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ReSpeaker Lite 入门指南

介绍​

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该开发板由 XMOS XU316 AI 声音和音频芯片组驱动，凭借其集成的双麦克风阵列在音频处理方面表现出色，非常适合语音识别和语音控制。XU316 芯片具有先进的板载音频前端算法，提供干扰消除、回声消除和噪声抑制功能。它支持 I2S 和 USB 连接，并与 Seeed Studio XIAO ESP32S3 (Sense)、Adafruit QT Py、Raspberry Pi 和 PC 兼容。

特性​

  • 用于远场语音捕获的双麦克风阵列：2 个高性能数字麦克风可以捕获和提取远场语音和声音（最远 3 米），即使在嘈杂环境中也能使用两个麦克风输入消除点噪声。
  • 板载 AI ASR 算法：由 XMOS XU-316 AI 声音和音频芯片驱动，该套件包含自然语言理解算法，用于干扰消除 (IC)、声学回声消除、噪声抑制、语音噪声比 (VNR) 和自动增益控制 (AGC)，实现高质量语音捕获。
  • 拥抱开源：该板通过 I2S 与流行的硬件平台（XIAO ESP32S3 (Sense)、Adafruit QT Py）兼容，并通过 USB（音频类 2.0 (UAC2)）与 Raspberry Pi、PC 兼容。
  • 板载 RGB LED：该板具有可编程的 WS2812 RGB LED，支持自定义效果并为您的应用程序提供可视化界面。
  • 外部电源支持：该板支持外部 5V 电源，可以灵活应用于不同场景。
  • 用于自定义开发的 DFU：该板支持通过 DFU-Util 进行自定义固件更新。

规格​

核心芯片XMOS XU316
数字麦克风高性能数字麦克风 * 2
灵敏度-26 dBFS
声学过载点120 dBL
信噪比64 dBA
电源USB 5V，外部 5V
尺寸35*86 mm
音频输出扬声器连接器 / 3.5mm 耳机插孔
最大采样率16Khz
扬声器支持 5W 功放扬声器。

硬件概述​

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引脚定义​

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1双麦克风阵列提供高质量音频输入。
2电源指示灯通电时点亮。
3RGB 灯可编程 WS2812，提供视觉界面
4静音指示灯按下静音按钮时亮红灯。
5USR 按钮用户自定义按钮。
6静音按钮按下时静音音频输入。
7XIAO ESP32S3 （可选）用于进一步开发和集成。
8XU316 核心处理器负责音频处理和传输。
9外部电源焊盘支持外部 5V 电源供电。
10USB Type-C 端口用于电源和数据传输。
11扬声器连接器用于音频输出。支持 5W 功放扬声器。
123.5mm 耳机插孔输出音频，我们可以将有源扬声器或耳机插入此端口。
13外部电源焊盘 1XIAO ESP32 上未使用的 IO 引脚。
14外部电源焊盘 2XU316 上未使用的 IO 引脚。
15JTAG用于调试和编程 XU316。

开始使用​

开箱即用​

ReSpeaker Lite 是一个即插即用的模块化语音接口，无需驱动程序，只需将其插入您的 PC，您将看到一个名为"ReSpeaker Lite"的语音设备。

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更新固件​

固件下载​

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ReSpeaker Lite 板有 2 个版本：

要将其用作 USB 声音设备，请刷入 USB 版本固件（默认固件）。

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要与 XIAO ESP32S3 一起使用，请刷入 I2S 版本固件。

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接线​

通过 USB 线将 ReSpeaker Lite 板连接到您的 PC。

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安装 DFU Util​

dfu-util 是一个通过 USB 端口进行设备固件升级的命令行工具。

  • 下载 dfu-util-0.11-binaries.tar.xz 并将其解压到您的本地系统， 例如，D:\

  • 切换目录到 dfu-util.exe
    例如，D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\（如果您使用的是 win32，请将 win64 更改为 win32）

  • 将 dfu-util.exe 的路径添加到系统环境变量 Path 中：我的电脑 > 属性 > 高级 > 环境变量 > Path。
    请注意，变量 Path 中的路径由分号 ; 分隔。 这将允许在命令提示符中全局执行 dfu-util。

  • 打开开始菜单并输入 cmd。按回车键。在弹出的终端中，使用 dfu-util -V 命令检查是否设置了 dfu-util.exe 路径：

C:\Users\yiping>dfu-util -V
dfu-util 0.11

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2021 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/
  • 运行 dfu-util -l 检查是否检测到 ReSpeaker Lite：
C:\Users\yiping>dfu-util -l
dfu-util 0.11

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2021 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

