Introducción a reSpeaker Flex

reSpeaker Flex es un sistema de procesamiento de voz modular con arquitectura dividida, basado en el procesador XMOS XVF3800, diseñado específicamente para robots y terminales de interacción inteligente. A diferencia de las matrices de micrófonos todo-en-uno convencionales, Flex separa la placa de procesamiento principal de la placa de matriz de micrófonos; ambas se conectan mediante un cable flexible FPC, lo que permite incrustar la matriz en cualquier posición física dentro de la carcasa de un producto mientras se mantienen los componentes electrónicos de procesamiento en otro lugar. El sistema admite dos configuraciones intercambiables de matriz de micrófonos: una matriz circular de 4 micrófonos para captura omnidireccional de 360°, y una matriz lineal de 4 micrófonos para captación direccional frontal con supresión trasera. Ambas placas se conectan a la misma placa principal a través de una interfaz FPC estandarizada de 24 pines, y el sistema funciona en modo USB (UAC 2.0 plug-and-play) o en modo I2S para integración embebida. Se puede soldar un módulo XIAO ESP32S3 opcional en la placa principal para conectividad inalámbrica y control ampliado.

Serie de micrófono circular

reSpeaker Flex XVF3800 Circular	reSpeaker Flex XVF3800 Circular con XIAO ESP32S3
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Serie de micrófono lineal

reSpeaker Flex XVF3800 Linear	reSpeaker Flex XVF3800 Linear con XIAO ESP32S3
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Características

• Diseño modular dividido: La placa principal y la placa de matriz de micrófonos están físicamente separadas, conectadas mediante un cable plano FPC para una colocación flexible en cualquier chasis de producto

• Elección de configuraciones de micrófonos: Cambia entre la matriz circular de 4 micrófonos (captación de 360°, separación de 44 mm) o la matriz lineal de 4 micrófonos (directividad frontal de 180°, separación de 33 mm) usando la misma placa principal

• Procesamiento de audio XMOS XVF3800: Conjunto completo de AEC, AGC, DoA, conformación de haz multicanal, VAD, supresión de ruido y desreverberación

• Modos de funcionamiento duales: USB UAC 2.0 para plug-and-play con PC y SBC; modo I2S para integración embebida directa

• Conectividad USB dual: El puerto USB-C y el puerto con conector de bloqueo PH2.0 admiten audio UAC 2.0 y actualización de firmware DFU

• Amplificador de altavoz integrado: Admite el accionamiento de altavoces de 10 W y 4 ohmios mediante conector JST, con salida de auriculares AUX de 3,5 mm

• Compatibilidad con XIAO ESP32S3 (opcional): El módulo soldado añade Wi-Fi/Bluetooth, con buses I2S e I2C conectados directamente al XVF3800 para control inalámbrico y reenvío de audio

• Flexibilidad de firmware: Variantes de firmware USB dual (2 canales y 6 canales), firmware I2S, actualización DFU mediante dfu-util y persistencia de configuración entre ciclos de encendido

• SDK de Python: Formato de grabación, volumen, parámetros de algoritmo y enrutamiento de canales ajustables mediante Python

