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IoT-For-Beginners 实战：Wio Terminal 语音硬件配置指南——内置麦克风、ReSpeaker 扬声器扩展与 SD 卡设置

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导读：本文是微软开源课程 IoT-For-Beginners 中《语音识别》一课（6-consumer/lessons/1-speech-recognition）的 Wio Terminal 硬件配置篇。你将掌握如何在 Wio Terminal 上利用内置麦克风采集语音、通过 ReSpeaker 2-Mics Pi Hat 扩展扬声器、完成 GPIO 引脚对接与 SD 卡初始化，并借助仓库内的音频采集源码（DMAC/ADC + 片内 Flash 存储）理解其底层工作原理，为后续"语音转文字"（Speech-to-Text）应用打好硬件基础。

硬件背景：Wio Terminal 的语音输入能力

Wio Terminal 出厂即内置一颗麦克风（mic），这颗麦克风可以直接用于捕获语音，是语音识别项目中最基础、也最容易忽略的输入设备。在课程对应的英文原文档 wio-terminal-microphone.md 中，第一步就是确认这颗内置麦克风的存在——它不需要任何额外接线，即可为后续的音频采集与语音识别提供信号源。

Wio Terminal 内置麦克风的位置与形态可参考仓库图片 images/wio-mic.png。它采集的是模拟信号，后续需经 ADC（模数转换器）转为数字信号，这一点在音频采集实现文档 wio-terminal-audio.md 中有详细说明（下文"源码印证"一节会展开）。

语音输出扩展：ReSpeaker 2-Mics Pi Hat

虽然麦克风是内置的，但 Wio Terminal 自身没有扬声器输出。要完成"语音交互"的闭环（例如让设备朗读识别结果），需要外接音频输出设备。课程的推荐方案是ReSpeaker 2-Mics Pi Hat：

• 这是一块外部扩展板，板载2 颗 MEMS 麦克风（可作语音输入的增强/替代）；
• 提供一个扬声器连接器（JST 端口）；
• 提供一个3.5mm 耳机/音频插孔。

扩展板实物可参考仓库图片 images/respeaker.png。

音频输出设备选型

需要额外准备以下任一种音频输出设备：

两种接法的实物图可对照 images/respeaker-jst-speaker.png（JST 线连接）与 images/respeaker-35mm-speaker.png（3.5mm 插孔连接）。

连接线材与可选适配板

• 连接 ReSpeaker 与 Wio Terminal 需要40 根 pin-to-pin（公对公）杜邦跳线；
• 如果你擅长焊接，也可以选用40 Pin Raspberry Pi Hat Adapter Board For Wio Terminal适配板来连接 ReSpeaker，省去逐根跳线的繁琐。

💁 提示：跳线若以排线（ribbon）形式捆扎，连接时不要拆散，保持整体有助于按序对齐引脚。

任务一：连接 ReSpeaker Pi Hat

连接过程要求Wio Terminal 处于关机（断电）状态，通过 Wio Terminal 背面的 GPIO 插槽与 ReSpeaker 的 GPIO 插槽用跳线对接。接线图见 images/wio-respeaker-wiring-0.png。

按以下步骤操作：

1. 摆放方向：将 ReSpeaker 与 Wio Terminal 的 GPIO 插槽朝上，并置于左手侧。
2. 连接左侧引脚：从 ReSpeaker GPIO 插槽的左上角开始，用一根 pin-to-pin 跳线将 ReSpeaker 左上插槽与 Wio Terminal 左上插槽相连；随后沿左侧 GPIO 插槽一路向下重复该过程，确保每根引脚都插紧。
   • 参考实物：左侧接线完成后效果见 images/wio-respeaker-wiring-1.png 与 images/wio-respeaker-wiring-2.png。
3. 连接右侧引脚：对 ReSpeaker 与 Wio Terminal 的右侧 GPIO 插槽重复同样的过程。由于左侧已接好线，右侧跳线需要绕开已连接的线缆走线。
   • 参考实物：右侧接线效果见 images/wio-respeaker-wiring-3.png 与 images/wio-respeaker-wiring-4.png。
4. 排线处理技巧：若跳线以排线形式捆扎，将其分成两组，分别从已有线缆的两侧绕过（左侧一组、右侧一组）。
5. 防松脱技巧：可用胶带将一组引脚固定成块，避免在连接其余引脚时个别针脚松动脱出（效果见 images/wio-respeaker-wiring-5.png）。
6. 连接扬声器：
   • JST 线扬声器 → 接入 ReSpeaker 的 JST 端口；
   • 3.5mm 扬声器/耳机 → 插入 3.5mm 音频插孔。

