Introdução ao reSpeaker Flex

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 do 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 Linear	reSpeaker 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, beamforming multicanal, VAD, supressão de ruído e dessonorização

• 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 e 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

Placa principal

Componente / Recurso	Descrição
Processador de áudio principal	XMOS XVF3800 (firmware v3.2.1), lida com todo o DSP de áudio incluindo AEC, beamforming, DoA e supressão de ruído
Codec de áudio	TLV320AIC3104, realiza conversão de áudio e saída DAC
Interface do array de microfones FPC	Conector FPC de 24 pinos com trava, suporta arrays de até 8 microfones com 2 linhas GPIO
Porta USB-C	Áudio UAC 2.0, atualização de firmware DFU e alimentação
Porta PH2.0	Conector com trava; fornece o mesmo áudio UAC 2.0 e suporte DFU que a porta USB‑C
Conector AUX de 3,5 mm	Saída lateral de fone de ouvido acionada pelo DAC integrado
Conector JST para alto-falante	Conector montado na vertical que aciona alto‑falantes de até 10 W em 4Ω; ilha de solda preservada para conexão de alto‑falante cabeado
Terminal de alimentação externa	Fornece 12 V para todo o sistema e suporta cargas de alto‑falante de 10 W (prioridade P1)
Botão RST	Reset de hardware para o XVF3800
Botão SafeMode (Boot)	Mantenha pressionado durante a energização para entrar em modo seguro para recuperação de firmware
LED PWR	Indicador verde de energização
Ilha de depuração	Ilha reservada para XMOS XTAG4 (não soldada de fábrica)
Headers de IO do XMOS 3800	Pinos/ilhas expostos para I2C, I2S, 5V/GND, pinos de alto‑falante e IO restante do XVF3800
Orifícios de fixação	4 × furos de montagem M3
XIAO ESP32S3	Suporta soldagem do XIAO ESP32S3 quando usado como dispositivo host
GPIO do XIAO ESP32S3	GPIO restante pode ser usado para IO e expansão de periféricos

Placa do array circular

Componente / Recurso	Descrição
Microfones	4× microfones PDM MEMS com espaçamento de 44 mm dispostos em um layout circular
Padrão de captação	Captura de áudio omnidirecional em 360°
Interface	Conector FPC para a placa principal
Fixação	3 × furos de montagem M3 para fixação em gabinete ou carcaça

Placa do array linear

Componente / Recurso	Descrição
Microfones	4× microfones PDM MEMS com espaçamento de 33 mm dispostos em um layout linear
Padrão de captação	Padrão de captação frontal de aproximadamente 180°, com som traseiro suprimido
Interface	Conector FPC; o cabo pode ser roteado pela lateral ou pela parte traseira
Fixação	2 × furos de montagem M3

Suporte a XIAO ESP32S3

A placa principal do reSpeaker Flex inclui uma área dedicada para soldagem de um módulo Seeed Studio XIAO ESP32S3, permitindo conectividade Wi‑Fi e Bluetooth sobre o pipeline de processamento de áudio do XVF3800. Os SKUs que incluem XIAO (-C4-1 e -L4-1) são enviados com esse módulo pré‑instalado; os SKUs básicos (-C4-0 e -L4-0) deixam essa área sem população. Quando o XIAO é 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

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.

Pino	Nome do sinal	Tipo	Descrição da função	Notas
1	MIC_VDD	Power	Fonte de alimentação dos microfones	Alimentação de 3,3 V
2	MIC_VDD	Power	Fonte de alimentação dos microfones	Pino duplo para maior estabilidade de alimentação
3	GND	GND	Terra de retorno de alimentação	GND de alimentação
4	MIC_CLK	Out	Sinal de clock global	Sinal principal, 2–4 MHz
5	GND	GND	Terra de blindagem do clock	Terra dedicado para o clock
6	MIC_D1	In	Linha de dados 1	Microfone CH1
7	GND	GND	Terra de isolamento de D1
8	MIC_D2	In	Linha de dados 2	Microfone CH2
9	GND	GND	Terra de isolamento de D2
10	MIC_D3	In	Linha de dados 3	Microfone CH3
11	GND	GND	Terra de isolamento de D3
12	MIC_D4	In	Linha de dados 4	Microfone CH4
13	GND	GND	Terra de isolamento de D4
14	MIC_D5	In	Linha de dados 5	Microfone CH5
15	GND	GND	Terra de isolamento de D5
16	MIC_D6	In	Linha de dados 6	Microfone CH6
17	GND	GND	Terra de isolamento de D6
18	MIC_D7	In	Linha de dados 7	Microfone CH7
19	GND	GND	Terra de isolamento de D7
20	MIC_D8	In	Linha de dados 8	Microfone CH8
21	GND	GND	Terra de isolamento de D8
22	GPIO_1	I/O	Entrada/saída de uso geral	Função de expansão
23	GPIO_2	I/O	Entrada/saída de uso geral	Função de expansão
24	GND	GND	Terra de blindagem dos GPIO	Absorve 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

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 o firmware via USB DFU ou I2C para dispositivos como o Raspberry Pi e ESP32.