Found DFU: [2886:0019] ver=0205, devnum=9, cfg=1, intf=0, path="1-1.4.1", alt=2, name="DFU DATAPARTITION", serial="0000000001"
Found DFU: [2886:0019] ver=0205, devnum=9, cfg=1, intf=0, path="1-1.4.1", alt=1, name="DFU UPGRADE", serial="0000000001"
Found DFU: [2886:0019] ver=0205, devnum=9, cfg=1, intf=0, path="1-1.4.1", alt=0, name="DFU FACTORY", serial="0000000001"
tip

如果您遇到像这样的"Cannot open DFU device"错误，请继续执行此步骤。如果没有，请转到步骤 3 刷入固件。

C:\Users\yiping>dfu-util -l
dfu-util 0.11

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2021 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

Cannot open DFU device 2886:0019 found on devnum 9 (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED)

  • 安装 Zadig 并打开它。点击 Options -> List All Devices。

  • 从设备列表中找到 ReSpeaker 2 Mics Array 或 ReSpeaker Lite 或 DFU FACTORY (Interface 3)，安装 WINUSB v6.x.xxxx.xxxxx 驱动程序。

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  • 安装完成后（需要几分钟时间），请重新上电并再次运行 dfu-util -l，现在应该能检测到 ReSpeaker Lite

刷写固件​

  • 将 ReSpeaker 开发板连接到您的 PC。
  • 运行以下命令 dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin：
    • 在 Linux 上请运行 sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
C:\Users\yiping>dfu-util -R -e -a 1 -D D:\Downloads\respeaker_lite_i2s_dfu_firmware_v1.0.7.bin
dfu-util 0.11

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2021 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

Warning: Invalid DFU suffix signature
A valid DFU suffix will be required in a future dfu-util release
Opening DFU capable USB device...
Device ID 2886:0019
Device DFU version 0101
Claiming USB DFU Interface...
Setting Alternate Interface #1 ...
Determining device status...
DFU state(2) = dfuIDLE, status(0) = No error condition is present
DFU mode device DFU version 0101
Device returned transfer size 4096
Copying data from PC to DFU device
Download        [=========================] 100%       270336 bytes
Download done.
DFU state(7) = dfuMANIFEST, status(0) = No error condition is present
DFU state(2) = dfuIDLE, status(0) = No error condition is present
Done!
Resetting USB to switch back to Run-Time mode
caution

刷写完成后，请重启开发板。

  • 检查固件版本：
dfu-util -l

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比较​

ReSpeaker LiteReSpeaker Mic Array v2.0reSpeaker 2-Mics Pi HAT

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核心芯片

XMOS XU316

XMOS XVF-3000

-

麦克风

PDM MEMS 麦克风 x2

PDM MEMS 麦克风 x4

模拟 MEMS 麦克风 x2

语音捕获距离

3m

5m

3m

灵敏度

-26 dBFS

-26 dBFS

-

声学过载点

120 dBSPL

120 dBSPL

-

信噪比

64 dB

63 dB

-

板载音频处理算法

  • 声学回声消除 (AEC)
  • 自动增益控制 (AGC)
  • 噪声抑制 (NS)
  • 干扰消除 (IC)
  • 语音噪声比 (VNR)
  • 声学回声消除 (AEC)
  • 自动增益控制 (AGC)
  • 噪声抑制 (NS)
  • 波束成形
  • 到达方向 (DoA)
  • 去混响
  • 语音活动检测 (VAD)

-

兼容硬件

  • XIAO ESP32S3(Sense)
  • Adafruit QT Py 通过 I2S
  • Raspberry Pi
  • 任何运行 Linux、macOS 和 Windows 的计算机或 SBC 通过 USB
  • Raspberry Pi
  • 任何运行 Linux、macOS 和 Windows 的计算机或 SBC 通过 USB
仅限 Raspberry Pi

适用场景

定向声音捕获，适用于线性或细长型设置全向声音捕获和定位，最适合放置在开放和多方向环境的中心定向声音捕获，适用于线性或细长型设置

常见问题​

  • 找不到 ReSpeaker Lite 声音设备。

检查固件版本，确保固件是 USB 版本且版本号在 2.0.5 以上。

dfu-util -l

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如果不是 USB 版本，请按照此步骤刷写固件。

  • 刷写 USB 固件后在 Windows 上无法检测到 ReSpeaker Lite USB 声音设备？
  • 打开开始菜单并输入 Device manager（设备管理器）。找到 ReSpeaker Lite 设备，右键单击它并选择 Uninstall device（卸载设备）。选择 Delete the driver software for this device（删除此设备的驱动程序软件）并单击 Uninstall（卸载）。之后，重启设备，Windows 将为其重新安装正确的声卡驱动程序。

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资源​

ReSpeaker Lite XMOS 固件

ReSpeaker Lite Github

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