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reSpeaker XVF3800 44mm 4-Mic Array 入門ガイド

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reSpeaker XMOS XVF3800 4 Mics Array 44mm100040880単体 PCBA、USB ファームウェア書き込み済み
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reSpeaker XMOS XVF3800 4 Mics Array 44mm With Case100020767PCBA + エンクロージャ
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reSpeaker XMOS XVF3800 4 Mics Array 44mm With XIAO ESP32S3 Plus100066841PCBA + XIAO ESP32-S3 Plus
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reSpeaker XMOS XVF3800 4 Mics Array 44mm With Case and XIAO ESP32S3 Plus100065276PCBA + エンクロージャ + XIAO ESP32-S3 Plus
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reSpeaker Sound Base1000524995 W 4 Ω スピーカー、1200 mAh バッテリー、USB-C 充電、電源スイッチ
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特長​

  • コンパクトな 44 mm デザイン：マイクのピッチを 66 mm から 44 mm に縮小し、基板の直径を小さくすることで、スペースに制約のある製品にも収まるようにしています。

  • XMOS XVF3800 オーディオ処理：AEC、AGC（60 dB レンジ）、マルチチャネルビームフォーミング、DoA、VAD、動的ノイズ抑圧、残響除去に対応し、パラメータを調整可能です。

  • 高音質：既存の 66 mm ピッチ reSpeaker XVF3800 Circular 4-Mic Array と同等の性能を目指して設計されています。

  • 2 つの動作モード：PC や SBC とプラグアンドプレイで使える USB Audio Class 2.0、または組み込みホスト向けの I2S/INT-Device モードに対応し、ファームウェアで選択します。

  • 柔軟な制御とアップデート：USB または I2C 経由で設定可能で、書き込まれているファームウェアに応じて USB DFU および I2C DFU をサポートします。

  • 一意のデバイス識別：複数デバイスの管理、識別、データトラッキングのために UUID/SN を読み書きできます。

  • プログラム可能な RGB フィードバック：24 個の WS2812 LED がデバイスステータス、起動アニメーション、DoA 方向を表示し、ミュート状態は専用の赤色 LED で表示されます。

  • 3 つのカスタマイズ可能なボタン：デフォルトでは XMOS プロセッサに接続され、音量アップ、音量ダウン、ミュートとして動作しますが、スイッチで XIAO 側に切り替えることもできます。

  • スピーカー対応：オンボード Class D アンプ、5 W 4 Ω スピーカー用の垂直 JST スピーカーコネクタ、3.5 mm AUX ジャック、直結スピーカー用のはんだパッドを備えています。

  • 幅広いプラットフォーム互換性：Windows、macOS、Raspberry Pi OS などの USB ホストに対応し、さらに XIAO、ESP32、Arduino クラスのボードとの I2S 連携も可能です。

ハードウェア概要​

reSpeaker XVF3800 44mm PCB component callouts

基板の表面には 4 つのマイクロフォンと最外周の 24 個の RGB LED が実装されており、エンクロージャに組み込んだ後も音響ポートとライトリングが見えるようになっています。裏面には USB-C コネクタ、3.5 mm ジャック、JST スピーカーコネクタ、リセットボタン、XIAO ESP32-S3 Plus フットプリント、およびすべてのブレークアウトパッドが配置されています。