Componentes principales

Placa principal

Componente / Característica	Descripción
Procesador de audio principal	XMOS XVF3800 (firmware v3.2.1), gestiona todo el DSP de audio incluyendo AEC, conformación de haz, DoA y supresión de ruido
Códec de audio	TLV320AIC3104, gestiona la conversión de audio y la salida DAC
Interfaz de matriz de micrófonos FPC	Conector FPC de 24 pines con pestillo de bloqueo, admite matrices de hasta 8 micrófonos con 2 líneas GPIO
Puerto USB-C	Audio UAC 2.0, actualización de firmware DFU y alimentación
Puerto PH2.0	Conector con pestillo de bloqueo; proporciona el mismo audio UAC 2.0 y soporte DFU que el puerto USB-C
Conector AUX de 3,5 mm	Salida de auriculares lateral impulsada desde el DAC integrado
Conector JST para altavoz	Conector de montaje vertical que acciona altavoces de hasta 10 W a 4Ω; se conserva una almohadilla de soldadura para conexión de altavoz cableada
Terminal de alimentación externa	Suministra 12 V a todo el sistema y admite cargas de altavoz de 10 W (prioridad P1)
Botón RST	Reinicio por hardware para el XVF3800
Botón SafeMode (Boot)	Mantener pulsado durante el encendido para entrar en modo seguro para recuperación de firmware
LED PWR	Indicador verde de encendido
Almohadilla de depuración	Almohadilla reservada para XMOS XTAG4 (no soldada en fábrica)
Cabeceras de E/S XMOS 3800	Pines y almohadillas expuestos para I2C, I2S, 5V/GND, pines de altavoz y E/S restante del XVF3800
Orificios de montaje	4 × orificios de montaje M3
XIAO ESP32S3	Admite soldar XIAO ESP32S3 cuando se utiliza como dispositivo host
GPIO de XIAO ESP32S3	Los GPIO restantes pueden utilizarse para expansión de E/S y periféricos

Placa de matriz circular

Componente / Característica	Descripción
Micrófonos	4× micrófonos PDM MEMS con separación de 44 mm dispuestos en un diseño circular
Patrón de captación	Captura de audio omnidireccional de 360°
Interfaz	Conector FPC hacia la placa principal
Montaje	3 × orificios de montaje M3 para fijación a carcasa o alojamiento

Placa de matriz lineal

Componente / Característica	Descripción
Micrófonos	4× micrófonos PDM MEMS con separación de 33 mm dispuestos en un diseño lineal
Patrón de captación	Patrón de captación frontal de aproximadamente 180°, con el sonido trasero suprimido
Interfaz	Conector FPC; el cable puede enrutarse desde el lateral o la parte trasera
Montaje	2 × orificios de montaje M3

Compatibilidad con XIAO ESP32S3

La placa principal de reSpeaker Flex incluye una huella dedicada para soldar un módulo Seeed Studio XIAO ESP32S3, lo que habilita conectividad Wi-Fi y Bluetooth además de la canalización de procesamiento de audio del XVF3800. Los SKU que incluyen XIAO (-C4-1 y -L4-1) se envían con este módulo preinstalado; los SKU base (-C4-0 y -L4-0) dejan la huella sin poblar. Cuando se monta el XIAO, se establecen las siguientes conexiones entre este y el XVF3800:

• Bus I2S — bus dual (reproducción y grabación) con BCLK, MCLK y LRCLK compartidos para transmisión de audio en ambas direcciones
• Bus I2C — para leer y escribir parámetros de configuración del XVF3800 desde el XIAO
• Línea RST — XIAO puede activar un reinicio por hardware en el XVF3800 mediante un pin de E/S dedicado
• E/S restante de XIAO — llevada a cabeceras/pads de pines etiquetados para expansión por parte del usuario

Cabecera de pines

Cable FPC de 24 pines

La interfaz de matriz de micrófonos FPC es un conector de 24 pines y paso de 0,5 mm con pestillo de bloqueo, y el cable plano FPC de 20 cm incluido en la caja está codificado para este conector.

