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PXVF3000-KIT_硬件使用

概要​

PXVF3000-KIT针对XMOS的XK-VF3100-C43 开发板进行硬件升级，优化了硬件设计及布局，更加适合用户直接使用和项目评估。完全兼容XMOS的XK-VF3100-C43 开发板，所用的DSP芯片为XVF3000，设计成等距圆形4麦阵列。

PXVF3000-KIT为4麦阵列设备，作为前端信号处理，实现语音增强，可同时输出两路前端处理后的声音信号，且其分别为用于语音识别（ASR，Automatic Speech Recognition ）和用于会议电话（Comms, communication and conferencing）。支持使用USB Audio Class 1协议（UAC1.0）传输音频 ，支持所有流行的操作系统（Windows , MAC, Linux和Android），允许作为USB声卡设备枚举接入操作系统中。

PXVF3000-KIT内置了单声道回音消除（AEC） , 波束成型（BF），噪声抑制（NS）和自动增益（AGC）算法，非常有效地实现在远距离和嘈杂环境提高语音识别率和通话质量。使用USB 接口快速接入各种操作系统，同时配套提供了多套固件，非常适用用户迅速接入桌面会议产品中。

版本​

产品版本修改发布时间
PXVF3000-KIT V1EOL(停产)2017年10月20日
PXVF3000-KIT V2重新修改设计，简化其他硬件，且去掉蓝牙2020年11月15日

特点​

  • 远距离拾音

  • 支持USB Audio Class 1.0 (UAC 1.0)

  • 支持USB HID 调试和USB DFU升级

  • 4路圆形麦克风阵列

  • 支持3.5mm耳机孔作为播放输出

  • DSP 算法和特点

    · Voice Activity Detection(VAD)

    · Full duplex, Mono, Acoustic Echo Cancellation(AEC)

    · Beamforming(BF)

    · Noise Suppression (NS)

    · Automatic Gain Control (AGC)

规格​

  • XMOS XVF3000 主控，内置4麦圆形阵列算法

  • 4路PDM 数字麦克风：3SM222KMB1HA-022

    · Sensitivity: -26 dBFS (Omnidirectional)

    · Acoustic overload point: 120 dBSPL

    · SNR: 64.5 dBA

  • 供电：USB 5V

  • 尺寸：70mm（Circle）

  • USB播放->3.5mm耳机孔模拟line-out

    · DAC: ES7154

    · 3.5mm耳机孔

  • 音频传输：

    · USB UAC 1.0 输入输出，USB播放信号经过XVF3000作为AEC参考信号

    · 采样率：16KHz/48KHz

  • 功耗: 5V, 180mA （Max）

硬件概述​

  • XMOS XVF3000 ：集成了UAC1.0和4 MIC阵列算法，包含了单声道回音消除（mono AEC） , 波束成形（BF），噪声抑制（NS）和自动增益（AGC）算法
  • Micro USB : 提供5V电源，并且传输音频和固件更新，控制和调试
  • DAC ES7154：USB 声卡（UAC1）音频输出解码芯片
  • XMOS XTAG：XMOS专用调试工具XA-XTAG接口
  • Phone-jack：DAC的芯片的line-out 3.5mm耳机孔
  • MIC0~4：PDM 数字麦克风，圆形等距分布

系统连接框图​

尺寸​

应用场合​

  • 桌面会议（Comms）
  • 医疗设备（ASR）
  • 智能管家（ASR）
  • 智能机器人（ASR）

开始​

第一个Demo​

通常情况下，用户拿到PXVF3000-KIT PCBA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PXVF3000-KIT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PXVF3000-KIT，并且打开声音控制面板进行设置

