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ReSpeaker XVF3800 入门指南

概述​

ReSpeaker XVF3800 USB 4-Mic Array 是一个专业的 4 麦克风圆形阵列，搭载 XMOS XVF3800，具有 AEC、AGC、DoA、波束成形、VAD、噪声抑制、去混响、360° 语音捕获（最远 5 米）和双操作模式，适用于高级语音应用。

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特性​

  • 芯片升级：从 XVF3000 升级到 XVF3800

  • 四麦克风阵列：4 个高性能麦克风呈圆形排列，支持 360° 远场语音捕获，最远距离达 5 米

  • 先进音频处理：由 XVF3800 驱动，具有 AEC、多波束成形、去混响、DoA 检测、动态噪声抑制、60dB AGC 范围

  • 唯一设备序列号：内置 SN 支持多设备部署和高级设备管理

  • 双操作模式：USB 即插即用模式可即时连接 PC，INT-Device (I2S) 模式可集成到嵌入式系统——可通过相应切换固件，使用 USB 或 I2C 命令进行配置

  • 开源兼容：适用于 USB 主机（Windows、macOS、Raspberry Pi OS）和 I2S 主机（XIAO 系列、ESP32、Arduino）。

  • 视觉反馈：可编程 RGB LED 和状态指示器显示设备状态和语音活动

  • 相等或更好的音频质量：与之前的型号相比

硬件概述​

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主要组件​

组件 / 特性描述
主音频处理器XMOS XVF3800，处理音频处理，包括 AEC、波束成形、噪声抑制等。
麦克风阵列四个 PDM MEMS 麦克风呈圆形排列，支持 360° 远场语音捕获（5 米）。
音频编解码器TLV320AIC3104，处理音频转换和输出。
RGB LED12 个 WS2812 可单独寻址的 RGB LED，用于视觉反馈（如状态、语音活动）。
静音按钮按下可静音/取消静音麦克风输入。
静音指示 LED点亮（通常为红色）表示音频已静音。
复位按钮板子/系统的硬件复位。
USB Type-C 端口用于电源和数据（符合 USB Audio Class 2.0）。
3.5mm AUX 耳机插孔耳机或有源扬声器的音频输出。
扬声器连接器JST 扬声器接口，支持 5W 放大扬声器。
调试焊盘XTAG4 或其他编程器的调试访问。
I2C 和 I2S 排针暴露的排针用于与外部设备进行 I2C 和 I2S 通信。
未使用的 IO 焊盘（XIAO）连接到 XIAO 模块的额外 I/O 焊盘。
I2S 和 I2C 通信支持使用这些协议连接到外部主机，如 Raspberry Pi、PC 等。
USB 和 INT-Device 模式双模式操作：即插即用 USB 或通过 I2S 的内部 INT 设备模式。
唯一序列号内置设备 SN 用于识别和多设备管理。
开源兼容性适用于 Arduino、Raspberry Pi、PC/Mac，并与 XIAO 系列兼容。
先进音频特性AEC、波束成形、去混响、DoA 检测、基于 DNN 的噪声抑制、60dB AGC。
视觉反馈设备状态和音频活动通过 RGB LED 模式和状态指示器显示。
音频质量等于或优于之前基于 XVF3000 的设计。
note

ReSpeaker XVF3800 提供两种变体——一种不带 XIAO，另一种板载 XIAO ESP32S3。不带 XIAO 的版本使用默认 USB 固件运行。要使用集成 XIAO 的版本，您必须刷入为 INT-Device (I2S) 模式构建的固件。详细设置说明请参考官方 wiki 指南。

XIAO ESP32S3 支持​

  • 立体声 I2S 输入/输出，具有多种输出选项；I2C 接口用于配置和管理 XVF3800 参数。
  • 通过 IO 引脚复位 XIAO
  • 接口和焊盘

引脚定义​

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GPIO 概述​

reSpeaker XVF3800 提供了 3 个输入引脚（GPI）和 5 个输出引脚（GPO）用于外部控制。您可以使用这些引脚来读取按钮状态或控制硬件，如静音 LED、放大器或 LED。

