reSpeaker Flex com XIAO ESP32S3

Visão geral

A versão ESP32 do reSpeaker Flex integra um módulo XIAO ESP32S3 pré-soldado na placa principal, proporcionando conectividade Wi-Fi e Bluetooth integrada para controle sem fio e processamento na borda. Alimentado pelo processador de voz XMOS XVF3800, o sistema mantém a mesma arquitetura modular em que a placa do array de microfones se conecta à placa principal por meio de um cabo FPC flexível de 24 pinos, permitindo posicionamento flexível dentro de gabinetes de dispositivos. Ele suporta arrays de 4 microfones circulares e lineares, possibilitando captura omnidirecional de 360° ou captação direcional frontal. O sistema pode operar via USB (UAC 2.0) ou I2S, enquanto o ESP32S3 integrado possibilita conectividade IoT, controle local e integração mais fácil com aplicações embarcadas.

reSpeaker Flex XVF3800 Linear com XIAO ESP32S3	reSpeaker Flex XVF3800 Circular 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 gabinete de produto

• Opções de configuração de microfones: Troque entre array circular de 4 microfones (captação 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 de-reverberação

• Modos duplos de operação: USB UAC 2.0 para plug-and-play com PCs e SBCs; modo I2S para integração direta em sistemas embarcados

• 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 onboard: Suporta até 10W em alto-falantes de 4 Ohms via conector JST, com saída de fone de ouvido AUX de 3,5 mm

• Suporte a XIAO ESP32S3: Módulo pré-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

Principais componentes

Placa principal

Componente / Recurso	Descrição
Processador de áudio principal	XMOS XVF3800 (firmware v3.2.1), responsável por todo o DSP de áudio, incluindo AEC, beamforming, DoA e supressão de ruído
Codec de áudio	TLV320AIC3104, responsável pela conversão de áudio e saída DAC
Interface FPC do array de microfones	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 fones de ouvido acionada pelo DAC onboard
Conector JST para alto-falante	Conector montado na vertical que aciona alto-falantes de até 10W a 4Ω; ilha de solda preservada para conexão de alto-falante com fio
Terminal de alimentação externa	Fornece 12V para todo o sistema e suporta cargas de alto-falante de 10W (prioridade P1)
Botão RST	Reset de hardware para o XVF3800
Botão SafeMode (Boot)	Mantenha pressionado durante a energização para entrar no modo de segurança para recuperação de firmware
LED PWR	Indicador verde de ligado
Ilha de depuração	Ilha reservada para XMOS XTAG4 (não soldada de fábrica)
Headers de IO do XMOS 3800	Headers/ilhas de pinos expostos para I2C, I2S, 5V/GND, pinos de alto-falante e IO restante do XVF3800
Orifícios de montagem	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
Montagem	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
Montagem	2 × furos de montagem M3

Suporte ao XIAO ESP32S3

A placa principal do reSpeaker Flex inclui uma área dedicada para soldar um módulo Seeed Studio XIAO ESP32S3, habilitando conectividade Wi-Fi e Bluetooth em cima do pipeline de processamento de áudio do XVF3800. Os SKUs que incluem o XIAO (-C4-1 e -L4-1) são enviados com esse módulo já montado; os SKUs base (-C4-0 e -L4-0) deixam essa área desocupada. 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 IO dedicado
• IO restante do XIAO — disponibilizado em headers/ilhas de pinos identificados para expansão pelo usuário

Header de pinos

Cabo FPC 24

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 3,3V
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 do GPIO	Absorve ruído do GPIO

Introdução

Preparação de hardware

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

Grave o firmware I2S

Para usar o reSpeaker Flex com XIAO ESP32S3, certifique-se de que o firmware do reSpeaker Flex seja a versão I2S. Verifique Firmware Flash para gravar o firmware I2S mais recente. Por favor, visite a seção

nota

Normalmente, o reSpeaker Flex com o XIAO ESP32S3 vem com o firmware de fábrica configurado para a versão I2S.

Preparação de software

Instalar o Arduino IDE

Baixe e instale a versão estável do Arduino IDE de acordo com o seu sistema operacional

Download Arduino IDE

Instalar Arduino-ESP32

Para iniciar o processo de instalação usando o Boards Manager, siga estes passos:

• Instale a versão atual do Arduino IDE de nível 1.8 ou superior. A versão atual está disponível no site arduino.cc.

• Inicie o Arduino e abra a janela Settings.

• Insira um dos links de release acima no campo Additional Board Manager URLs. Você pode adicionar vários URLs, separando-os com vírgulas.

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

• Abra o Boards Manager na barra lateral, procure por ESP32 e clique em INSTALL.

• Reinicie o Arduino IDE.

Biblioteca de suporte

nota

Instale a biblioteca Arduino Audio Tools para poder executar os exemplos fornecidos.

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