确认设备管理器->音频输入和输出是否存在

XMOS VoclalFusion SPK(uac1.0)是否成功枚举，PXVF3000-KIT作为USB Audio Class 1.0设备

Hint

关于 于XMOS Control可以在后面需要调试时在安装驱动，初次使用时可以先跳过

在声音界面进行设置和确认

1，在播放栏项，设置XMOS VoclalFusion SPK(uac1.0)为默认设备

2，在录制栏项，设置XMOS VoclalFusion SPK(uac1.0)为默认设备

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

Demo 和录音​

使用Audacity，如无法访问网站，请在这里下载。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。

PXVF3000-KIT出厂默认固件为USB输入6ch 16kHz采样率处理后的声源，其中ch0为Comms信号，ch[1-4]为mic[0-3] 麦克风的原始信号，ch5为回音消除的参考信号。

Hint

在通常的操作系统中，系统都会默认使用ch0作为ASR或者Comms来当作麦克风输入，所以PXVF3000-KIT输入6ch并不会影响实际上的使用。

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​

如果PXVF3000-KIT的出厂默认固件满足不了用户的配置需求，可以在Firmware中选择其他配套的固件，使用USB数据线连接PC电脑，使用配套提供的DFU(Device Firmware Update)工具进行更新固件。

安装驱动​

Windows系统：

PXVF3000-KIT在操作系统中都能识别成XMOS VoclalFusion SPK(uac1.0)作为声卡输入输出，而Windows系统中的设备管理器显示的XMOS Control需要安装USB驱动，才能使用XMOS提供的dfu_usb工具进行升级和vfcrtol_usb工具进行DSP 参数控制。推荐使用第三方工具zadig进行安装XMOS Control的USB驱动。

运行zadig，

  1. 在列表中选择 XMOS Control (Interface 3)
  2. 然后选择 libusb-win32
  3. 点击 Reinstall Driver
  4. 安装完成了后，则会出现类似如下图片显示

Linux系统：不需要安装驱动

Mac 系统：不需要安装驱动

固件列表​

这里配套提供了7个固件，主要是USB的音频的通道数，算法方向和采样率作为区别，参考下表。

Firmwarechannelch0ch1采样率Description
app_vf_spk_base_cir32_1i1o2.dfu1Comms-16000HzComms output
app_vf_spk_base_cir32_1i1o2_48khz.dfu1Comms-48000Hz48kHz Comms output
app_vf_spk_base_cir32_1i1o2_asr.dfu1ASR-16000HzASR output
app_vf_spk_base_cir32_1i2o2.dfu2CommsASR16000Hzch0:Comms; ch1:ASR
app_vf_spk_base_cir32_1i2o2_48khz.dfu2CommsASR48000Hzch0:Comms; ch1:ASR
app_vf_spk_base_cir32_1i6o2.dfu6Commsmic-016000Hzdefault firmware ch0:Comms; ch1:mic0; ch2:mic1; ch3:mic2; ch4:mic3; ch5: mono aec_ref;
app_vf_spk_base_cir32_1i6o2_asr.dfu6ASRmic-016000Hzch0: ASR ch1:mic0; ch2:mic1; ch3:mic2; ch4:mic3; ch5: mono aec_ref;

DFU升级​

Windows系统：

PXVF3000-KIT使用USB进行DFU升级的工具为dfu_usb.exe，打开cmd命令行终端工具，cd进入pvf3000/xvf3000_dfu文件夹，键入如下指令或者或者复制其中对于固件的指令进行运行。

dfu_usb write_upgrade ../firmware/app_vf_spk_base_cir32_1i1o2.dfu

执行完之后，打印出一下信息说明固件DFU升级成功

Attempting to connect via USB: connected
Sending file size: 0x24600 padded to 0x24600
Written bytes: 0x24600
done