Pin	Nombre de señal	Tipo	Descripción de la función	Notas
1	MIC_VDD	Power	Alimentación de micrófono	Suministro de 3,3 V
2	MIC_VDD	Power	Alimentación de micrófono	Pin doble para mayor estabilidad de alimentación
3	GND	GND	Tierra de retorno de alimentación	Tierra de alimentación
4	MIC_CLK	Out	Señal de reloj global	Señal principal, 2–4 MHz
5	GND	GND	Tierra de apantallamiento del reloj	Tierra dedicada para el reloj
6	MIC_D1	In	Línea de datos 1	Micrófono CH1
7	GND	GND	Tierra de aislamiento de D1
8	MIC_D2	In	Línea de datos 2	Micrófono CH2
9	GND	GND	Tierra de aislamiento de D2
10	MIC_D3	In	Línea de datos 3	Micrófono CH3
11	GND	GND	Tierra de aislamiento de D3
12	MIC_D4	In	Línea de datos 4	Micrófono CH4
13	GND	GND	Tierra de aislamiento de D4
14	MIC_D5	In	Línea de datos 5	Micrófono CH5
15	GND	GND	Tierra de aislamiento de D5
16	MIC_D6	In	Línea de datos 6	Micrófono CH6
17	GND	GND	Tierra de aislamiento de D6
18	MIC_D7	In	Línea de datos 7	Micrófono CH7
19	GND	GND	Tierra de aislamiento de D7
20	MIC_D8	In	Línea de datos 8	Micrófono CH8
21	GND	GND	Tierra de aislamiento de D8
22	GPIO_1	I/O	Entrada/salida de propósito general	Función de expansión
23	GPIO_2	I/O	Entrada/salida de propósito general	Función de expansión
24	GND	GND	Tierra de apantallamiento de GPIO	Absorbe el ruido de GPIO

Primeros pasos

Preparación de hardware

• Cable USB tipo C
• Ordenador host o Raspberry Pi

Preparación de software

Uso fuera de la caja

Restablecer

El botón de reinicio (RST) proporciona un restablecimiento por hardware para el reSpeaker Flex cuando se presiona; reinicia el chip y vuelve a inicializar el sistema desde el principio, igual que un ciclo completo de encendido.

Conexión del altavoz

Aquí puedes ver cómo conectar altavoces usando el conector de auriculares AUX de 3,5 mm o la interfaz de altavoz JST integrada, según tu preferencia de salida de audio.

Modo seguro

Safe Mode es un modo especial de recuperación en el reSpeaker Flex que te permite grabar firmware mediante USB DFU o I2C para dispositivos como la Raspberry Pi y ESP32.

Si has grabado previamente el firmware I2S y quieres volver al firmware USB, puedes entrar en Safe Mode y volver a grabar el firmware USB usando USB DFU.

nota

• Firmware USB
  • Solo es compatible con USB DFU.
  • Puedes actualizar el dispositivo a través de una conexión USB.
  • No es compatible con I2C DFU.
• Firmware I2S
  • Es compatible con I2C DFU.
  • Permite actualizaciones de firmware a través de la interfaz I2C.
  • No es compatible con USB DFU.
• Firmware de Safe Mode
  • Almacenado en la partición Factory.
  • Es compatible tanto con USB DFU como con I2C DFU.
  • Este es el firmware de recuperación más flexible.

Usa Safe Mode en las siguientes situaciones

• Tu firmware no funciona correctamente (por ejemplo, no se detecta el USB).
• Necesitas volver a grabar un nuevo firmware, pero el firmware actual no responde.
• Grabaste accidentalmente el firmware equivocado y quieres recuperar el dispositivo.

Cómo entrar en Safe Mode

• Apaga completamente el dispositivo.
• Mantén presionado el botón Boot.
• Mientras mantienes presionado el botón Boot, vuelve a conectar la alimentación.
• El LED rojo comenzará a parpadear, confirmando que el dispositivo ha entrado en Safe Mode. Ahora el dispositivo está ejecutando el firmware de Safe Mode almacenado en la partición Factory.

Actualizar firmware

Hay tres versiones de firmware disponibles en el repositorio oficial de GitHub. Puedes elegir y grabar el firmware adecuado según los requisitos de tu aplicación. Para más detalles y descargas, consulta el Link de Github

nota

Asegúrate de que necesitas descargar todo el repositorio.

USB

El firmware USB está diseñado para usarse con sistemas operativos host como Windows, Linux y macOS cuando se comunica a través de la interfaz de hardware USB. Hay dos variantes de firmware disponibles: respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_v2.0.x.bin, que proporciona audio de 2 canales, y respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_6chl_v2.0.x.bin, que proporciona audio de 6 canales. Ambas versiones de firmware funcionan a una frecuencia de muestreo de 16 kHz con una profundidad de 32 bits.

