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ReSpeaker Lite の使用開始

はじめに​

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XMOS XU316 AI サウンド・オーディオチップセットを搭載したこの開発ボードは、統合されたデュアルマイクロフォンアレイによりオーディオ処理に優れ、音声認識と音声制御に最適です。高度なオンボードオーディオフロントエンドアルゴリズムを特徴とし、XU316チップは干渉キャンセレーション、エコーキャンセレーション、ノイズ抑制を提供します。I2SとUSB接続をサポートし、Seeed Studio XIAO ESP32S3（Sense）、Adafruit QT Py、Raspberry Pi、PCと互換性があります。

特徴​

  • 遠距離音声キャプチャ用デュアルマイクロフォンアレイ：2つの高性能デジタルマイクロフォンが、2つのマイクロフォン入力を使用してポイントノイズをキャンセルするため、騒音環境でも遠距離音声と音声（最大3メートル）をキャプチャして抽出します。
  • オンボードAI ASRアルゴリズム：XMOS XU-316 AIサウンド・オーディオチップを搭載し、干渉キャンセレーション（IC）、音響エコーキャンセレーション、ノイズ抑制、音声対雑音比（VNR）、自動ゲイン制御（AGC）の自然言語理解アルゴリズムを含み、高品質な音声キャプチャを可能にします。
  • オープンソースの採用：このボードは、I2S経由で人気のハードウェアプラットフォーム（XIAO ESP32S3（Sense）、Adafruit QT Py）と互換性があり、USB（Audio Class 2.0（UAC2））経由でRaspberry Pi、PCと互換性があります。
  • オンボードRGB LED：ボードにはプログラマブルWS2812 RGB LEDが搭載されており、カスタムエフェクトをサポートし、アプリケーションにビジュアルインターフェースを提供します。
  • 外部電源サポート：このボードは外部5V電源をサポートし、さまざまなシナリオで柔軟に適用できます。
  • カスタム開発用DFU：ボードはDFU-Util経由でカスタムファームウェアアップデートをサポートします。

仕様​

コアチップXMOS XU316
デジタルマイクロフォン高性能デジタルマイクロフォン × 2
感度-26 dBFS
音響過負荷点120 dBL
SNR64 dBA
電源USB 5V、外部5V
寸法35×86 mm
オーディオ出力スピーカーコネクタ / 3.5mmヘッドフォンジャック
最大サンプリングレート16Khz
スピーカー5Wアンプスピーカーをサポート。

ハードウェア概要​

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ピン配置​

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1デュアルマイクロフォンアレイ高品質なオーディオ入力を提供。
2電源インジケータライト電源投入時に点灯。
3RGB ライトプログラマブルWS2812、ビジュアルインターフェースを提供
4ミュートインジケータライトミュートボタンが押されると赤く点灯。
5USR ボタンユーザー定義ボタン。
6ミュートボタン押すとオーディオ入力をミュート。
7XIAO ESP32S3 （オプション）さらなる開発と統合のため。
8XU316 コアプロセッサオーディオ処理と伝送を担当。
9外部電源はんだパッド外部5V電源をサポート。
10USB Type-C ポート電源とデータ伝送に使用。
11スピーカーコネクタオーディオ出力用。5Wアンプスピーカーをサポート。
123.5mmヘッドフォンジャックオーディオ出力、このポートにアクティブスピーカーやヘッドフォンを接続可能。
13外部電源パッド1XIAO ESP32の未使用IOピン。
14外部電源パッド2XU316の未使用IOピン。
15JTAGXU316のデバッグとプログラミング用。

使用開始​

開封後の使用​

ReSpeaker Liteはプラグアンドプレイのモジュラー音声インターフェースで、ドライバーは不要です。PCに接続するだけで、「ReSpeaker Lite」という名前の音声デバイスが表示されます。

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ファームウェアの更新​

ファームウェアダウンロード​

note

ReSpeaker Liteボードには2つのバージョンがあります：

USBサウンドデバイスとして使用するには、USBバージョンファームウェア（デフォルトファームウェア）をフラッシュしてください。

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XIAO ESP32S3と一緒に使用するには、I2Sバージョンファームウェアをフラッシュしてください。

