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Jetson Orin NanoでI2Sマイクを動かす：JetPack6特有の落とし穴と解決法

2025/09/25に公開

 はじめに「はんだごて台もない、部品を固定するクリップもない」
机の上でINMP441マイクモジュールを手で押さえながら、はんだごてを握ったとき、自分のエンジニアリングの準備不足に愕然としました。
マイクモジュールにピンを通して、ピンとピンホールをハンダづけするのですが、そもそも接着前なのでうまいこと姿勢を保ってくれなくて、両手ははんだとコテで塞がっているので、部品を固定できないのです。しかも台もないので、燃えても良さそうな雑誌の上（その下はガラストップのテーブル）で作業するという素人さでした。

 背景：なぜ今、I2SマイクなのかAI音声対話デバイス「PokePal」の2台目を構築中。1台目のRaspberry Pi 5ではUSBマイクで動作確認できましたが、Jetson Orin NanoではよりコンパクトなI2Sマイクに挑戦することにしました。
しかし、電子工作初心者の私には大きな落とし穴が...

 はんだ付けという最初の壁INMP441モジュールを開封して気づいたのは、ピンヘッダーが付いていないこと。そして私の作業机には：
❌ はんだごて台（はんだごてを置く場所がない！）
❌ 基板固定用のクリップ（手で押さえるしかない）
❌ フラックス（はんだの乗りを良くする魔法の液体）
✅ はんだごてとはんだ（さいしょははんだだけ買っていて、セットが必要だと後で気づいた）
それでもモジュールを絶妙なバランスにしつつ、不格好ながらもなんとか6本のピンを接続しました。


道具なしでのはんだ付け。固定できないからうまく角度をセットできていない

 直面した問題
 I2Sピンが無効Jetson Orin NanoのI2Sピン（40ピンヘッダー）は、デフォルトではGPIOモードになっています：
# I2Sデバイスへの録音を試みる
arecord -D plughw:APE,0 -f S32_LE -r 48000 -c 2 test.wav
# 結果：I/O error または無音

 JetPack 6の新仕様従来のJetPackで使えた（らしい）方法が、JetPack 6（L4T R36.3）では動作しません：
FDTOVERLAYSがU-Bootでサポートされていない
jetson-ioツールが期待通り動作しない

 はんだ付け完了、しかし音が出ない配線を接続し、いよいよ録音テスト。期待を込めてコマンドを実行：
arecord -D plughw:APE,0 -f S32_LE -r 48000 -c 2 test.wav
# 録音はできたが...無音のファイルが生成される
デバイスは認識されているのに、音が録音されない。ここからいろいろ試行錯誤でした。

 試行錯誤の記録
 失敗1：ADMAIFルーティング設定# I2Sルーティング設定を試みる（ピン未設定のため失敗）
amixer -c APE cset name='I2S2 Mux' ADMAIF2
# エラー：Cannot find the given element
ピン自体がI2Sモードになっていないため、ルーティング設定だけでは解決しません。

 失敗2：カスタムDTBO作成Device Tree Overlayを自作しようとしましたが、JetPack 6ではFDTOVERLAYSがサポートされていないため、extlinux.confで指定しても読み込まれませんでした。

 失敗3：jetson-ioツールsudo /opt/nvidia/jetson-io/jetson-io.py
JetPack 6では、jetson-ioツールでI2S設定を行っても、実際には反映されないケースがあります。

 失敗4：全角スペースの罠# extlinux.confを編集（見た目は正しい）
FDT　/boot/dtb/tegra234-runtime-hdr40.dtb
#  ↑実は全角スペースが混入していた！
設定ファイルに全角スペースが混入し、起動時にエラーになる初歩的なミスもありました。

 解決方法：既存リソースの活用
 ステップ1：NVIDIA提供DTBOの発見実は、NVIDIAが既にI2S設定用のDTBOファイルを提供していました：
# 既存のI2S設定用DTBOを確認
ls -la /boot/tegra234-p3767-0000+p3509-a02-hdr40.dtbo
# ファイルが存在することを確認

