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PXUA216MB-DL2-M硬件使用

概要

PXUA216MB-DL2-M是基于XMOS XU216-512-TQ128-C主控设计的 USB 16路麦克风采集评估板,能够实现通过USB UAC 2.0协议实时地,同步地传输16路麦克风原始信号到操作系统端。往下兼容其他麦克风的任何数量麦克风采集。

PXUA216MB-DL2-M评估板能够同步采集 16 路数字 MIC 信号以及 2 路回采信号,同时支持立体声播放,所有数据均通过 USB 进行传输,评估板主要提供给具备一定算法能力的声学企业以及个人使用。

评估板USB UAC 2.0(USB Audio Class 2.0)协议兼容 Windows、Linux 和 Android 操作系统, 16个麦克风小板做分离式设计,可移动的,麦克风小板为底部拾音。灵活实现多种麦克风阵型布置需求。

PXUA216MB-DL2-M评估板无内置任何麦克风阵列算法,主要功能为实时地,高一致性地传输16路麦克风原始信号。同时评估板集成了line-in和Line-out端子,通过USB传输16路麦克风+2路Line-in音轨,下行播放line-out 立体声播放。

版本

产品版本修改发布时间
V1初次发布2017年10月20日
V2修改了麦克风小板的尺寸2018年9月25日

特点

  • USB UAC 2.0协议传输,作为外置声卡使用

  • 16 PDM 数字麦克风,分离式设计,麦克风小板可以移动

  • 支持 16KHz/48 KHz @16bit /24bit音频采样率,

  • 支持 1 路Line-in模拟输入和1 路Line-out 模拟输出

规格

  • XMOS XU216主控 · 16 个逻辑核心

    · 高达 2000MIPS 处理速度

    · 512KB RAM

  • 16路PDM 数字麦克风:SPK0641HT4H

    · Sensitivity: -26 dBFS (Omnidirectional)

    · Acoustic overload point: 120 dBSPL

    · SNR: 64.5 dBA

  • 供电:USB 5V

  • 尺寸:87 × 70 mm (base board), 10 x 8 mm(MIC board)

  • line-in & line-out

    · Codec: CS42L51

  • 音频传输:

    · USB UAC 2.0 输入输出

    · 采样率:16 KHz/48 KHz , 16 bit/24 bit

  • 功耗: 5V, 180mA (Max)

硬件概述

  • XMOS XU216 :完成16 路PDM 麦克风,2路I2S信号整合,进行UAC协议传输
  • Micro USB : 提供5V电源,并且传输音频和固件更新,控制和调试
  • Codec CS42L51:XU216 2路I2S的编码和解码
  • Line-in:Codec芯片的line-in 3.5 mm耳机孔,支持增加2路模拟输入录制
  • Line-out: Codec 芯片的Line-out 3.5 mm耳机孔,UAC 2.0 播放,模拟输出
  • MIC0~15:PDM 数字麦克风,通过接线和连接器的方式,方便移动

应用场合

  • 麦克风阵列算法研究
  • 全景声音采集
  • 语音识别声音采集

第一次使用

通常情况下,用户拿到PXUA216MB-DL2-M评估板后,建议先在Windows系统做初步使用和认证。使用Micro USB 数据线来连接PXUA216MB-DL2-M评估板和Windows系统电脑,需要做初步设置和确认。

声卡设备设置

确认Windows设备管理器已经成功枚举了PXUA216MB-DL2-M评估板

如图显示的PawPaw DFU 和PawPaw Microphone array UAC 2.0 说明PXUA216MB-DL2-M评估板已经成功枚举,但是还没不能使用,需要安装UAC 2.0驱动。

Hint

Windows系统系统需要按照UAC 2.0驱动,linux和MAC OS都不需要另外安装UAC 2.0驱动

安装驱动

Windows系统:

评估板使用 USB Audio Class 2.0 作为传输协议,因此在window系统上需要安装第三方驱动,驱动压缩包是:PawPaw_UsbAudio_v5.27.0_2021-11-03_setup.zip。 压缩该文件后,得到的是一个.exe 文件,可以直接安装,,默认安装即可(一路点击 next,直接进行安装),UAC 2.0驱动安装完成后,windows设备管理器显示如图,则表示设备安装成功

运行PawPaw_UsbAudio_v5.27.0_2021-11-03_setup.exe

  1. 确保评估板的USB已经和windows系统电脑
  2. 默认安装即可(一路点击 next,直接进行安装)
  3. 安装完成了后,则会出现类似如下图片显示
  4. 评估板在设备管理器上枚举成了 Pawpaw USB Audio Devices->Pawpaw Microphone Array UAC2.0