主なコンポーネント​

コンポーネント / 機能説明
メインオーディオプロセッサXMOS XVF3800（ファームウェア v3.2.1）で、AEC、ビームフォーミング、ノイズ抑圧、DoA 検出など音声パイプライン全体を処理
マイクアレイ44 mm ピッチの円形レイアウトに配置された 4 個の PDM MEMS マイクロフォンで、360° の遠距離集音に対応
オーディオコーデックTLV320AIC3104 によるオーディオ変換および DAC 出力
アンプLM48511 Class D オーディオアンプ
RGB LEDステータスおよびオーディオアクティビティ表示用の 24 個の WS2812 個別制御 RGB LED
カスタマイズ可能なボタン3 つの物理ボタンで、XVF3800 に接続されている場合はデフォルトで音量アップ、音量ダウン、ミュートとして動作
ボタン接続切り替え3 つのボタンを XVF3800 と XIAO モジュールパッドのどちらに接続するかを切り替えるスイッチ
ミュートインジケータ LEDマイクがミュートされている間点灯する赤色 LED。電源投入時はオーディオはミュート解除状態です。
セーフモード起動電源投入時にミュートボタンを押し続けるとリカバリーファームウェアで起動
オンボードアンテナ対応する XIAO 無線モジュールを実装した場合にワイヤレス通信をサポート
USB Type-C ポート5 V 電源入力および UAC オーディオ、制御、DFU 用の USB データ
USB Power Delivery（USB PD）基板の動作と 5 W スピーカー駆動のための USB-C 電源入力構成
3.5 mm AUX ジャックオンボード DAC からのサイドマウント型ヘッドホン / ライン出力
スピーカーコネクタ5 W 以上の 4 Ω スピーカー用の垂直 JST コネクタで、直結スピーカー用のはんだパッドも用意
外部電源パッドシステム全体向けの代替電源入力
デバッグインターフェースXMOS のプログラミングとデバッグ用の XTAG4 互換パッド（コネクタは未実装）
XVF3800 I2C インターフェースINT-Device モードでの制御および設定用に XVF3800 の I2C ピンを引き出し
XVF3800 I2S インターフェースINT-Device モードで外部ホスト向けオーディオ用に XVF3800 の I2S ピンを引き出し
電源および GND ヘッダ外部連携用の 5 V および GND ブレークアウト
XVF3800 GPIO パッド外部制御用の追加 XVF3800 I/O
XIAO ESP32-S3 Plus フットプリントI2S、I2C、リセット、ボタン、LED ルーティングに対応したはんだ付け用モジュール位置
IPEX アンテナコネクタ適切な RF ケーブルでオンボードアンテナを XIAO のアンテナインターフェースに接続
取付穴エンクロージャに合わせた固定用の穴

XIAO ESP32-S3 Plus サポート​

XIAO ESP32-S3 Plus expansion pads

XIAO ESP32-S3 Plus は基板の裏面に直接はんだ付けできます。実装すると、XVF3800 およびオンボードのボタンや LED に接続されます。

機能説明
XIAO ESP32-S3 Plus サポート統合音声処理とアプリケーション開発のために、XIAO ESP32-S3 Plus モジュールをアレイ上に直接はんだ付け可能
XVF3800 通信録音および再生用の I2S（BCLK、MCLK、LRCLK を共有）と、XVF3800 の制御および設定用の I2C
XVF3800 リセット制御XIAO から XVF3800 をハードウェアリセットできる RST 関連 GPIO
柔軟なボタンおよび LED ルーティングオンボードのボタンと LED を XVF3800 と XIAO の GPIO パッドのどちらに接続するかを切り替え、カスタム制御やフィードバックを実現
拡張 GPIO アクセスXVF3800 の I/O エリアと揃えたラベル付きパッド上に、残りの XIAO I/O を引き出し、センサーや周辺機器、アプリケーション用ハードウェアを接続可能
外部アンテナ接続RF フィーダーケーブルを用いてオンボードアンテナを XIAO のアンテナインターフェースに接続するための IPEX コネクタ

reSpeaker Sound Base（スピーカー拡張）​

このスピーカー拡張により、マイクアレイをスタンドアロンのボイス端末に変えることができます。5 W・4 Ω スピーカー、1200 mAh 充電式バッテリー、充電および電源管理回路、USB-C 充電ポート、物理電源スイッチを組み合わせ、アレイ筐体の底面にクリップまたはスライドして取り付けられるモジュラーエンクロージャとして提供されます。

  • エンクロージャは取り外し可能で、ユーザーがバッテリーとスピーカーを交換できます。
  • 露出している XMOS I/O コネクタは、2 枚のボード間でスピーカー出力、5 V 電源、およびバッテリーレベル信号を伝送します。
  • 充電用 LED リングは充電中にバッテリー残量を表示し、バッテリーが接続されていないときは消灯したままです。
  • スイッチは出力のみを制御し、スイッチをオフにしても充電は継続されます。

ピン配置​

XMOS XVF3800 I/O header

XVF3800 の I/O エリアは、INT-Device 動作用およびスピーカー拡張用に必要なバスを引き出しています。お使いのリビジョンでの正確なパッド順序については、シルク印刷に従ってください。

信号説明
3V3外部ロジック用 3.3 V 電源レール
GNDグラウンド
MCLKI2S マスタークロック
BCLKI2S ビットクロック
LRCKI2S 左/右（ワード）クロック
DATA0I2S データ（録音パス）
DATA1I2S データ（再生パス）
SDA / SCLXVF3800 用 I2C 制御バス
CS_N / CLK / MISO対応ペリフェラル用 SPI 信号
Speaker pins外部スピーカー用スピーカー出力（オンボード JST コネクタと共有）

XIAO フットプリントはさらに、残りのモジュール I/O（D0、D2、D3、D13、D14、3V3、GND）をラベル付きパッドとして引き出しているため、別途キャリアボードを用意しなくてもペリフェラルを配線できます。

