基于A(yíng)iroha AB1571的LE AUDIO耳機方案

2020年1月，藍牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了新一代藍牙音頻技術(shù)標準——LE Audio（低功耗音頻）。它的誕生帶來(lái)了四項關(guān)鍵的全新特性：低復雜性通信編解碼器（LC3）、多重串流音頻、助聽(tīng)器功能擴展以及廣播音頻功能。中國藍牙耳機市場(chǎng)是目前消費電子行業(yè)中發(fā)展最迅速也是最成型的領(lǐng)域，同時(shí)這一市場(chǎng)也具備著(zhù)長(cháng)期持續發(fā)展的潛力。海內外各大專(zhuān)業(yè)數據公司也均預測表明：在未來(lái)五至十年內，藍牙耳機市場(chǎng)將持續保持高速發(fā)展。

• AuracastTM廣播音頻分享功能是藍牙LE Audio規格認證中最重要的技術(shù)，是符合業(yè)界標準的一對多單向音頻播放功能，將極大程度改變現有專(zhuān)用耳機的音頻服務(wù)模式。因其大幅提升產(chǎn)品便捷性與使用體驗、降低服務(wù)提供方成本的特點(diǎn)，將適用于更多更新的應用服務(wù)與場(chǎng)景，例如：博物館觀(guān)展不需要再提供專(zhuān)用耳機的租賃服務(wù)，觀(guān)眾只需要配戴符合這項標準的一般藍牙耳機就可以主動(dòng)接收相應區域的音頻服務(wù)。其他如多人聚集的場(chǎng)合、球賽、演唱會(huì )、甚至企業(yè)活動(dòng)等，也可以利用此功能提供更多定制化創(chuàng )新服務(wù)，將會(huì )大幅改變消費者體驗與企業(yè)服務(wù)模式。

• 除支持廣播音頻，藍牙 LE Audio還具備音質(zhì)提升與低延遲兩大優(yōu)勢。過(guò)去真無(wú)線(xiàn)藍牙耳機（TWS）設計上容易受限于尺寸、重量與電池容量等因素，在硬件與音質(zhì)上難以取得平衡，據藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）指出，LE Audio所提供的LC3編碼，能以低于傳統SBC一半的位元率傳輸音頻，并且不需要降低音質(zhì)體驗，此外，LE Audio將延遲問(wèn)題大幅降低70%。因此，在可見(jiàn)的未來(lái)，LC3將提供高品質(zhì)又省電的藍牙音頻編碼標準。

        本方案基于A(yíng)IROHA LE AUDIO技術(shù)，通過(guò)AB1571D實(shí)現LE Audio Unicast和Broadcast的連接方式，完成LE Audio的功能實(shí)現及測試。
        Unicast：LE音頻dongle作為基本音頻配置文件(BAP)的單播客戶(hù)端，掃描來(lái)自單播服務(wù)器的廣告并啟動(dòng)與單播服務(wù)器的連接。
        Broadcast：通過(guò)LE dongle傳輸來(lái)自usb/linein的廣播音頻流。

方案流程：

        1.硬件連接：方案硬件使用3塊AIROHA EVK實(shí)現，AB1571D為Dongle端，需使用USB進(jìn)行供電連接并配置好對應跳線(xiàn)，以便電腦端正常識別；使用AB1571AM+AB1565AM作為headset端，用于接收dongle端的leaudio信號，headset端可選擇usb/DC5V/BATTERY/USB轉UART等方式進(jìn)行連接，本方案兩塊板分別使用usb和DC5v進(jìn)行供電，注意按相應方式調整好對應跳線(xiàn)位置。

        2.軟件配置：
        LE Audio體系結構如下圖所示：
 
                                                                         圖片來(lái)源：AIROHA原廠(chǎng)資料

      官方SDK內有對應的LE Audio例程，可通過(guò)mapping_proj.cfg內的配置選擇對應編譯指令。對于Unicast方式，需要在對應的.mk文件內配置如下參數：AIR_LE_AUDIO_ENABLE=y，AIR_LE_AUDIO_DONGLE_ENABLE=y,AIR_LE_AUDIO_MULTI_DEVICE_ENABLE=y;而對于broadcast方式，除上述選項外還需配置AIR_LE_AUDIO_BIS_ENABLE=y.