其他操作系统如Mac OS和Linux的使用Terminal，键入指令和打印的内容一致。DFU升级成功后，需要对板子重启或者重新上电

dfu_usb reboot
Hint

在通常情况下，在windows系统DFU升级成功后，PXVF3000-KIT会遇到无法录制使用，问题可以在[FAQ](# FAQ):Q2找到答案

在其他操作系统

需要提前编译出dfu_usb工具，进入路径pxvf3000/xvf3000_dfu/host/xmosdfu，然后执行同上的dfu_usb指令，可以得到同样的结果

make -f Makefile.OSX

DSP control 在线调试​

上文提供的所有固件都是使用XMOS Vocal Fusion默认的DSP参数，其实PXVF3000-KIT也支持在线调试麦克风阵列DSP 算法参数。使用DSP Control工具为vfctrol_usb（exe）。在进行在线调试工作前，建议用户认真阅读XMOS的文档资料XVF3000-3100-DSP-Databrief。足够了解麦克风阵列相关算法名称和DSP 参数，才方便进行在线调试。并且下文描述内容跟XMOS提供的文档一致。

Hint

以下内容已经假设用户对麦克风阵列的DSP算法，已经有一定的了解，或者根据文档自行了解熟悉，并且了解其DSP参数和数值

Acoustic Echo Cancellation (AEC)

Beamforming(BF)

Voice Activity Detection (VAD)

Noise Suppression (NS)

Automatic Gain Control (AGC)

在线调试​

windows系统

确保PXVF3000-KIT在设备管理器中的XMOS Control驱动已经安装（仅windows系统需要）

windows系统，运行cmd，并且cd进入pxvf3000/xvf3000_control，键入类似指令以运行vfctrol_usb，便可进行在线调试

vfctrl_usb MIN_NS

打印输出的信息如下：

MIN_NS:0.15

其他操作操作系统运行Terminal终端，但是同时需要提前编译出vfctrol_usb工具，进行同样的操作即可。cd进入路径pxvf3000/xvf3000_control/host/control。

make -f Makefile.OSX

XVF3000里面有很多DSP参数可配置，用户根据XVF3000-3100-DSP-Databrief的介绍，可以实现通过USB HID（XMOS Control）进行在线调试参数

Warning

在线调试的参数仅存在XVF3000 RAM内存中，断电即复位为默认值，如确实需要保存已调试的参数到flash中，需要生成DFU配置固件。

资源下载​

PXVF3000-KIT.zip全部的资料(点击下载)

支持和商务​

PXVF3000-KIT支持PCBA定制服务，提供批量PCBA和芯片供应服务。

任何的技术支持和商务合作，可以直接邮箱联系我们：mic@pawpaw.cn，或者访问www.pawpaw.cn了解更多。

FAQ​

Q1: 回音消除怎么使用

PXVF3000-KIT的AEC的参考信号只有一个路径，即通过USB当作播放声卡，声音经过XVF3000时会保留AEC参考信号在XVF3000 RAM中，已实现AEC参考信号的提供。

Q2: DFU更新完之后，在windows操作系统下使用audacity录制出错的原因

出现该问题仅是在Windows系统，其他操作系统Mac和Linux并不会存在这个情况。由于windows系统对声卡有记忆功能，DFU固件了后，可能改变了与之前声卡的记忆，导致了使用第三方软件如audacity无法录制音频，这时需要使用usbdeview进行删除Windows的对声卡的记忆。

USB连上PXVF3000-KIT和windows PC，运行usbdeview，点击Connected栏项以列出XVF3000相关枚举情况；逐一选择XVF3000的枚举，右击后出现新的界面；选择Uninstall Selected Devices进行删除Windows的声卡的记忆；重新上电即可。

同时确保windows系统的声音面板的播放栏项和录制栏项音频格式设置为一致，并且建议关闭录音软件，再重新运行录音软件。

Q3：dfu_usb和vfctrl_usb显示could not find device和无法使用的原因？

确保USB连接了PXVF3000-KIT和PC，并且确保已经使用了zadig进行安装了XMOS Control的驱动。如果问题仍出现，尝试确认一下XMOS Control是否已经枚举，亦或者卸载XMOS Control驱动，并且使用zadig重新按照。

Q3: 有提供例程连接语音识别平台吗？

抱歉，这方面我们没有提供例程，类似Alexa和Aliyun等语音识别API，我们没有办法提供相关例程。