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Home Assistantによるスマートホーム音声制御

概要​

新しいReSpeaker XMOS XVF3800 with XIAO ESP32S3でスマートスペースと会話しましょう。音声でライトを点けたり、音楽を大きくしたり、天気を聞いたりできます。

この章では、ReSpeaker XMOS XVF3800 with XIAO ESP32S3 HA Voice AssistantとSonoffスマートスイッチを接続して、音声によるライトスイッチの制御を実現します。

必要なハードウェア​

ReSpeaker XVF3800 with XIAO ESP32S3Home AssistantデバイスSonoff BASICR2
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ファームウェアアップデート​

最高の再生体験を得るために、XMOSファームウェアをアップデートする必要があります。 ファームウェアをここからダウンロードしてください。コンピューターでReSpeaker XMOS XVF3800 with XIAO ESP32S3を接続し、ガイドに従って実行してください：

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note

XVF3800マイクアレイは動作するために12.288 MHz MCLKが必要ですが、ESPHome（Home Assistantで使用）はAPI制限のため生成できません。このファームウェアはXVF3800をI2Sマスターとして動作させ、ESP32からのMCLKを必要とせずに独自のクロックを生成できるようにします。 私たちのファームウェアはこの制限を修正し、マイクがHome Assistantで正常に動作するようにします。

ファームウェアはこちらからダウンロードできます

インストールガイドはこちらです

ReSpeaker XMOS XVF3800 with XIAO ESP32S3の準備​

Home Assistant > Settings > Add-onsに移動します。

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Add-on Storeをクリックします（通常は右下にあります）

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Official add-onsの下で、ESPHome Device Builderを検索してインストールします。

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インストール後、StartをクリックしてESPHomeアドオンを実行します。

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簡単にアクセスできるように、Start on Boot、Watchdog、Show in Sidebarを有効にします。

Home Assistantサイドバーから、ESPHome Builderに移動します。

+ NEW DEVICEをクリックします。

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プロンプトが表示されたら、SKIPをクリックします – 設定を手動で作成します。

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新しいデバイスエントリを選択し、EDITをクリックします。

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内容をカスタムYAML設定に置き換えます

YAML説明​

WiFi​

このセクションでは、デバイスがWi-Fiに接続する方法を設定します。

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  • ssid & password: secrets.yamlファイルから取得されるため、パスワードが平文で表示されません。
  • Events: Wi-Fi接続時または切断時にアクションを実行：

    • on_connect:

      • BLE improvセットアップを停止します。
      • control_ledsスクリプトを実行します（Wi-Fi接続時のLED効果）。

    • on_disconnect:

      • control_ledsスクリプトを実行します（Wi-Fi切断時のLED効果）。

I²Cバス​

I²Cは、ESP32がマイクやオーディオコーデックなどの他のチップと通信するための通信ラインです。

i2c:
  id: internal_i2c
  sda: GPIO5
  scl: GPIO6
  scan: true
  frequency: 100kHz
  • id: 他の場所でこのバスを参照するための名前。
  • sda / scl: データとクロックに使用されるピン。
  • scan: 起動時に接続されたデバイスをチェックします。
  • frequency: 通信速度（100kHzが標準）。

スイッチ​

switch:
  # Mute Sound Switch.
  - platform: template
    id: mute_sound
    name: Mute/unmute sound
    icon: "mdi:bullhorn"
    entity_category: config
    optimistic: true
    restore_mode: RESTORE_DEFAULT_ON
    ......
    ......