 ステップ2：DTBに直接統合JetPack 6ではオーバーレイの動的適用ができないため、事前に統合します：
# fdtoverlayコマンドでDTBとDTBOを統合
sudo fdtoverlay -i /boot/dtb/tegra234-runtime.dtb \
                 -o /boot/dtb/tegra234-runtime-hdr40.dtb \
                 /boot/tegra234-p3767-0000+p3509-a02-hdr40.dtbo

# 統合結果を確認
ls -la /boot/dtb/tegra234-runtime-hdr40.dtb

 ステップ3：ブートローダー設定の更新# extlinux.confをバックアップ
sudo cp /boot/extlinux/extlinux.conf /boot/extlinux/extlinux.conf.backup

# 編集
sudo nano /boot/extlinux/extlinux.conf
FDT行を変更：
# 変更前
FDT /boot/dtb/kernel_tegra234-p3767-0000+p3509-a02.dtb

# 変更後
FDT /boot/dtb/tegra234-runtime-hdr40.dtb

 ステップ4：再起動と確認# 再起動
sudo reboot

# 起動後、I2Sピンの状態を確認
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/2430000.pinmux/pinmux-pins | grep -i i2s
以下のように表示されれば成功です：
pin 47 (PH00): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED) (func i2s2 in TEGRA234_PAD_I2S2_SCLK_PH0)
pin 48 (PH01): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED) (func i2s2 in TEGRA234_PAD_I2S2_DOUT_PH1)
pin 49 (PH02): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED) (func i2s2 in TEGRA234_PAD_I2S2_DIN_PH2)
pin 50 (PH03): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED) (func i2s2 in TEGRA234_PAD_I2S2_FS_PH3)

 INMP441の配線
 必要な部品（理想）INMP441 I2S MEMSマイクモジュール
ジャンパーワイヤー（メス-メス）6本
はんだごて

はんだごて台（私は持っていなかった...）

基板固定用クリップ（こんなのがあったなんて！）

フラックス（はんだ付けを楽にする魔法の液体、これも...）

 配線表

INMP441ピン
Jetson 40ピンヘッダー
説明


VDD
Pin 1
3.3V電源

GND
Pin 6
グランド

SD
Pin 38
I2S2_SDIN（データ入力）

SCK
Pin 12
I2S2_SCLK（シリアルクロック）

WS
Pin 35
I2S2_FS（フレームシンク）

L/R
Pin 9
GND（左チャンネル選択）



完成したINMP441マイクの配線。小さなモジュールから6本のワイヤーが伸びる様子

 動作確認
 録音テスト# 5秒間録音（詳細表示付き）
arecord -D plughw:APE,0 -f S32_LE -r 48000 -c 2 -d 5 -vv test_i2s.wav
正常に動作している場合の出力：
Recording WAVE 'test_i2s.wav' : Signed 32 bit Little Endian, Rate 48000 Hz, Stereo
Hardware PCM card 1 'NVIDIA Jetson Orin NX APE' device 0 subdevice 0
Its setup is:
  stream       : CAPTURE
  access       : RW_INTERLEAVED
  format       : S32_LE
  subformat    : STD
  channels     : 2
  rate         : 48000
  exact rate   : 48000 (48000/1)
  msbits       : 32
  buffer_size  : 24000
  period_size  : 6000
  period_time  : 125000
  tstamp_mode  : NONE
  tstamp_type  : MONOTONIC
  period_step  : 1
  avail_min    : 6000
  period_event : 0
  start_threshold  : 1
  stop_threshold   : 24000
  silence_threshold: 0
  silence_size : 0
  boundary     : 6755399441055744000
####################+ | 53%
レベルメーターが50%前後を示していれば、マイクが正常に音を拾っています。

 再生テスト# USBスピーカーで再生（カード番号は環境により異なる）
aplay -D plughw:2,0 test_i2s.wav

# または、デフォルトデバイスで再生
aplay test_i2s.wav

 音質の確認録音したファイルの詳細情報：
file test_i2s.wav
# test_i2s.wav: RIFF (little-endian) data, WAVE audio, Microsoft PCM, 32 bit, stereo 48000 Hz

# 音声波形を確認（soxパッケージが必要）
sox test_i2s.wav -n stat

 トラブルシューティング
 無音で録音される場合
配線を再確認：特にSCK（Pin 12）とWS（Pin 35）の接続
ピン状態を確認：cat /sys/kernel/debug/pinctrl/2430000.pinmux/pinmux-pins | grep -E "PH0[0-3]"
デバイスの確認：arecord -l | grep APE

