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Introdução ao reSpeaker Flex

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O reSpeaker Flex é um sistema modular de processamento de voz com arquitetura dividida, construído em torno do processador XMOS XVF3800, projetado especificamente para robôs e terminais de interação inteligente. Diferente dos arrays de microfones convencionais tudo‑em‑um, o Flex separa a placa principal de processamento da placa do array de microfones, conectadas por um cabo flat FPC flexível, permitindo que o array seja embutido em qualquer posição física dentro do gabinete de um produto enquanto mantém a eletrônica de processamento em outro local. O sistema suporta duas configurações intercambiáveis de array de microfones: um array circular de 4 microfones para captura omnidirecional em 360°, e um array linear de 4 microfones para captação direcional frontal com supressão traseira. Ambas as placas se conectam à mesma placa principal por meio de uma interface FPC padronizada de 24 pinos, e o sistema opera em modo USB (UAC 2.0 plug‑and‑play) ou modo I2S para integração embarcada. Um módulo XIAO ESP32S3 opcional pode ser soldado na placa principal para conectividade sem fio e controle expandido.

Série de microfones circulares​

reSpeaker Flex XVF3800 Circular reSpeaker Flex XVF3800 Circular com XIAO ESP32S3
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Série de microfones lineares​

reSpeaker Flex XVF3800 LinearreSpeaker Flex XVF3800 Linear com XIAO ESP32S3
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Recursos​

  • Design modular dividido: placa principal e placa do array de microfones são fisicamente separadas, conectadas via cabo flat FPC para posicionamento flexível em qualquer chassi de produto

  • Opções de configuração de microfones: alterne entre array circular de 4 microfones (captação em 360°, espaçamento de 44 mm) ou array linear de 4 microfones (diretividade frontal de 180°, espaçamento de 33 mm) usando a mesma placa principal

  • Processamento de áudio XMOS XVF3800: conjunto completo de AEC, AGC, DoA, formação de feixe multicanal, VAD, supressão de ruído e desreverberação

  • Modos duplos de operação: USB UAC 2.0 para plug‑and‑play com PCs e SBCs; modo I2S para integração embarcada direta

  • Conectividade USB dupla: porta USB‑C e porta com trava PH2.0, ambas com suporte a áudio UAC 2.0 e atualização de firmware DFU

  • Amplificador de alto‑falante integrado: suporta acionamento de alto‑falantes de 10 W 4 Ohms via conector JST, com saída de fone de ouvido AUX de 3,5 mm

  • Suporte a XIAO ESP32S3 (opcional): módulo soldado adiciona Wi‑Fi/Bluetooth, com barramentos I2S e I2C conectados diretamente ao XVF3800 para controle sem fio e encaminhamento de áudio

  • Flexibilidade de firmware: variantes de firmware USB duplo (2 canais e 6 canais), firmware I2S, atualização DFU via dfu-util e persistência de configuração entre ciclos de energia

  • SDK em Python: formato de gravação, volume, parâmetros de algoritmo e roteamento de canais ajustáveis via Python

Componentes principais​

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Placa principal​

Componente / RecursoDescrição
Processador de áudio principalXMOS XVF3800 (firmware v3.2.1), lida com todo o DSP de áudio incluindo AEC, formação de feixe, DoA e supressão de ruído
Codec de áudioTLV320AIC3104, realiza conversão de áudio e saída DAC
Interface do array de microfones FPCConector FPC de 24 pinos com trava, suporta arrays de até 8 microfones com 2 linhas GPIO
Porta USB‑CÁudio UAC 2.0, atualização de firmware DFU e alimentação
Porta PH2.0Conector com trava; fornece o mesmo áudio UAC 2.0 e suporte DFU que a porta USB‑C
Conector AUX de 3,5 mmSaída lateral de fone de ouvido acionada pelo DAC integrado
Conector JST para alto‑falanteConector montado na vertical que aciona alto‑falantes de até 10 W a 4Ω; ilha de solda preservada para conexão de alto‑falante cabeado
Terminal de alimentação externaFornece 12 V para todo o sistema e suporta cargas de alto‑falante de 10 W (prioridade P1)
Botão RSTReset de hardware para o XVF3800
Botão SafeMode (Boot)Mantenha pressionado durante a energização para entrar em modo seguro para recuperação de firmware
LED PWRIndicador verde de ligado
Ilha de depuraçãoIlha reservada para XMOS XTAG4 (não soldada de fábrica)
Headers de IO do XMOS 3800Pinos/ilhas expostos para I2C, I2S, 5V/GND, pinos de alto‑falante e IO restante do XVF3800
Orifícios de fixação4 × orifícios de montagem M3
XIAO ESP32S3Suporta soldagem do XIAO ESP32S3 quando usado como dispositivo host
GPIO do XIAO ESP32S3GPIO restante pode ser usado para IO e expansão de periféricos