GPIO 概要​

XVF3800 は、ボタン検出、音量、ミュート、アンプ有効化、LED 電源、およびペリフェラル通信のための設定可能な GPIO を公開しています。

ピン名機能説明
X1D09ミュートボタン状態（GPI）ミュートボタンの状態を読み取り、離されていると High になります
X1D13音量アップ音量アップボタンの信号を受け取ります
X1D34音量ダウン音量ダウンボタンの信号を受け取ります
X0D11I2C 初期化I2C の初期化および関連制御に使用されます
X0D30ミュート LED / マイクミュート制御ミュートインジケータ LED とマイクミュート機能を駆動します
X0D31アンプ有効化オーディオアンプを有効/無効にします
X0D33WS2812 LED 電源制御WS2812 RGB LED 回路への電源を制御します
X0D39SPI MOSI対応ペリフェラル用 SPI マスター出力/スレーブ入力データ

はじめに​

ハードウェアの準備​

  • USB Type-C ケーブル
  • ホストコンピュータ、または Raspberry Pi
  • オプション：再生用 5 W 4 Ω スピーカー
  • オプション：ワイヤレス / 組み込み動作用の XIAO ESP32-S3 Plus

ソフトウェアの準備​

  • テスト用の録音および再生に Audacity
  • ファームウェア更新用の dfu-util
  • パラメータ調整用の pyusb を備えた Python 3

開封直後の使い方​

注記

最適な音声収音とオーディオアルゴリズムの正しい動作を確保するため、デバイス背面のマイクポート（マイク開口部 / サウンドホール）を音源の方向に向けてください。マイクポートは Seeed Studio ロゴが印刷されている側にあります。

DoA（到来方向）​

LED リングは入力音声の方向に追従するため、ソフトウェアなしで検出された角度を確認できます。DoA の値は、独自アプリケーション向けに USB/I2C 経由でも読み取ることができます。

DoA LED ring following the voice

ミュートボタン​

ミュートボタンは、一時的にマイクアレイからのキャプチャを無効にします。

  • マイクはミュートされ、外部の音声はこれ以上キャプチャも処理もされません。
  • ミュートが有効な間は赤色 LED が点灯します。
  • ホストへはオーディオ入力が送信されません。
  • ボタンをもう一度押すとアレイのミュートが解除されます。デバイスはミュート解除状態で起動します。

Mute button and red status LED

音量アップ / ダウン​

残り 2 つのボタンは、XVF3800 にルーティングされている場合、デフォルトで再生音量を調整します。これらはワンショット制御であり、押すたびに音量が 1 段階変化します。同じレベルは、Python 制御ツールまたは OS のミキサーからホスト側で設定することもできます。

リセットボタン​

リセット（RST）ボタンは XVF3800 のハードウェアリセットを行います。これを押すとチップが再起動し、完全な電源再投入とまったく同じように、システムが最初から再初期化されます。

Reset button behaviour

スピーカー接続​

スピーカーは、オーディオ出力の好みに応じて、オンボード JST コネクタまたは 3.5 mm AUX ジャック経由で接続できます。オンボードの LM48511 アンプから駆動する場合は、4 Ω 5 W のスピーカーを JST コネクタに接続してください。

Speaker connected to the JST connector

セーフモード​

Safe Mode は、USB DFU または I2C DFU 経由でファームウェアを書き込むためのリカバリモードです。以前に I2S ファームウェアを書き込んで USB ファームウェアに戻したい場合や、ボードが認識されなくなった場合に使用します。

ファームウェアUSB DFUI2C DFU
USB ファームウェアYesNo
I2S ファームウェアNoYes
Safe Mode ファームウェア（Factory パーティション）YesYes

Safe Mode を使用するタイミング

  • ファームウェアが正しく動作していない（USB が検出されない、LED の動作がおかしいなど）。
  • 現在のファームウェアが応答せず、再書き込みが必要な場合。
  • 誤ったファームウェアを書き込んでしまい、ボードを復旧したい場合。

Safe Mode に入る方法

  1. デバイスの電源を完全に切ります。
  2. Mute ボタンを押し続けます。
  3. 押し続けたまま、電源を再接続します。
  4. 赤色 LED が点滅し始めます — デバイスは現在、Factory パーティションから Safe Mode ファームウェアを実行しています。

Red LED blinking in Safe Mode

ファームウェアの更新​

公式 GitHub リポジトリには 2 種類のファームウェアイメージが用意されています：

  • Windows、Linux、macOS などのホストシステム向け USB ファームウェア
  • XIAO ESP32-S3 Plus などのマイコンホスト向け I2S ファームウェア
注記