Puedes explorar estos archivos de firmware en este enlace

Firmware	Canales	Notas
respeaker_flex_ua-io16-6ch-cir.bin	6 Canales	16 kHz, 6 canales usando matriz de micrófonos circular
respeaker_flex_ua-io16-6ch-lin.bin	6 Canales	16 kHz, 6 canales usando matriz de micrófonos lineal
respeaker_flex_ua-io16-cir.bin	2 Canales	16 kHz, salida estéreo usando matriz de micrófonos circular
respeaker_flex_ua-io16-lin.bin	2 Canales	16 kHz, salida estéreo usando matriz de micrófonos lineal
respeaker_flex_ua-io48-cir.bin	2 Canales	48 kHz, salida estéreo usando matriz de micrófonos circular
respeaker_flex_ua-io48-lin.bin	2 Canales	48 kHz, salida estéreo usando matriz de micrófonos lineal

Conecta el reSpeaker Flex a tu PC mediante el cable USB. Ten en cuenta que debes usar el puerto XMOS USB-C (cerca del botón RST) para grabar el firmware de XMOS.

I2S

El firmware I2S está pensado para usarse cuando el dispositivo está conectado a un host microcontrolador como el XIAO ESP32S3. En esta configuración, los datos de voz se transmiten usando el protocolo I2S. El archivo de firmware respeaker_xvf3800_i2s_dfu_firmware_v1.0.x.bin está disponible aquí. Este firmware admite audio de 2 canales con una profundidad de 32 bits a una frecuencia de muestreo de 16 kHz.

Firmware	Canales	Notas
respeaker_flex_inthost-lr16-cir-i2c.bin	2 Canales	16 kHz, salida estéreo, matriz de micrófonos circular
respeaker_flex_inthost-lr16-lin-i2c.bin	2 Canales	16 kHz, salida estéreo, matriz de micrófonos lineal
respeaker_flex_inthost-lr48-cir-i2c.bin	2 Canales	48 kHz, salida estéreo, matriz de micrófonos circular
respeaker_flex_inthost-lr48-lin-i2c.bin	2 Canales	48 kHz, salida estéreo, matriz de micrófonos lineal

Conecta el reSpeaker Flex a tu PC mediante el cable USB. Ten en cuenta que debes usar el puerto XMOS USB-C (cerca del botón RST) para grabar el firmware de XMOS.

Instalar DFU Util

dfu-util es una herramienta de línea de comandos para la actualización de firmware de dispositivos (Device Firmware Upgrade) vía USB.

Windows

• Descarga dfu-util-0.11-binaries.tar.xz y extráelo, por ejemplo, en D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\
  Download Link

• Añade la ruta a dfu-util.exe a la variable de sistema Path:
  My Computer > Properties > Advanced > Environment Variables > Path

• Abre Command Prompt (cmd) y verifica la instalación:

dfu-util -V

• Conecta el reSpeaker Flex y comprueba la detección del dispositivo:

dfu-util -l

Si obtienes:
Cannot open DFU device 2886:001a ... (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED)
Continúa con el paso de instalación del controlador que aparece a continuación.

• Instala Zadig
  • Abre Zadig → Options > List All Devices
  • Selecciona reSpeaker XVF3800 Flex
  • Instala el controlador WinUSB
  • Apaga y enciende de nuevo el dispositivo
  • Ejecuta dfu-util -l otra vez para confirmar la detección.

macOS

• Instala dfu-util con Homebrew:

brew install dfu-util

• Comprueba si el dispositivo es detectado:

dfu-util -l

Salida esperada:

dfu-util -l
dfu-util 0.11

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2021 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

Found DFU: [2886:001a] ver=0202, devnum=3, cfg=1, intf=4, path="2-1.1.4", alt=1, name="reSpeaker DFU Upgrade", serial="101991441000000001"
Found DFU: [2886:001a] ver=0202, devnum=3, cfg=1, intf=4, path="2-1.1.4", alt=0, name="reSpeaker DFU Factory", serial="101991441000000001"