Placa do array circular​

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Componente / RecursoDescrição
Microfones4× microfones PDM MEMS com espaçamento de 44 mm dispostos em um layout circular
Padrão de captaçãoCaptura de áudio omnidirecional em 360°
InterfaceConector FPC para a placa principal
Fixação3 × orifícios de montagem M3 para fixação em gabinete ou carcaça

Placa do array linear​

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Componente / RecursoDescrição
Microfones4× microfones PDM MEMS com espaçamento de 33 mm dispostos em um layout linear
Padrão de captaçãoPadrão de captação frontal de aproximadamente 180°, com som traseiro suprimido
InterfaceConector FPC; o cabo pode ser roteado pela lateral ou pela parte traseira
Fixação2 × orifícios de montagem M3

Suporte ao XIAO ESP32S3​

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A placa principal do reSpeaker Flex inclui uma área dedicada para soldagem de um módulo Seeed Studio XIAO ESP32S3, habilitando conectividade Wi‑Fi e Bluetooth além do pipeline de processamento de áudio do XVF3800. Os SKUs que incluem XIAO (-C4-1 e -L4-1) são enviados com esse módulo já montado; os SKUs básicos (-C4-0 e -L4-0) deixam essa área sem população. Quando o XIAO está instalado, as seguintes conexões são feitas entre ele e o XVF3800:

  • Barramento I2S — barramento duplo (reprodução e gravação) com BCLK, MCLK e LRCLK compartilhados para streaming de áudio em ambas as direções
  • Barramento I2C — para leitura e escrita de parâmetros de configuração do XVF3800 a partir do XIAO
  • Linha RST — o XIAO pode acionar um reset de hardware no XVF3800 por meio de um pino de IO dedicado
  • IO restante do XIAO — disponibilizado em headers/ilhas de pinos identificados para expansão pelo usuário

Header de pinos​

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Cabo FPC de 24 vias​

A interface do array de microfones FPC é um conector de 24 pinos, passo de 0,5 mm, com trava, e o cabo flat FPC de 20 cm incluído na caixa é chaveado para esse conector.

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PinoNome do sinalTipoDescrição da funçãoNotas
1MIC_VDDPowerAlimentação dos microfonesAlimentação de 3,3 V
2MIC_VDDPowerAlimentação dos microfonesPino duplo para maior estabilidade de alimentação
3GNDGNDTerra de retorno de alimentaçãoGND de alimentação
4MIC_CLKOutSinal de clock globalSinal principal, 2–4 MHz
5GNDGNDTerra de blindagem do clockTerra dedicado para o clock
6MIC_D1InLinha de dados 1Microfone CH1
7GNDGNDTerra de isolamento de D1
8MIC_D2InLinha de dados 2Microfone CH2
9GNDGNDTerra de isolamento de D2
10MIC_D3InLinha de dados 3Microfone CH3
11GNDGNDTerra de isolamento de D3
12MIC_D4InLinha de dados 4Microfone CH4
13GNDGNDTerra de isolamento de D4
14MIC_D5InLinha de dados 5Microfone CH5
15GNDGNDTerra de isolamento de D5
16MIC_D6InLinha de dados 6Microfone CH6
17GNDGNDTerra de isolamento de D6
18MIC_D7InLinha de dados 7Microfone CH7
19GNDGNDTerra de isolamento de D7
20MIC_D8InLinha de dados 8Microfone CH8
21GNDGNDTerra de isolamento de D8
22GPIO_1I/OEntrada/saída de uso geralFunção de expansão
23GPIO_2I/OEntrada/saída de uso geralFunção de expansão
24GNDGNDTerra de blindagem dos GPIOAbsorve ruído dos GPIO

Introdução​

Preparação de hardware​

  • Cabo USB Tipo-C
  • Computador host ou Raspberry Pi

Preparação de software​

Uso imediato (Out of Box)​

Reset​

O botão de reset (RST) fornece um reset de hardware para o reSpeaker Flex quando pressionado; ele reinicia o chip e reinicializa o sistema desde o começo, como em um ciclo completo de energia.

