pas de DAC ; MQS ou I2S uniquement.
• Empiler l'Audio Shield (conçu pour les ports des Teensy 3.x/4.0) sans lire la notice d'adaptation des broches vers le format long du 4.1.
• Oublier que S/PDIF est indépendant des ports I2S : vous pouvez numériser en S/PDIF tout en jouant sur I2S, mais il faut configurer les deux horloges.
• Surcharger un seul port I2S : répartissez sur les deux ports (et jusqu'à 16 canaux en TDM) avant de saturer.