news 2026/5/14 2:15:35

[具身智能-628]:树莓派 4B/5、RK3568/RK3588 开发板的语音传感器接口

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张小明

前端开发工程师

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[具身智能-628]:树莓派 4B/5、RK3568/RK3588 开发板的语音传感器接口

树莓派 4B/5、RK3568/RK3588 开发板连接语音传感器(麦克风),主要通过I2S/PDM/TDM 数字接口、USB、模拟 Mic 口、HAT / 扩展板四大类方式。下面按平台详细说明硬件接口、引脚定义与常用方案。


一、树莓派 4B / 5 语音接口

1. 板载原生接口

  • 无板载麦克风
  • 无原生模拟 Mic 输入(只有 3.5mm 输出 + 复合视频)
  • 40 Pin GPIO 提供:PCM/I2S、SPI、I2C、USB

2.I2S/PCM 音频接口(最常用)

GPIO 引脚(BCM 编号):

  • PCM_CLK / I2S_SCLK → GPIO18 (Pin12)
  • PCM_FS / I2S_LRCK → GPIO19 (Pin35)
  • PCM_DIN / I2S_RX → GPIO20 (Pin38)
  • PCM_DOUT / I2S_TX → GPIO21 (Pin40)

用途:接I2S 数字麦、WM8960/AC108 音频 Codec、麦阵列 HAT

3. USB 接口(最简单)

  • 2×USB3 + 2×USB2(Pi4B)
  • 直接插USB 麦克风、USB 声卡(免驱或简单配置)

4. 专用语音 HAT(推荐方案)

  • ReSpeaker 2-Mic / 4-Mic Array HAT

    • I2S 接口,双 / 四麦阵列
    • 支持 DOA 声源定位、VAD、远场拾音
  • WM8960 音频扩展板

    • I2S + I2C 控制
    • 带 Mic 输入、Line in、耳机 / 喇叭输出
  • Adafruit Voice Bonnet

    • 双麦 + I2S 输出

5. PDM 麦克风(单 / 双麦)

  • Pi4/5 可通过GPIO + 软件 PDM 采样接 PDM 麦
  • 一般用GPIO20/32等做数据,GPIO18做时钟

6. 树莓派 5 小差异

  • 同样40 Pin GPIO、I2S 引脚不变
  • 供电更强、USB 更快、CPU 更强,语音阵列算法更流畅

二、RK3568 / RK3588 语音接口

瑞芯微这两颗芯片音频硬件更强多组 SAI (I2S/PCM/TDM)、PDM 硬件接口、多通道、适合麦阵列与远场语音。

1. 核心音频资源(芯片级)

  • RK3568
    • 2~3 路 SAI (I2S/PCM/TDM)
    • 1 路 PDM 接口(最多 4 路麦)
  • RK3588
    • 4 路 SAI (I2S/PCM/TDM)
    • 1 路 PDM (8 路麦)
    • 支持 TDM 多通道、8ch 以上音频瑞芯微

2. 开发板常见语音接口

(1) 板载模拟Mic(常见)
  • 1× 板载驻极体麦(单声道)
  • 或排针引出:1× Mic In(模拟)
(2) I2S/SAI 排针(接 Codec / 麦阵列)

标准信号:

  • SCLK / BCLK
  • LRCK / WS
  • DIN / SDIN
  • DOUT / SDOUT
  • 搭配I2C配置 Codec(如 ES8388、WM8960、NX9020)
(3) PDM 接口(硬件数字麦,推荐)
  • RK3568/RK3588原生支持 PDM 麦克风
  • 信号:PDM_CLK, PDM_DATA0/1/2/3
  • 直接接4~8 颗 PDM 数字麦组成阵列,无需额外芯片
(4) USB
  • 2~3 路 USB2/3
  • 同树莓派:USB 麦、USB 声卡即插即用
(5) 音频 Codec 板载(多数开发板标配)
  • 常用:ES8388、ALC5640、WM8960
  • 提供:Line In、Mic In、HP Out、Speaker Out
  • 语音项目常用:Mic In + I2S 回传 CPU

三、四大平台接口对比(速查)

接口方式树莓派 4B/5RK3568RK3588
I2S/PCM1 组(GPIO18/19/20/21)2~3 组 SAI4 组 SAI
PDM 硬件无(软件模拟)1 组(4 麦)1 组(8 麦)
TDM 多通道不支持支持支持
板载麦常见(1 个)常见(1 个)
模拟 Mic In
USB 音频4 口(2×USB3+2×USB2)2~3 口3~4 口
麦阵列能力需 I2S HAT原生 PDM+SAI 强原生 PDM+SAI 更强
远场语音中(靠 HAT)强(硬件 + NPU)极强(硬件 + NPU)

四、推荐语音传感器接法(按场景)

1. 入门简单(单麦)

  • 树莓派:USB 麦克风 / USB 声卡
  • RK3568/3588:板载 Mic 或 模拟 Mic In

2. 中阶:双麦 / 立体声

  • I2S 模块(WM8960 等)
    • 树莓派:I2S HAT
    • RK3568/3588:板载 Codec 或 I2S 排针

3. 高阶:4/6/8 麦阵列(远场 / 降噪 / 声源定位)

  • 树莓派:ReSpeaker 4-Mic Array(I2S)
  • RK3568/RK3588(首选)
    • PDM 接口直接接 4/8 颗 PDM 麦(最简洁)
    • SAI+TDM接多通道麦阵列

五、选型建议

  • 快速原型、低成本→ 树莓派 + USB 麦 / 2-Mic HAT
  • 工业 / 远场语音 / 高降噪 / 麦阵列RK3568/RK3588 + PDM 数字麦阵列
  • NPU 本地语音识别RK3588 > RK3568 > 树莓派
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