Conexão do alto-falante​

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Aqui você pode ver como conectar alto-falantes usando o conector de fone de ouvido AUX de 3,5 mm ou a interface JST de alto-falante onboard, dependendo da sua preferência de saída de áudio.

Modo de segurança​

Safe Mode é um modo especial de recuperação no reSpeaker Flex que permite gravar firmware via USB DFU ou I2C para dispositivos como o ESP32.

Se você já tiver gravado o firmware I2S e quiser voltar para o firmware USB, você pode entrar no Safe Mode e regravar o firmware USB usando USB DFU.

nota
  • Firmware USB
    • Suporta apenas USB DFU.
    • Você pode atualizar o dispositivo por meio de uma conexão USB.
    • Não suporta I2C DFU.
  • Firmware I2S
    • Suporta I2C DFU.
    • Permite atualizações de firmware através da interface I2C.
    • Não suporta USB DFU.
  • Firmware Safe Mode
    • Armazenado na partição Factory.
    • Suporta tanto USB DFU quanto I2C DFU.
    • Este é o firmware de recuperação mais flexível.

Use o Safe Mode nas seguintes situações

  • Seu firmware não está funcionando corretamente (por exemplo, USB não é detectado).
  • Você precisa regravar um novo firmware, mas o firmware atual não está respondendo.
  • Você gravou o firmware errado por engano e quer recuperar o dispositivo.

Como entrar no Safe Mode

  • Desligue completamente o dispositivo.
  • Pressione e segure o botão Boot.
  • Enquanto mantém pressionado o botão Boot, reconecte a alimentação. Use a ferramenta de linha de comando DFU util para verificar as partições DFU; consulte a seção Install DFU Util abaixo para mais detalhes.

Atualizar firmware​

Três versões de firmware estão disponíveis no repositório oficial do GitHub. Você pode escolher e gravar o firmware apropriado dependendo dos requisitos da sua aplicação. Para mais detalhes e downloads, consulte o Link do Github

nota

Certifique-se de que você precisa baixar todo o repositório.

O firmware USB é projetado para uso com sistemas operacionais host como Windows, Linux e macOS ao se comunicar através da interface de hardware USB. Duas variantes de firmware estão disponíveis: respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_v2.0.x.bin, que fornece áudio de 2 canais, e respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_6chl_v2.0.x.bin, que fornece áudio de 6 canais. Ambas as versões de firmware operam a uma taxa de amostragem de 16 kHz com profundidade de 32 bits.

Você pode explorar esses arquivos de firmware neste link

FirmwareCanaisObservações
respeaker_flex_ua-io16-6ch-cir.bin6 Canais16 kHz, 6 canais usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io16-6ch-lin.bin6 Canais16 kHz, 6 canais usando matriz de microfones linear
respeaker_flex_ua-io16-cir.bin2 Canais16 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io16-lin.bin2 Canais16 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones linear
respeaker_flex_ua-io48-cir.bin2 Canais48 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io48-lin.bin2 Canais48 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones linear

Conecte o reSpeaker Flex ao seu PC via cabo USB. Observe que você precisa usar a porta XMOS USB-C (próxima ao botão RST) para gravar o firmware da XMOS.

Instalar DFU Util​

dfu-util é uma ferramenta de linha de comando para atualização de firmware de dispositivo via USB.

  • Baixe dfu-util-0.11-binaries.tar.xz e extraia-o, por exemplo, em D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\
    Download Link

  • Adicione o caminho para dfu-util.exe à variável de sistema Path:
    My Computer > Properties > Advanced > Environment Variables > Path

  • Abra o Command Prompt (cmd) e verifique a instalação:

dfu-util -V

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  • Conecte o reSpeaker Flex e verifique a detecção do dispositivo:
dfu-util -l

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Se você obtiver:
Cannot open DFU device 2886:001a ... (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED)
Prossiga com a etapa de instalação do driver abaixo.

  • Instale Zadig
    • Abra o Zadig → Options > List All Devices
    • Selecione reSpeaker XVF3800 Flex
    • Instale o driver WinUSB
    • Desligue e ligue o dispositivo
    • Execute dfu-util -l novamente para confirmar a detecção.

Gravar firmware​

Baixe o repositório completo de firmware do GitHub aqui reSpeaker Flex XVF 3800

  • Execute o seguinte comando para gravar o firmware

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

  • No Linux, execute com sudo

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

Gravar e reproduzir com o firmware USB​

Configurar o Audacity (Windows)​

  1. Abra o Audacity
  2. Vá para Audio Setup > Audio Settings

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

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  1. Clique em OK
  2. Tudo pronto — comece a gravar!