スイッチは、Home Assistantのソフトウェア制御「ボタン」です。音声、タイマー、アラームなどの機能を制御します。

Wake Word Sound Switch: ウェイクワードオーディオを制御します。

Timer Ringing Internal Switch:

  • タイマーがアクティブかどうかを追跡します。
  • on_turn_on: 他のオーディオを-20dBダッキング、タイマー音開始、LED更新、15分後に自動停止。
  • on_turn_off: タイマー停止、音量復元、LED更新。

Alarm On Switch:

  • アラーム状態を追跡します。
  • オン/オフ時にLEDスクリプトを実行します。

LED Ring Brightness:

  • ユーザーがスライダーで明度を調整できます。
  • min_value / max_valueで制限を定義します。
  • restore_valueで再起動後も前の設定を保持します。

センサー​

Next Timer

  • 次のタイマーの残り時間を表示します。
  • タイマーが変更された時のみ更新します（リソース節約）。

Alarm Time & Device Time

  • 現在のアラームとESP32システム時刻を表示します。

インターバルでのLED効果​

interval:
  - interval: 50ms
    id: led_animation_interval
    then:
      - lambda: |-
          if (id(volume_display_active)) {
            id(update_volume_display_effect).execute();
            return;
          }
          std::string effect = id(current_led_effect);
          if (effect == "off") {
            return;
          } else if (effect == "breathe") {
            id(update_breathe_effect).execute();
          } else if (effect == "rainbow") {
            id(update_rainbow_effect).execute();
          } else if (effect == "comet_cw") {
            id(update_comet_cw_effect).execute();
          } else if (effect == "comet_ccw") {
            id(update_comet_ccw_effect).execute();
          } else if (effect == "twinkle") {
            id(update_twinkle_effect).execute();
          } else if (effect == "timer_tick") {
            id(update_timer_tick_effect).execute();
          } else if (effect == "led_beam") {
            id(update_led_beam_effect).execute();
          }
  • インターバルはバックグラウンドでコードを繰り返し実行します。
  • 50ms: 1秒間に20回コードを実行します。
  • システム状態または選択された効果に基づいてLEDアニメーションを制御します。

LED制御​

 # =========================================================================
  # == Centralized script to control all LED effects ==
  # =========================================================================
  - id: led_set_effect
    mode: restart
    parameters:
      effect: std::string
      r: float
      g: float
      b: float
      speed: float
    then:
      - lambda: |-
          // Update global variables with the new parameters
          id(led_ring_color_r) = r;
          id(led_ring_color_g) = g;
          id(led_ring_color_b) = b;
          id(led_ring_speed) = speed;
          id(current_led_effect) = effect;

          // Handle the two types of effects: Off and Animated
          if (effect == "off") {
            uint32_t colors[12] = {0};
            id(respeaker).set_led_ring(colors);
          } else {
            id(last_led_update_time) = millis(); // Reset timer for smooth animation start
          }

  # Individual update scripts for each animated effect
  - id: update_breathe_effect
    then:
      - lambda: |-
          static float phase = 0.0f;
          uint32_t now = millis();
          float dt = (now - id(last_led_update_time)) / 1000.0f;
          id(last_led_update_time) = now;

          phase += dt * id(led_ring_speed);
          while (phase >= 1.0f) phase -= 1.0f;

          float master_brightness = id(led_ring_brightness).state;
          float breath_brightness = 0.5f * (1.0f + sinf(phase * 2.0f * M_PI)) * master_brightness;
    ......
    ......

中央コントローラー (led_set_effect)

  • すべてのLEDエフェクトを一箇所で管理します。
  • エフェクトタイプ、色（R/G/B）、速度を動的に設定できます。
  • スムーズなモーションのためにアップデートスクリプトを使用します。
  • オフエフェクトは即座にLEDをオフにします。

個別スクリプト

  • 各アニメーション（ブリーズ、レインボー、コメット、トゥインクル、タイマーティック、ボリューム表示、LEDビーム）には独自のスクリプトがあります。
  • システムをモジュラー化し、保守しやすくします。
  • led_animation_intervalまたは中央コントローラーによって定期的にトリガーされます。
デバイス状態LEDエフェクト
起動失敗赤ブリーズ
Improv BLEモード暖色トゥインクル
初期化青トゥインクル
HA接続なし赤トゥインクル
音声アシスタント待機紫ビーム
音声アシスタント聞き取り中明るい紫ビーム
音声アシスタント思考中紫ブリーズ
音声アシスタント応答中紫コメット
音声アシスタントエラー赤ブリーズ
音声アシスタントアイドルLEDオフ
タイマー鳴動紫高速ブリーズ
ボリューム変更一時表示

オーディオ設定​

i2s_audio:
  - id: i2s_output
    i2s_lrclk_pin: 
      number: GPIO7
      allow_other_uses: true
    i2s_bclk_pin:  
      number: GPIO8
      ...
      ...