引脚名称方向功能
X1D09输入 (RO)静音按钮状态（释放时为高电平）
X1D13输入 (RO)悬空
X1D34输入 (RO)悬空
X0D11输出 (RW)悬空
X0D30输出 (RW)静音 LED + 麦克风静音控制（高电平 = 静音）
X0D31输出 (RW)放大器使能（低电平 = 使能）
X0D33输出 (RW)WS2812 LED 电源控制（高电平 = 开启）
X0D39输出 (RW)悬空

快速入门​

硬件准备​

  • USB Type-C 数据线
  • 主机电脑或树莓派

软件准备​

开箱即用​

DOA（到达方向）​

您可以体验 LED 阵列跟随语音来源方向的功能。

静音按钮​

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您的 ReSpeaker 上的静音按钮用于临时禁用麦克风阵列的语音捕获。 当您按下静音按钮时会发生什么？

  • 麦克风被静音 — 外部语音将不再被捕获或处理。
  • 红色 LED 亮起以指示静音模式已激活。
  • 这意味着 ReSpeaker 将不会向您的计算机或主机设备发送任何音频输入。

使用 Audacity 亲自试试

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复位按钮​

复位（RST）按钮为 XVF3800 提供硬件复位功能——按下时，它会重启芯片并从头开始重新初始化系统，就像完全断电重启一样。

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扬声器连接​

这里您可以看到如何使用 3.5mm AUX 耳机插孔或板载 JST 扬声器接口连接扬声器，具体取决于您的音频输出偏好。

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安全模式​

安全模式是 ReSpeaker XVF3800 上的一种特殊恢复模式，允许您通过 USB DFU 或 I2C 刷写固件——适用于树莓派和 ESP32 等设备。如果您之前刷写了 I2S 固件并想切换回 USB 固件，您可以进入安全模式并使用 USB DFU 重新刷写 USB 固件。

note

ReSpeaker XVF3800 上的每种固件类型支持不同的更新方法：

  • USB 固件仅支持 USB DFU，这意味着您可以使用 USB 连接更新设备。但是，它不支持 I2C DFU。

  • I2S 固件则相反——它支持 I2C DFU，允许通过 I2C 接口进行固件更新，但它不支持 USB DFU。

  • 存储在出厂分区中的安全模式固件是最灵活的。它同时支持 USB DFU 和 I2C DFU。

何时使用安全模式

  • 您的固件工作不正常（例如 USB 未被检测到，LED 未按预期点亮）。
  • 您需要重新刷写新固件，但当前固件无响应。
  • 您意外刷写了错误的内容并想要恢复。

如何进入安全模式

  • 完全关闭设备电源。
  • 按住静音按钮。
  • 在按住静音按钮的同时，重新连接电源。
  • 红色 LED 将开始闪烁——这确认设备现在处于安全模式。
  • 现在设备运行存储在出厂分区中的安全模式固件。

更新固件​

通过 USB 数据线将 reSpeaker XVF3800 连接到您的 PC。请注意，您需要使用 XMOS USB-C 端口（靠近 3.5mm 插孔端口）来刷写 XMOS 的固件。

安装 DFU Util​

dfu-util 是一个通过 USB 进行设备固件升级的命令行工具。

  • 下载 dfu-util-0.11-binaries.tar.xz 并解压，例如，D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\
    下载链接

  • 将 dfu-util.exe 的路径添加到您的系统 Path 变量中：
    我的电脑 > 属性 > 高级 > 环境变量 > Path

  • 打开命令提示符（cmd）并验证安装：

dfu-util -V

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  • 连接 ReSpeaker XVF3800 并检查设备检测：
dfu-util -l

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如果您遇到：
Cannot open DFU device 2886:001a ... (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED)
请继续执行下面的驱动程序安装步骤。

  • 安装 Zadig
    • 打开 Zadig → Options > List All Devices
    • 选择 reSpeaker 3800 或 reSpeaker XVF3800 4-Mic Array
    • 安装 WinUSB 驱动程序
    • 重新给设备上电
    • 再次运行 dfu-util -l 确认检测到设备。