GitHub からファームウェアファイルをダウンロードする際に 「名前を付けて保存」 を使用しないでください — バイナリが破損します。リポジトリをクローンするか、Download ZIP を使用して、含まれるすべてのファイルをまとめて取得してください。

リポジトリ： reSpeaker_XVF3800_4MIC_44mm

USB ファームウェア​

USB ファームウェアは UAC 2.0 サウンドカードとして認識され、Windows、Linux、macOS ホスト向けに設計されています。

ファームウェアイメージUSB オーディオプロファイル
respeaker_44mm_usb_c48k2ch_v1.0.0.bin48 kHz、2 チャンネル USB オーディオ

ファームウェアディレクトリには USB Audio Class ディスクリプタのダンプは含まれていません。書き込み後、録音アプリケーションを設定する前に、ホストが報告するフォーマットを必ず確認してください — デバイスディスクリプタで確認せずに、サンプル幅や追加のサンプルレート/チャンネル構成を想定しないでください。

I2S ファームウェア​

I2S ファームウェアは、XIAO ESP32-S3 Plus などのマイコンホストにアレイを接続する場合に使用します。オーディオは I2S 経由で送信され、XVF3800 は I2C 経由で制御されます。

ファームウェアチャンネル数備考
respeaker_44mm_i2s_c48k2ch_v1.0.0.bin2処理済み 2 チャンネル出力：チャンネル 0 = Conference、チャンネル 1 = ASR

XMOS ファームウェアを書き込むには、USB ケーブルでボードを PC に接続します。3.5 mm オーディオジャックの近くにある XMOS USB-C ポート を使用してください。

DFU Util のインストール​

dfu-util は、USB 経由で Device Firmware Upgrade 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 をダウンロードして展開し、例として D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\ に配置します

    ダウンロードリンク

  • システムの Path 変数に dfu-util.exe へのパスを追加します：

    My Computer > Properties > Advanced > Environment Variables > Path

  • Command Prompt（cmd）を開き、インストールを確認します：

dfu-util -V

dfu-util version output

  • reSpeaker XVF3800 44mm を接続し、デバイスが検出されていることを確認します：
dfu-util -l

dfu-util list output

次のメッセージが表示された場合： Cannot open DFU device 2886:0024 ... (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED) 以下のドライバインストールを続行してください。

  • Zadig をインストールします
    • Zadig を開き → Options > List All Devices
    • reSpeaker 3800 44 mm または reSpeaker XVF3800 4-Mic Array 44mm を選択します
    • WinUSB ドライバをインストールします
    • デバイスの電源を入れ直します
    • dfu-util -l を再度実行して検出を確認します

ファームウェアを書き込む​

  • 次のコマンドを実行し、-D で書き込みたい .bin ファイルを指定します：
dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
  • Linux では sudo を付けて実行します：
sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin

-R オプションは、書き込み後にボードを自動的に再起動します。

dfu-util flashing output

新しいファームウェアバージョンが動作していることを確認するために、再度 dfu-util -l を実行します。

録音と再生​

Audacity のセットアップ（Windows）​

  1. Audacity を開きます。
  2. Audio Setup > Audio Settings に移動します。

Audacity Audio Setup menu

  1. 次のように設定します：
    • Host: Windows WASAPI
    • Playback Device: reSpeaker XVF3800 4-Mic 44mm
    • Recording Device: reSpeaker XVF3800 4-Mic 44mm
    • Channels: 2 (Stereo)
    • Project Sample Rate: 48000 Hz
    • Default Sample Rate: 48000 Hz
    • Default Sample Format: 32-bit float

Audacity Audio Settings dialog

  1. OK をクリックします — これで録音の準備ができました。

Audacity recording waveform

チューニングパラメータ​

チューニングにより、内蔵オーディオアルゴリズムを設定し、XMOS チップと直接やり取りできます。パラメータ設定とデバイスとの対話のために、Python 制御インターフェースが提供されています。

Python Control Directory

提供されているスクリプトを使用して、次のことができます：

  • 内蔵オーディオアルゴリズムのパラメータを設定する
  • DoA（到来方向）データを取得する
  • VAD（音声活動検出）データを取得する
  • オンボード LED を制御する
  • 音声処理パイプラインを制御する
  • デバイス UUID を読み書きする
  • 信号を USB 出力チャネルにルーティングする

システム要件

  • Python 3.6 以降
  • pyusb Python ライブラリ
  • libusb システムライブラリ

インストールと依存関係​

pip install pyusb

Windows では、libusb-package の pip パッケージが libusb を提供する最も簡単な方法です。Linux では、パッケージマネージャーから libusb をインストールします。

使い方​

基本構文

python xvf_host.py [options] command [--values value(s)...]