Linux

• Instala dfu-util:

sudo apt install dfu-util

• Conecta el XVF3800 y comprueba la detección:

sudo dfu-util -l

Salida esperada:

pi@raspberrypi:~ $ sudo dfu-util -l
dfu-util 0.9

Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
Copyright 2010-2016 Tormod Volden and Stefan Schmidt
This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

Found DFU: [2886:001a] ver=0202, devnum=5, cfg=1, intf=3, path="1-1.1", alt=1, name="reSpeaker DFU Upgrade", serial="101991441000000001"
Found DFU: [2886:001a] ver=0202, devnum=5, cfg=1, intf=3, path="1-1.1", alt=0, name="reSpeaker DFU Factory", serial="101991441000000001"

Grabar firmware

Descarga el repositorio completo de firmware desde GitHub aquí reSpeaker Flex XVF 3800

• Ejecuta el siguiente comando para grabar el firmware

  • dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin

• En Linux, ejecútalo con sudo

  • sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin

Grabación y reproducción con firmware USB

Windows

Configurar Audacity (Windows)

1. Abre Audacity
2. Ve a Audio Setup > Audio Settings

3. Configura:
   • Host: Windows WASAPI
   • Recording Device: reSpeaker XVF3800 Flex
   • Channels: 2 (Stereo)
   • Sample Rate: 16000 Hz (tanto para Project como para Default Sample Rate)
   • Sample Format: 16-bit

1. Haz clic en OK
2. Ya estás listo: ¡empieza a grabar!

macOS

Configurar Audacity (macOS)

1. Abre Audacity
2. Ve a Audio Setup y selecciona Recording Device como reSpeaker 3800 Flex

3. Ve a Audio Setting y configura:

• Recording Device: reSpeaker 3800 Flex
• Channels: 2 (Stereo)
• Sample Rate: 16000 Hz (para ambos Project y Default Sample Rate)
• Sample Format: 16-bit

4. Haz clic en OK
5. ¡Listo para grabar!

Raspberry Pi / Linux

Grabación en Raspberry Pi (Línea de comandos)

1. Encontrar el número de la tarjeta de sonido:

arecord -l

Salida de ejemplo:

En este caso, el número de tarjeta es 3

---

2. Grabar audio (5 segundos):

arecord -D plughw:3,0 -c 2 -r 16000 -f S16_LE -d 5 output.wav

Sustituye 3 por el número real de tu tarjeta de sonido

---

3. Ajustar el volumen de reSpeaker XVF3800 en ALSA

alsamixer

En alsamixer, usa las teclas de flecha izquierda/derecha para navegar hasta el dispositivo de sonido correcto. Usa la tecla de flecha arriba para aumentar el volumen.

4. Reproducción:

aplay -D plughw:3,0 output.wav

Grabación en Raspberry Pi (Audacity)

1. Instalar Pi-Apps (si aún no está instalado)

Abre una terminal en tu Raspberry Pi. Ejecuta el siguiente comando para instalar Pi-Apps

wget -qO- https://raw.githubusercontent.com/Botspot/pi-apps/master/install | bash

Espera a que la instalación se complete. Aparecerá un nuevo icono de Pi-Apps en tu menú.

2. Instalar Audacity mediante Pi-Apps

3. Configurar entrada y salida de audio

• Haz clic en "Audio Setup" en la barra de herramientas.
• Selecciona "Audio Settings" en el menú desplegable.

• En la ventana de Audio Settings:
  • Elige el dispositivo de grabación correcto (por ejemplo, reSpeaker XVF3800 Flex).
  • Elige el dispositivo de reproducción adecuado (por ejemplo, reSpeaker XVF3800 Flex).
  • Asegúrate de que Host esté configurado en ALSA para la mejor compatibilidad en Raspberry Pi.
• Haz clic en OK para aplicar la configuración.

4. Grabar y reproducir audio

Soporte técnico y debate sobre el producto

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