刷写固件​

从这里下载固件。XMOS XVF 3800

  • 运行以下命令刷写固件

dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
  • 在 Linux 上，使用 sudo 运行
sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
  • -R 选项将在刷写后自动重启开发板。

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  • 使用 dfu-util -l 命令再次检查固件版本，确保新固件已刷写成功

录音和播放​

设置 Audacity (Windows)​

  1. 打开 Audacity
  2. 转到 Audio Setup > Audio Settings

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  1. 设置：
    • Host: Windows WASAPI
    • Recording Device: reSpeaker 3800
    • Channels: 2 (Stereo)
    • Sample Rate: 16000 Hz（Project 和 Default Sample Rate 都设置为此值）
    • Sample Format: 24-bit

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  1. 点击 OK
  2. 您已准备就绪 — 开始录音！

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如何控制 reSpeaker XVF3800​

reSpeaker XVF3800 配备了控制接口，允许用户配置设备操作、设置或读取参数数据并在设备上保存参数数据。用户可以通过 USB 或 I2C 接口控制设备。提供了一个示例主机应用程序 xvf_host（适用于 Linux、macOS 和 Raspberry Pi OS）或 xvf_host.exe（适用于 Windows），以便轻松连接到 reSpeaker XVF3800 的控制接口。

从这里下载

note

如果您想了解更多关于通过 xvf_host 进行控制的信息，请阅读这篇文章。

Windows 用户​

  • 确保 ReSpeaker XVF3800 通过 USB 连接
  • 将 xvf_host.exe 解压到文件夹中，例如：
C:\Tools\xvf_host\

验证安装

cd C:\Tools\xvf_host
xvf_host.exe --help

检查设备连接

xvf_host.exe VERSION

预期输出：

Device (USB)::device_init() -- Found device VID: 10374 PID: 26 interface: 3
VERSION 2 0 2

LED 控制

命令示例描述
led_effectxvf_host.exe led_effect 10=关闭, 1=呼吸, 2=彩虹, 3=纯色, 4=DoA
led_colorxvf_host.exe led_color 0xff8800设置十六进制颜色（橙色）
led_speedxvf_host.exe led_speed 1设置效果速度
led_brightnessxvf_host.exe led_brightness 255设置亮度
led_gammifyxvf_host.exe led_gammify 1启用伽马校正
led_doa_colorxvf_host.exe led_doa_color 0x0000ff 0xff0000设置 DoA 基础/方向颜色

🟠 示例（橙色呼吸）：

xvf_host.exe led_effect 1
xvf_host.exe led_color 0xff8800
xvf_host.exe led_speed 1
xvf_host.exe led_brightness 255

配置

xvf_host.exe save_configuration 1
xvf_host.exe clear_configuration 1

GPIO 控制

读取输入：

xvf_host.exe GPI_READ_VALUES

输出示例：GPI_READ_VALUES 1 0 0

在此示例中，返回 1 0 0 表示引脚 X1D09 为高电平，引脚 X1D13 为低电平，引脚 X1D34 为低电平。

读取输出：

xvf_host.exe GPO_READ_VALUES

输出示例：GPO_READ_VALUES 0 1 1 0 0

在此示例中，返回 0 0 0 1 0 表示引脚 X0D11 为低电平，引脚 X0D30 为低电平，引脚 X0D31 为高电平，引脚 X0D33 为高电平，引脚 X0D39 为低电平。

设置输出：

xvf_host.exe GPO_WRITE_VALUE 30 1  # 打开静音 LED
xvf_host.exe GPO_WRITE_VALUE 30 0  # 关闭静音 LED

到达方向（DoA）

  • DoA 告诉您有人从哪个方向说话。
  • ReSpeaker XVF3800 上的 LED 环使用灯光显示方向。
  • 您也可以使用 xvf_host 工具读取 DoA 值。