 I/Oエラーが出る場合DTB統合を再実行

extlinux.confの確認（全角スペースに注意）
別のDTBファイルを試す

 レベルメーターが0%の場合
INMP441の電源を確認（3.3Vが供給されているか）

L/Rピンの接続を確認（左右チャンネルの選択）
別のINMP441モジュールを試す

 パフォーマンス評価
 音質特性INMP441の実測特性：

SNR：実測約61dB（仕様値65dB）

周波数特性：60Hz〜15kHz（音声認識に十分）

感度：-26dBFS（通常会話レベルで適切）

消費電力：約1.4mA（省電力）

 CPUリソース# 録音中のCPU使用率を確認
top -p $(pgrep arecord)
I2S録音のCPU使用率は約1〜2%と非常に低く、音声認識処理に十分なリソースを残せます。

 JetPack 6での注意点
 1. FDTOVERLAYSが非対応従来のJetPackとは異なり、U-BootレベルでのDTBオーバーレイ適用ができません：

/boot/extlinux/extlinux.confのFDTOVERLAYS行は無視される
DTBOファイルは事前に統合する必要がある

 2. jetson-ioツールの制限JetPack 6では、jetson-ioツールが完全に機能しない場合があります：
GUIでの設定が実際に適用されない
手動でのDTB統合が確実

 3. デバッグ情報の確認方法# カーネルログでI2S関連のメッセージを確認
dmesg | grep -i i2s

# ALSAデバイスの詳細情報
cat /proc/asound/cards
cat /proc/asound/APE/pcm0c/info

 まとめ
 成果✅ INMP441 I2Sマイクの接続成功
✅ JetPack 6特有の問題を解決
✅ USBマイクより小型で省電力な音声入力を実現
✅ 音声認識に十分な音質を確保
✅ はんだごて台なしでのはんだ付けサバイバル成功

 学んだこと
 技術面
既存リソースの確認が重要：カスタムDTBO作成前に、NVIDIA提供のファイルを探す

バージョン固有の情報に注意：JetPack 6は従来とは異なる仕様

基本的なミスも見逃さない：全角スペースなどの初歩的な問題も要チェック

 人生面
準備の大切さ：電子工作には適切な道具が必要

でも諦めない心も大切：道具がなくても工夫次第でなんとかなる

 次のステップMAX98357A I2Sアンプの接続（完全I2S音声システムへ）

はんだごて台を買う（これが一番重要かも...）

 参考リンクPokePalプロジェクト
Jetson Orin NanoでI2Sマイクを使いたい方の参考になれば幸いです。

INMP441ピン	Jetson 40ピンヘッダー	説明
VDD	Pin 1	3.3V電源
GND	Pin 6	グランド
SD	Pin 38	I2S2_SDIN（データ入力）
SCK	Pin 12	I2S2_SCLK（シリアルクロック）
WS	Pin 35	I2S2_FS（フレームシンク）
L/R	Pin 9	GND（左チャンネル選択）

はじめに

背景：なぜ今、I2Sマイクなのか

はんだ付けという最初の壁

直面した問題

I2Sピンが無効

JetPack 6の新仕様

はんだ付け完了、しかし音が出ない

試行錯誤の記録

失敗1：ADMAIFルーティング設定

失敗2：カスタムDTBO作成

失敗3：jetson-ioツール

失敗4：全角スペースの罠

解決方法：既存リソースの活用

ステップ1：NVIDIA提供DTBOの発見

ステップ2：DTBに直接統合

ステップ3：ブートローダー設定の更新

ステップ4：再起動と確認

INMP441の配線

必要な部品（理想）

配線表

動作確認

録音テスト

再生テスト

音質の確認

トラブルシューティング

無音で録音される場合

I/Oエラーが出る場合

レベルメーターが0%の場合

パフォーマンス評価

音質特性

CPUリソース

JetPack 6での注意点

1. FDTOVERLAYSが非対応

2. jetson-ioツールの制限

3. デバッグ情報の確認方法

まとめ

成果

学んだこと

技術面

人生面

次のステップ

参考リンク

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