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配線​

USBケーブルを使用してReSpeaker LiteボードをPCに接続します。

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DFU Utilのインストール​

dfu-utilは、USBポート経由でデバイスファームウェアアップグレードを行うためのコマンドラインツールです。

  • dfu-util-0.11-binaries.tar.xzをダウンロードし、ローカルシステムに展開します。 例：D:\

  • dfu-util.exeのディレクトリに移動します
    例：D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\（win32を使用している場合は、win64をwin32に変更してください）

  • dfu-util.exeのパスをシステム環境変数Pathに追加します：マイコンピュータ > プロパティ > 詳細設定 > 環境変数 > Path。 変数Path内のパスはセミコロン;で区切られることに注意してください。 これにより、コマンドプロンプトでdfu-utilをグローバルに実行できるようになります。

  • スタートメニューを開き、cmdと入力します。Enterキーを押します。表示されるターミナルで、dfu-util -Vコマンドでdfu-util.exeのパスが設定されているかを確認します：

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/
  • dfu-util -lを実行してReSpeaker Liteが検出されるかを確認します：
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

このような「Cannot open DFU device」エラーが発生した場合は、この手順を続けてください。そうでない場合は、ステップ3に進んでファームウェアをフラッシュしてください。

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)

  • Zadigをインストールして開きます。Options -> List All Devicesをクリックします。

  • デバイスリストからReSpeaker 2 Mics ArrayまたはReSpeaker LiteまたはDFU FACTORY (Interface 3)を見つけ、WINUSB v6.x.xxxx.xxxxxドライバーをインストールします。

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  • インストールが完了したら（数分かかります）、電源を再投入してdfu-util -lを再度実行してください。ReSpeaker Liteが検出されるはずです。

ファームウェアのフラッシュ​

  • ReSpeaker ボードを PC に接続します。

  • 次のコマンド dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin を実行します：

    • Linux では sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin を実行してください
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

フラッシュが完了したら、ボードを再起動してください。

  • ファームウェアのバージョンを確認します：
dfu-util -l

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比較​

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

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コアチップ

XMOS XU316

XMOS XVF-3000

-

マイクロフォン

PDM MEMS マイクロフォン x2

PDM MEMS マイクロフォン x4

アナログ MEMS マイクロフォン x2

音声キャプチャ距離

3m

5m

3m

感度

-26 dBFS

-26 dBFS

-

音響過負荷点

120 dBSPL

120 dBSPL

-

SNR

64 dB

63 dB

-

オンボード音声処理アルゴリズム

  • 音響エコーキャンセレーション（AEC）
  • 自動ゲイン制御（AGC）
  • ノイズ抑制（NS）
  • 干渉キャンセレーション（IC）
  • 音声対雑音比（VNR）
  • 音響エコーキャンセレーション（AEC）
  • 自動ゲイン制御（AGC）
  • ノイズ抑制（NS）
  • ビームフォーミング
  • 到来方向推定（DoA）
  • 残響除去
  • 音声活動検出（VAD）

-

対応ハードウェア

  • XIAO ESP32S3(Sense)
  • Adafruit QT Py（I2S 経由）
  • Raspberry Pi
  • Linux、macOS、Windows を実行する任意のコンピュータまたは SBC（USB 経由）
  • Raspberry Pi
  • Linux、macOS、Windows を実行する任意のコンピュータまたは SBC（USB 経由）
Raspberry Pi のみ

最適な用途

指向性音声キャプチャ、直線的または細長いセットアップに最適全方向音声キャプチャと位置特定、オープンで多方向環境の中央配置に最適指向性音声キャプチャ、直線的または細長いセットアップに最適

FAQ​

  • ReSpeaker Lite サウンドデバイスが見つからない。

ファームウェアのバージョンを確認し、ファームウェアが USB バージョンで 2.0.5 以上であることを確認してください。

dfu-util -l

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USB バージョンでない場合は、この手順に従ってファームウェアをフラッシュしてください。

  • USB ファームウェアをフラッシュした後、Windows で ReSpeaker Lite USB サウンドデバイスが検出されない？

  • スタートメニューを開き、Device manager と入力します。ReSpeaker Lite デバイスを見つけて右クリックし、Uninstall device を選択します。Delete the driver software for this device を選択して Uninstall をクリックします。その後、デバイスを再起動すると、Windows が適切なサウンドカードドライバを再インストールします。

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リソース​

ReSpeaker Lite XMOS ファームウェア

ReSpeaker Lite Github

ReSpeaker Lite 3D ファイル

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