在声音界面进行设置和确认,

1,在播放栏项,设置Pawpaw Microphone Array UAC2.0为默认设备,确认采样率是否为16bit,16000 Hz,禁用所有增强性能

2,在录制栏项,设置Pawpaw Microphone Array UAC2.0为默认设备,确认采样率是否为 18通道 16bit,16000 Hz,禁用所有增强性能

3,同时确认播放和录制栏项的音频格式设置为一致,如16bit ,16000KHz或者16bit 48000KHz

Linux系统:不需要安装驱动

Mac 系统:不需要安装驱动

Demo 和录音

安装和使用(Audacity )第三方开源录音软件在Windows系统进行录音设置,接着使用Audacity录音。

PXUA216MB-DL2-M评估板出厂默认固件为USB输入18ch 16kHz采样率的声源,其中ch[1-16]为16路麦克风原始信号,ch[17-18]为line-in的2路模拟信号,用户通常用来回音消除的参考信号。

在其他操作系统如MAC OSX和Linux操作系统,Demo和录音的用法跟Windows类似。

固件和DFU升级

评估板配套提供了2个固件,主要是USB的音频的采样率作为区别,参考下表。

firmware采样率UAC驱动Description
app_usb_aud_mic_array_2i18o2_LINE_IN_PawPaw_16K_V101_DFU16000 Hz木瓜驱动
app_usb_aud_mic_array_2i18o2_LINE_IN_PawPaw_48K_V102_DFU48000 Hz木瓜驱动出厂默认固件

DFU升级

Windows系统

PXUA216MB-DL2-M评估板使用USB进行DFU升级的工具为TUSBAudioDfu.exe,在安装测试版驱动路径下找到

\PawPaw\USB Audio Device Driver\PawPawUsbAudioDfu\x64\PawPawUsbAudioDfu.exe

双击运行PawPawUsbAudioDfu.exe ,操作如图显示的步骤:

  1. 确认PXUA216MB-DL2-M设备显示成功
  2. 选择xxx_dfu.bin固件
  3. 点击star 进行等到烧录完毕
  4. 退出TUSBAudioDfu.exe 并且重启评估板,确认驱动是否和固件是否对应起来。

PXUA216MB-DL2-M评估板现阶段仅支持使用Windows系统使用USB DFU进行更新。

支持和商务

PXUA216MB-DL2-M评估板全部的资料(点击下载) PXUA216MB-DL2-M评估板的上位机开发例程,请发送邮件申请下载 support@pawpaw.cn PXUA216MB-DL2-M评估板目前不支持二次开发,并且其主控XU216芯片资源已经接近用完,所以建议用户把PXUA216MB-DL2-M当作一个声卡设备使用。在使用上遇到其他技术问题,可以邮件联系我们 support@pawpaw.cn

PXUA216MB-DL2-M评估板目前没有开放其设计的原理图和PCB,但是我们支持用户的定制化,小型化,和项目导入,用户需要提供详细需求,由我司评估完成后对接起来。

FAQ

Q1 : 是否支持其他采样率?

PXUA216MB-DL2-M评估板目前最高支持48 Khz采样率,期间无32 KHz和44.1 KHz采样率,做一般研究,16KHz和48KHz 采样率能够满足需求

Q2 : 能否支持其他通道数目,且小于16个麦克风

往下兼容其他麦克风数量,不够评估映射出来的通道数目仍未18 通道,可以选择性不需要多余的通道数目

Q3 : 录制的信号中,某个麦克风信号不正常

这个很大可能是由于麦克风板子和主板的连接线和连接端子松动造成,建议对线材重新插入和牢固即可;仍不行的话,可能是麦克风已经损坏,使用其他的麦克风板插入来判断一下。

Q4 : 是否可以更换其他型号的麦克风

可以更换,不过需要用户自行设计和生产麦克风小板,我司提供了麦克风小板的原理和PCB资料,自行更换。

Q5 : 更新固件之后,audacity不能录音了

更新的固件需要安装对应的驱动,建议我司提供的两个UAC 驱动都安装了,压缩该文件后,得到的是一个.exe 文件,可以直接安装,但是我司建议不要如此安装,接着对该.exe 文件再一次进行解压得到文件 XMOS_TUSBAudio_eval_v4.13.0_2019-01-21_setup,其大体内容为,

确保评估板的USB已经和windows系统电脑,再点击运行文件夹了里面的setup_eval.exe 安装驱动程序

关闭重新打开audacity,并且确保audacity设置正确。

Q6 : 两个PXUA216MB-DL2 评估板同时接入到统一台电脑是否可以?

由于PXUA216MB-DL2 评估板有固定的USB VID 和PID , 如果两台同时接入则会则无法正常使用,建议用户联系我司技术,我们可以提供不同的固件以适应两个评估板设备同时使用,但其为枚举的情况为两个不同的声卡设备。