I²S入力/出力

  • I²S経由でマイク入力とスピーカー出力を処理します。
  • i2s_input: マイク/コーデックから48kHz、32ビットステレオオーディオをキャプチャします。
  • i2s_output: DAC/スピーカーに48kHz、32ビットステレオオーディオを再生します。

ミキサー

  • 複数のオーディオストリーム（メディア + アナウンス）を1つの出力に結合します。

リサンプラー

  • すべてのオーディオソースがサンプルレートとビット深度に一致することを保証します。

メディアプレーヤー

  • ボリューム、ミュート、再生、ダッキング（アナウンス中にメディアボリュームを下げる）を制御します。
  • イベント用のプリロードサウンド（タイマー、ウェイクワード、エラー）。

Respeaker XVF3800統合​

respeaker_xvf3800:
  id: respeaker
  address: 0x2C
  mute_switch:
    id: mic_mute_switch
    name: "Microphone Mute"
    update_interval: 1s
    on_turn_on:
    ...
    ...
  • i2cアドレス: 0x2C
  • ID: respeaker
  • マイクミュートスイッチ: 1秒ごとに更新、切り替え時にサウンド再生。
  • DFUバージョンレポート: 120秒ごとにファームウェアをレポート。
  • ビーム方向センサー: 音声ビームを追跡（内部のみ）。
  • ファームウェア管理: 必要に応じてXVF3800ファームウェアを自動フラッシュ。

参考資料/リポジトリ​

external_components:
  - source:
      type: git
      url: https://github.com/formatBCE/esphome
      ref: respeaker_microphone
    components:
      - i2s_audio
    refresh: 0s
  - source:
      type: git
      url: https://github.com/formatBCE/Respeaker-XVF3800-ESPHome-integration
      ref: main
    components: 
      - respeaker_xvf3800
      - aic3104
    refresh: 0s

  • formatBCE/esphome: カスタムI²Sオーディオコンポーネント。
  • formatBCE/Respeaker-XVF3800-ESPHome-integration:
  • XVF3800ドライバー
  • AIC3104オーディオコーデックドライバー
  • refresh: 0s: 常にリポジトリから最新のコードを取得します。

Micro Wake Word​

micro_wake_word:
  id: mww
  microphone:
    microphone: i2s_mics
    channels: 1
    # gain_factor: 4
  stop_after_detection: false
  ....
  ....

ウェイクワード（「Okay Nabu」など）を検出し、音声アシスタントを開始します。

  • id: mww → 参照名。
  • microphone: i2s_mics、1チャンネル。
  • stop_after_detection: false → 継続的に聞き続けます。
  • okay_nabu、kenobi、hey_jarvis、hey_mycroft、stop（内部停止コマンド；独自のものを追加可能）。
  • vad probability_cutoff: 0.05 → 音声感度。

検出時（マイクがミュートされていない場合）

  • アクティブな場合、タイマー、アナウンス、または音声アシスタントを停止します。
  • ウェイクサウンドを再生します（有効な場合）。
  • コマンド用に音声アシスタントを開始します。

音声アシスタント​

voice_assistant:
  id: va
  microphone:
    microphone: i2s_mics
    channels: 0
  media_player: external_media_player
  micro_wake_word: mww
  use_wake_word: false
  noise_suppression_level: 0
  ....
  ....