コマンドオプション

OptionDescription
-l, --listサポートされているすべてのコマンドを詳細情報付きで一覧表示します
--vidUSB ベンダー ID を設定します（デフォルト：0x2886）
--pidUSB プロダクト ID を設定します。省略した場合、デバイスは VID によって自動検出されます
--values書き込みコマンドに値を指定します（オプション）。10 進または 16 進（0x7B）

使用例​

1. 利用可能なすべてのコマンドを一覧表示する

python xvf_host.py --list

2. ファームウェアバージョンを読み取る

python xvf_host.py VERSION
VERSION: [1, 0, 0]

報告されるタプルは、書き込んだファームウェアに対応しています。

3. 到来方向（Direction of Arrival）を読み取る

python xvf_host.py DOA_VALUE
DOA_VALUE: [135]

角度は 0〜359 度で報告されます。

4. LED の色を設定する

python xvf_host.py LED_COLOR --values 0xFF0000

5. LED の明るさを設定する

python xvf_host.py LED_BRIGHTNESS --values 50

6. マイクアレイのジオメトリを読み取る

python xvf_host.py AEC_MIC_ARRAY_GEO
AEC_MIC_ARRAY_GEO:
[0.033, -0.033, 0.000,
 0.033,  0.033, 0.000,
-0.033,  0.033, 0.000,
-0.033, -0.033, 0.000]

値は、ビームフォーマーで使用されるマイクの X/Y 座標（メートル単位）です。音響測定やキャリブレーションを行う前に、報告されたジオメトリがボードのマイクピッチおよび書き込んだファームウェアイメージと一致していることを確認してください。

USB 出力チャネルの選択​

USB ファームウェアは、AUDIO_MGR_OP_L と AUDIO_MGR_OP_R を通じてステレオ出力に信号をルーティングします。各コマンドは 2 つの値を取ります：category（信号グループ）と source（そのグループ内の信号）です。現在のルーティングを読み取るには --values を省略します。

python xvf_host.py AUDIO_MGR_OP_L
python xvf_host.py AUDIO_MGR_OP_L --values 6 3
python xvf_host.py AUDIO_MGR_OP_R --values 1 0

最後の 2 つのコマンドは、自動的に選択されたビームを左チャネルに、未処理のマイク 0 を右チャネルにルーティングします。未処理のマイクストリームは音声強調をバイパスし、通常は処理済みオーディオよりも音量が小さくなります。

ルーティングを保存して、再起動後も保持されるようにします：

python xvf_host.py SAVE_CONFIGURATION --values 1

トラブルシューティング​

Linux でスピーカー再生が小さすぎる​

XVF3800 サウンドカードには独自の ALSA ミキサーレベルがあります。再生音量が小さすぎる場合：

  1. ミキサーを開きます：

    alsamixer

  2. F6 を押し、reSpeaker XVF3800 4-Mic 44mm カードを選択して Enter を押します。

  3. 矢印キーで PCM-1 を選択し、100% まで上げます。

  4. ESC で終了し、設定を保存します：

    sudo alsactl store

  5. それでも音が小さい場合は、PulseAudio Volume Control をインストールし、出力を 100% 以上に上げます：

    sudo apt install pavucontrol -y

書き込み後に Windows でボードがサウンドデバイスとして表示されない​

Device Manager を開き、関連する reSpeaker エントリを見つけて、それぞれを右クリックし Uninstall device を選択します。その後、USB ケーブルを抜き差しすると、Windows が正しいサウンドカードドライバーを再インストールします。

dfu-util -l が LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED を報告する​

WinUSB ドライバーが DFU インターフェースにバインドされていません。Zadig をインストールし、Options > List All Devices を有効にして、reSpeaker 3800 44 mm を選択し、WinUSB をインストールしてからボードの電源を入れ直し、再度 dfu-util -l を実行します。

ボードがまったく列挙されない​

Safe Mode に入ります（電源投入中にミュートボタンを押し続け、赤色 LED が点滅するまで待つ）、その後 USB ファームウェアを書き直します。Safe Mode ファームウェアは USB DFU と I2C DFU の両方をサポートしているため、常に復旧可能です。

リソース​

技術サポートと製品ディスカッション​

弊社製品をお選びいただきありがとうございます。弊社は、製品をできるだけスムーズにご利用いただけるよう、さまざまなサポートを提供しています。お好みやニーズに合わせて選べる複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

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