检查 DoA 值的命令

xvf_host.exe AEC_AZIMUTH_VALUES

示例输出

Device (USB)::device_init() -- Found device VID: 10374 PID: 26 interface: 3
AEC_AZIMUTH_VALUES 0.91378 (52.36 deg) 0.00000 (0.00 deg) 1.57080 (90.00 deg) 0.91378 (52.36 deg)
  • 聚焦波束 1：第一个固定监听方向
  • 聚焦波束 2：第二个固定监听方向
  • 自由运行波束：始终扫描方向
  • 自动选择波束：为最佳音频选择的最终波束（用于 DoA 指示）

语音指示

  • 语音能量显示语音信号的强度——就像语音音量表。
  • 用于检测是否有人在说话以及他们的声音有多大/多近。
  • 噪音、回声和距离会影响能量值。

检查语音能量的命令：

xvf_host.exe AEC_SPENERGY_VALUES

示例输出

Device (USB)::device\_init() -- Found device VID: 10374 PID: 26 interface: 3
AEC_SPENERGY_VALUES 2080656 0 2083455 2080656
  • 聚焦波束 1：第一个波束的能量
  • 聚焦波束 2：第二个波束的能量
  • 自由运行波束：扫描波束的能量
  • 自动选择波束：为最终输出选择的波束的能量

音频输出通道

  • XVF3800 提供 2 个音频通道：
    • 左通道：干净的后处理音频
    • 右通道：ASR 波束或回声/参考数据

您可以重新路由这些通道以输出不同的源。

示例命令

将左通道设置为放大麦克风 0

xvf_host.exe AUDIO_MGR_OP_L 3 0

将右通道设置为远端（参考）数据

xvf_host.exe AUDIO_MGR_OP_R 5 0

示例输出：

Device (USB)::device_init() -- Found device VID: 10374 PID: 26 interface: 3

调优参数（让声音更好！）

  • 这些设置有助于改善回声消除、噪声抑制、增益等。
  • 当默认设置不够好时使用它们。

常用参数：

参数含义
AUDIO_MGR_REF_GAIN扬声器输入增益（回声信号）
AUDIO_MGR_MIC_GAIN麦克风输入增益（麦克风听到的音量）
AUDIO_MGR_SYS_DELAY麦克风和扬声器信号之间的延迟
PP_AGCMAXGAIN最大自动增益控制级别
AEC_ASROUTGAINASR 波束输出增益

如需更深入的文档和高级命令，请访问官方 GitHub 仓库：
ReSpeaker XVF3800 主机控制 README

ReSpeaker XVF3800 的 Python 示例​

我们已经准备了 Python 示例来通过 USB 或 I2C 控制设备。

note

如果您想了解更多关于使用 python 脚本通过 xvf_host 进行控制的信息，请阅读这篇文章。

适用于 Windows​

git clone https://github.com/KasunThushara/reSpeakerXVF.git
cd reSpeakerXVF
python test.py

确保已安装 Python 并且 ReSpeaker XVF3800 通过 USB 连接。

test.py 文件可以按如下方式探索。这仅供您参考。

import subprocess
import sys
import time

# Path to your xvf_host binary
XVF_HOST_PATH = "./xvf_host"  # Change this if xvf_host is in a different location

def run_command(*args):
    """Run a command using the xvf_host tool."""
    command = ["sudo", XVF_HOST_PATH] + list(map(str, args))
    try:
        print(f"Running: {' '.join(command)}")
        result = subprocess.run(command, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, check=True, text=True)
        print("Output:\n", result.stdout)
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print("Error:\n", e.stderr)
        sys.exit(1)

if __name__ == "__main__":
    # Example: Get device version
    run_command("VERSION")
    time.sleep(0.005)

    # Example: Set LED to breath mode with orange color
    run_command("led_effect", 1)
    time.sleep(0.005)
    run_command("led_color", "0xff8800")
    time.sleep(0.005)
    run_command("led_speed", 1)
    time.sleep(0.005)
    run_command("led_brightness", 255)
    time.sleep(0.005)

    # Example: Save current configuration
    #run_command("save_configuration", 1)

    # Uncomment to clear config
    run_command("clear_configuration", 1)
    time.sleep(0.005)

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