        完成相關(guān)軟件配置及編譯后，將生成的dongle端和headset端firmware分別燒錄對應EVK中。
        
        3.Unicast連接及測試

        Airoha LE音頻加密狗在USB恢復時(shí)打開(kāi)BT, USB掛起時(shí)關(guān)閉BT。例如，如果通過(guò)USB將加密狗插入筆記本電腦，BT首先會(huì )打開(kāi)，一段時(shí)間后，如果筆記本進(jìn)入睡眠模式，BT會(huì )關(guān)閉。當一個(gè)新的連接被允許時(shí)，LE音頻加密狗掃描LE音頻耳機或LE音頻耳塞的廣播。連接前請通過(guò)config tool配置dongle端和headset端相同的SIRK以保證自動(dòng)連接。

也可使用Airoha_Windows_UT_APP來(lái)進(jìn)行搜索連接。按軟件UI配置，耳機端雙擊進(jìn)入配對狀態(tài)，通過(guò)上述操作后會(huì )自動(dòng)與dongle進(jìn)行連接，成功連接后，可以看到此時(shí)的le audio stream模式為CIS模式：

此時(shí)在電腦端播放音樂(lè )后，LE Audio通過(guò)cis模式傳輸音頻到耳機端，測試可以通過(guò)耳機正常聽(tīng)到音樂(lè )，此模式下無(wú)法實(shí)現多個(gè)headset端的連接。

        4.Broadcast連接及測試。

        LE音頻DONGLE支持LE音頻單播模式和LE音頻廣播模式，但是一次只能運行一種模式。BIS理論上可支持無(wú)限數量的音頻接收端。實(shí)現BIS連接方式，首先需要切換Dongle工作模式。通過(guò)如下AT指令來(lái)實(shí)現模式轉換：

完成模式轉換后，按照軟件配置，在耳機端分別執行三擊操作后，可以發(fā)現測試的兩只headset都已經(jīng)成功連接到dongle端。播放音樂(lè )后，可在任意的headset上成功聽(tīng)到音樂(lè )聲。

再查看LE Audio dongle stream mode界面，可以看到此時(shí)的連接方式為BIS.

        LE Audio規格是藍牙音頻行業(yè)十年來(lái)最重要的里程碑，達發(fā)科技憑借數百人研發(fā)團隊累積近十年的技術(shù)底蘊，成為全球第一波通過(guò)認證的行業(yè)領(lǐng)跑者，并同步支持眾多客戶(hù)加速終端產(chǎn)品迭代升級，全新的藍牙低功耗技術(shù)將讓消費者與企業(yè)快速享受其帶來(lái)的便利性與創(chuàng )新服務(wù)。達發(fā)科技推出的AUDIO系列芯片，均支持LE Audio功能的實(shí)現，不僅為全球無(wú)線(xiàn)音頻市場(chǎng)帶來(lái)全新體驗與變革，更提供最佳效能、超低功耗及資源豐富的軟件開(kāi)發(fā)套件（Software Development Kit，SDK），整合了不同藍牙應用市場(chǎng)所需的全面功能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化各類(lèi)終端之間藍牙連接的研發(fā)設計，幫助客戶(hù)加速終端產(chǎn)品上市進(jìn)程，并創(chuàng )造嶄新流暢的使用者體驗。

?場(chǎng)景應用圖

SIG

?展示板照片

?方案方塊圖

Airoha-Airoha_IoT_SDK_LE_Audio_developers_guide

?核心技術(shù)優(yōu)勢

1.高質(zhì)量的音頻LC3編解碼器支持高清音頻在低數據率(50%的SBC) 2.更低的延遲:A2DP延遲減少70%，與經(jīng)典BT3相同的穩定性。 3.清晰通話(huà)質(zhì)量:2倍采樣率(32kHz vs. 16kHz) 4.新用例:BIS:公共廣播、家庭影院等。所有智能手機/耳機/電視/物聯(lián)網(wǎng)設備的音頻共享。

?方案規格

1.主處理器最大速率208MHZ，DSP處理器最大速率達416Mhz. 2.完全符合藍牙5.3規范。 3.具有高線(xiàn)性度和高階通道濾波器的低中頻結構。 4.完全集成的PA提供10dBm的發(fā)射功率。 5.-96dBm的靈敏度，抗干擾性好。 6.基帶支持雙模式和等時(shí)信道。 7.最多可同時(shí)激活4條ACL鏈路。