⚠️ 注意：务必在断电状态下完成所有 GPIO 接线，并反复确认 40 根引脚一一对应、插接牢固，避免短路或错位损坏硬件。

任务二：设置 SD 卡

语音识别场景中，Wio Terminal 需要将采集到的音频下载/暂存并回放，因此还需要一张 SD 卡。原文档给出了明确约束：

设置步骤：

1. 将 SD 卡接入电脑（电脑无 SD 卡槽时使用外置读卡器）。
2. 用电脑上合适的工具将 SD 卡格式化为FAT32 或 exFAT文件系统。
3. 将 SD 卡插入 Wio Terminal 的 SD 卡槽——卡槽位于机身左侧、电源按钮正下方。插入时需用力推到底直至"咔哒"卡入；必要时可用薄工具或另一张 SD 卡辅助推入。
   • 插入位置示意见 images/wio-sd-card.png。
4. 取出 SD 卡时，先轻轻向内按压，卡片会自动弹出；同样可借助一字螺丝刀等薄工具或另一张 SD 卡完成。

源码印证：从"接好线"到"采到音"的底层实现

硬件就绪只是第一步。为了让读者理解这些外设为何如此设计（麦克风→ADC→DMA→Flash、SD 卡为何要 FAT32），可以对照本课仓库中的实际代码：

1. PlatformIO 工程配置

仓库内的录音示例工程 code-record/wio-terminal/smart-timer 的 platformio.ini 声明了目标板与 Flash 依赖：

[env:seeed_wio_terminal] platform = atmelsam board = seeed_wio_terminal framework = arduino lib_deps = seeed-studio/Seeed Arduino FS @ 2.1.1 seeed-studio/Seeed Arduino SFUD @ 2.0.2 build_flags = -DSFUD_USING_QSPI

• board = seeed_wio_terminal与framework = arduino明确了这是基于 ATSAMD51 的 Arduino 框架工程；
• Seeed Arduino FS与Seeed Arduino SFUD用于访问片内 Flash；
• -DSFUD_USING_QSPI启用 QSPI 快速读写模式——这与 wio-terminal-audio.md 中"片内 Flash 可通过 QSPI 以队列方式连续访问、降低处理器占用"的描述相互印证。

2. 为什么音频要写进 Flash 而不是 RAM

音频采集文档 wio-terminal-audio.md 解释了 Wio Terminal 的硬件约束：

• Wio Terminal 仅有192KB RAM，不足以缓存超过几秒钟的音频；
• 但它拥有4MB 片内 Flash，因此将采集到的音频写入 Flash 是可行方案；
• 内置麦克风的模拟信号经ADC转为数字信号，再由DMAC（直接内存访问控制器）按固定间隔（如 16KHz 即每秒 16000 次）采样并写入内存缓冲区，缓冲区满后交由代码处理。DMAC 采用双缓冲区交替机制：写满缓冲区 1 后通知代码处理，同时继续写缓冲区 2，只要处理速度不超过缓冲区填满速度就不会丢数据。

3. 采集参数与工程入口

在 mic.h 对应的config.h设计中，采样参数以宏定义给出：

工程入口 main.cpp 展示了完整的录音流程：初始化串口 →sfud_init()初始化 Flash → 启用 QSPI 快速读 → 将C 键（左侧靠近电源开关的按键）配置为INPUT_PULLUP录音触发键 →mic.init()初始化麦克风 → 在loop()中检测按键按下即开始录音，录满 4 秒后调用processAudio()（本阶段为空实现，后续语音转文字章节会填充），随后mic.reset()复位。

pinMode(WIO_KEY_C, INPUT_PULLUP); mic.init(); Serial.println("Ready.");

串口输出预期如下：

Ready. Starting recording... Finished recording

验证与下一步

完成上述硬件接线与 SD 卡设置后，你可以：

1. 用 PlatformIO 打开 code-record/wio-terminal/smart-timer 工程，编译并烧录到 Wio Terminal；
2. 打开串口监视器（波特率 9600），看到Ready.后按下 C 键并说话，串口会依次输出Starting recording...与Finished recording，表示 4 秒音频已成功采集并写入片内 Flash。

后续课程会在此基础上添加 WiFi 连接与 Azure Speech 服务调用，把这段音频发送到云端完成语音转文字，完整实现见 wio-terminal-speech-to-text.md 与配套工程 code-speech-to-text/wio-terminal/smart-timer（其中包含speech_to_text.h、flash_stream.h等基于FlashStream流式上传音频的实现）。至此，Wio Terminal 已经具备了"听得见、说得出、存得下"的完整语音硬件基础。

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