音声アシスタント（VA）の動作と相互作用を制御します。

  • マイクとメディア: i2s_micsと外部メディアプレーヤーを使用します。
  • ウェイクワード: mwwにリンクされていますが、ウェイクワードは不要です（use_wake_word: false）。
  • オーディオ設定: ノイズ抑制オフ、自動ゲイン0 dB、通常ボリューム。
イベント/何が起こるか​
  • on_client_connected: VAを開始、LEDを更新、必要に応じてマイクのミュートを解除。
  • on_client_disconnected: VAを停止、LEDをリセット。
  • on_error: LEDにエラー状態を表示；クラウド認証が失敗した場合はローカルサウンドを再生。
  • on_start: VAが開始されるとメディアボリュームを下げます（ダッキング）。
  • on_listening / on_stt_vad_start / on_stt_vad_end: 聞き取りと思考中にVAフェーズとLEDを更新。
  • on_intent_progress / on_tts_start / on_tts_end: 発話を処理、LEDを更新、停止ワードスクリプトをトリガー可能。
  • on_stt_end: 認識されたテキストイベントを送信。
  • on_end: VAを停止、LEDをリセット、ダッキングを終了。
タイマーイベント​
  • on_timer_started / on_timer_updated / on_timer_cancelled / on_timer_finished / on_timer_tick:
    • タイマー状態と名前を更新。
    • LEDを更新。
    • ティッキングタイマーのLED更新を5秒ごとに削減。
important

YAMLファイルはこちらから見つけることができます

YAMLが保存されたら、INSTALLをクリックします。

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Manual Downloadを選択します

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ファームウェアのコンパイルを待ちます。

生成された.binファームウェアファイルをコンピューターにダウンロードします。

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ESP32-S3ボード（XVF3800が接続された状態）をUSB Type-Cケーブルを使用してPCに接続します。

ChromeまたはEdgeでWeb-ESPHomeを開きます。

CONNECTをクリックし、適切なシリアルポートを選択します

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接続されたら、INSTALLをクリックします

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先ほどダウンロードした.binファイルを選択します。

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インストールが完了するまで待ちます（数分かかる場合があります）。

成功後、確認メッセージが表示されます。

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Home Assistant > Settings > Devices & Servicesに戻ります。

ESPHomeが発見された統合として表示されるはずです。

CONFIGUREをクリックし、Submitをクリックしてセットアップを完了します。

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スマートデバイスの追加​

メーカーのユーザーマニュアルに従ってSonoff BASICR2デバイスをセットアップします。eWeLinkアカウントを作成する必要があります。

HACSのインストール​

まだインストールされていない場合は、公式ガイドに従ってHome Assistant Community Storeをセットアップしてください：

サイドバーからHACSを開きます。 検索セクションでSonoff LANを検索します。

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Installをクリックして統合を追加します。 変更を適用するためにHome Assistantを再起動します。

Sonoff​

Settings → Devices & Servicesに移動します。 Add Integrationをクリックします。 Sonoffを検索して選択します。

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認証のためにeWeLinkアカウント認証情報を入力します。

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正常に接続されると、関連するエンティティが以下に表示されます： Settings → Devices & Services → Entities

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Nabu Cloudを使用した音声アシスタント​

このデモでは、音声を使用してHome Assistant Cloud (Nabu Casa)に接続する方法を紹介しています。セットアップは簡単で、1ヶ月の無料トライアルを利用してその全機能を探索できます。 内蔵のウェイクワード「Okay Nabu」により、音声コマンドを簡単にトリガーし、複雑な設定なしにいつでも、どこでもデバイスやサービスとシームレスに統合できます。

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特別な感謝​

Seeed Studio ReSpeaker XVF3800用のこの素晴らしいYAMLファイルを作成してくれたFormatBCEに感謝いたします。 彼のGitHubでサポートしてください

技術サポート & 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！お客様の製品体験が可能な限りスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供いたします。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャンネルをご用意しています。

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