Se você já tiver gravado o firmware I2S e quiser voltar para o firmware USB, 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 oferece suporte a I2C DFU.
• Firmware I2S
  • Suporta I2C DFU.
  • Permite atualizações de firmware pela interface I2C.
  • Não oferece suporte a 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 deseja recuperar o dispositivo.

Como entrar no Safe Mode

• Desligue completamente o dispositivo.
• Pressione e segure o botão Boot.
• Enquanto mantém o botão Boot pressionado, reconecte a alimentação.
• O LED vermelho começará a piscar, confirmando que o dispositivo entrou no Safe Mode. Agora o dispositivo está executando o firmware Safe Mode armazenado na partição Factory.

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 fazer o download de todo o repositório.

USB

O firmware USB é projetado para uso com sistemas operacionais host como Windows, Linux e macOS ao se comunicar por meio 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

Firmware	Canais	Observações
respeaker_flex_ua-io16-6ch-cir.bin	6 Canais	16 kHz, 6 canais usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io16-6ch-lin.bin	6 Canais	16 kHz, 6 canais usando matriz de microfones linear
respeaker_flex_ua-io16-cir.bin	2 Canais	16 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io16-lin.bin	2 Canais	16 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones linear
respeaker_flex_ua-io48-cir.bin	2 Canais	48 kHz, saída estéreo usando matriz de microfones circular
respeaker_flex_ua-io48-lin.bin	2 Canais	48 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.

I2S

O firmware I2S é destinado ao uso quando o dispositivo está conectado a um microcontrolador host como o XIAO ESP32S3. Nessa configuração, os dados de voz são transmitidos usando o protocolo I2S. O arquivo de firmware respeaker_xvf3800_i2s_dfu_firmware_v1.0.x.bin está disponível aqui. Este firmware oferece suporte a áudio de 2 canais com profundidade de 32 bits a uma taxa de amostragem de 16 kHz.

Firmware	Canais	Observações
respeaker_flex_inthost-lr16-cir-i2c.bin	2 Canais	16 kHz, saída estéreo, matriz de microfones circular
respeaker_flex_inthost-lr16-lin-i2c.bin	2 Canais	16 kHz, saída estéreo, matriz de microfones linear
respeaker_flex_inthost-lr48-cir-i2c.bin	2 Canais	48 kHz, saída estéreo, matriz de microfones circular
respeaker_flex_inthost-lr48-lin-i2c.bin	2 Canais	48 kHz, saída estéreo, 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.

Windows

• 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

• Conecte o reSpeaker Flex e verifique a detecção do dispositivo:

dfu-util -l

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

• Instale o 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.

macOS

• Instale o dfu-util com Homebrew:

brew install dfu-util

• Verifique se o dispositivo foi detectado:

dfu-util -l

Saída 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

• Instale o dfu-util:

sudo apt install dfu-util

• Conecte o XVF3800 e verifique a detecção:

sudo dfu-util -l

Saída 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"

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 firmware USB

Windows

Configurar o Audacity (Windows)

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

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

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

macOS

Configurar o Audacity (macOS)

1. Abra o Audacity
2. Vá para Audio Setup e selecione Recording Device como reSpeaker 3800 Flex

3. Vá para Audio Setting e defina:

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

4. Clique em OK
5. Pronto para gravar!

Raspberry Pi / Linux

Gravando no Raspberry Pi (Linha de Comando)

1. Encontrar o número da placa de som:

arecord -l

Exemplo de saída:

Neste caso, o número da placa é 3

---

2. Gravar áudio (5 segundos):

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

Substitua 3 pelo número real da sua placa de som

---

3. Ajustando o volume do reSpeaker XVF3800 no ALSA

alsamixer

No alsamixer, use as teclas de seta esquerda/direita para navegar até o dispositivo de som correto. Use a tecla de seta para cima para aumentar o volume.

4. Reprodução:

aplay -D plughw:3,0 output.wav

Gravando no Raspberry Pi (Audacity)

1. Instalar o Pi-Apps (se ainda não estiver instalado)

Abra um terminal no seu Raspberry Pi. Execute o seguinte comando para instalar o Pi-Apps

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

Aguarde a conclusão da instalação. Um novo ícone do Pi-Apps aparecerá no seu menu.

2. Instalar o Audacity via Pi-Apps

3. Configurar entrada e saída de áudio

• Clique em "Audio Setup" na barra de ferramentas.
• Selecione "Audio Settings" no menu suspenso.

• Na janela Audio Settings:
  • Escolha o dispositivo de gravação correto (por exemplo, reSpeaker XVF3800 Flex).
  • Escolha o dispositivo de reprodução apropriado (por exemplo, reSpeaker XVF3800 Flex).
  • Certifique-se de que Host esteja definido como ALSA para melhor compatibilidade no Raspberry Pi.
• Clique em OK para aplicar as configurações.

4. Gravar e reproduzir áudio

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