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Como ajustar parâmetros?​

O ajuste permite que os usuários configurem parâmetros dos algoritmos de áudio integrados e se comuniquem diretamente com o chip XMOS.

É fornecida uma interface de controle em Python dedicada para configuração de parâmetros e interação com o dispositivo.

Diretório de controle em Python

Usando os scripts Python fornecidos, você pode:

  • Configurar parâmetros de algoritmos de áudio integrados
  • Obter dados de DoA (Direction of Arrival)
  • Obter dados de VAD (Voice Activity Detection)
  • Controlar os LEDs onboard
  • Controlar o pipeline de processamento de voz
  • Comunicar-se diretamente com o dispositivo XMOS

Requisitos do sistema

As seguintes dependências são necessárias para usar a interface de controle em Python:

  • Python 3.6 ou superior
  • Biblioteca Python pyusb
  • Biblioteca de sistema libusb

Instalação e dependências​

Instale a dependência Python necessária usando:

pip install pyusb

Dependendo do seu sistema operacional, você também pode precisar instalar o pacote libusb separadamente.

Uso​

Sintaxe básica

python xvf_host.py [options] command [value(s)...]

Opções de comando

OpçãoDescrição
-l, --listLista todos os comandos suportados com informações detalhadas
--vidDefine o USB Vendor ID (padrão: 0x2886)
--pidDefine o USB Product ID (padrão: 0x001A)
--valuesFornece valores para comandos de escrita (opcional)

Exemplos de uso​

1. Listar todos os comandos disponíveis

python xvf_host.py --list

Exibe todos os comandos suportados e suas descrições.

2. Ler informações da versão do firmware

python xvf_host.py VERSION

Lê e exibe as informações da versão atual do firmware a partir do dispositivo.

3. Ler valores de DOA (Direction of Arrival)

python xvf_host.py DOA_VALUE

Obtém o valor atual de Direction of Arrival (DOA) detectado pelo array de microfones.

Solução de problemas​

A reprodução de som na saída do alto-falante não é suficiente?​

Se o volume de saída do alto-falante do reSpeaker Flex estiver muito baixo no Linux, talvez seja necessário ajustar os níveis do mixer ALSA para a placa de som XVF3800. Siga as etapas abaixo para aumentar o volume de saída.

Passo 1: Abrir o ALSA Mixer

  1. Abra um terminal.

  2. Digite o seguinte comando e pressione Enter:

    alsamixer

Passo 2: Selecionar a placa de som XVF3800 Flex

  1. Pressione F6 para abrir o menu de seleção de placa de som.
  2. Use as setas para cima/baixo para destacar a placa de som XVF3800 Flex.
  3. Pressione Enter para confirmar a seleção.

Passo 3: Ajustar o volume do PCM-1

  1. Use as setas esquerda/direita para navegar até PCM-1.
  2. Use a seta para cima para aumentar o nível de volume até 100%.

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Passo 4: Salvar as configurações do ALSA

  1. Pressione ESC para sair do alsamixer.
  2. Antes de desconectar o reSpeaker Flex, execute o seguinte comando para salvar suas configurações:
   sudo alsactl store

Passo 5: Opção adicional (usando PulseAudio)

Se você ainda não conseguir ouvir o som claramente após ajustar os níveis do ALSA, tente instalar o PulseAudio Volume Control para ajustes de volume mais detalhados:

sudo apt install pavucontrol -y

Você pode então abrir o pavucontrol e aumentar o volume de saída além de 100% se necessário.

Não é possível usar como dispositivo de som no Windows após gravar o firmware?​

Abra o menu Iniciar e digite Device manager. Encontre os dispositivos reSpeaker Flex relacionados, clique com o botão direito neles e selecione Uninstall devices. Depois disso, reinicie o dispositivo (desconecte e reconecte o USB) e o Windows irá reinstalar o driver de placa de som correto para ele.

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Recursos​

Arquivo step circular do reSpeaker Flex XVF3800

Arquivo step linear do reSpeaker Flex XVF3800

Arquivo Step da placa principal do reSpeaker Flex XVF3800

Suporte técnico e discussão sobre o produto​

Obrigado por escolher nossos produtos! Estamos aqui para oferecer diferentes tipos de suporte para garantir que sua experiência com nossos produtos seja a mais tranquila possível. Oferecemos vários canais de comunicação para atender a diferentes preferências e necessidades.

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