基于Airoha AB1571的LE AUDIO耳機(jī)方案

2020年1月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了新一代藍(lán)牙音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——LE Audio（低功耗音頻）。它的誕生帶來(lái)了四項(xiàng)關(guān)鍵的全新特性：低復(fù)雜性通信編解碼器（LC3）、多重串流音頻、助聽(tīng)器功能擴(kuò)展以及廣播音頻功能。中國(guó)藍(lán)牙耳機(jī)市場(chǎng)是目前消費(fèi)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)也具備著長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展的潛力。海內(nèi)外各大專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)公司也均預(yù)測(cè)表明：在未來(lái)五至十年內(nèi)，藍(lán)牙耳機(jī)市場(chǎng)將持續(xù)保持高速發(fā)展。

• AuracastTM廣播音頻分享功能是藍(lán)牙LE Audio規(guī)格認(rèn)證中最重要的技術(shù)，是符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的一對(duì)多單向音頻播放功能，將極大程度改變現(xiàn)有專(zhuān)用耳機(jī)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(yàn)、降低服務(wù)提供方成本的特點(diǎn)，將適用于更多更新的應(yīng)用服務(wù)與場(chǎng)景，例如：博物館觀展不需要再提供專(zhuān)用耳機(jī)的租賃服務(wù)，觀眾只需要配戴符合這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的一般藍(lán)牙耳機(jī)就可以主動(dòng)接收相應(yīng)區(qū)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(fèi)者體驗(yàn)與企業(yè)服務(wù)模式。

• 除支持廣播音頻，藍(lán)牙 LE Audio還具備音質(zhì)提升與低延遲兩大優(yōu)勢(shì)。過(guò)去真無(wú)線藍(lán)牙耳機(jī)（TWS）設(shè)計(jì)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(jù)藍(lán)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(tǒng)SBC一半的位元率傳輸音頻，并且不需要降低音質(zhì)體驗(yàn)，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(lán)牙音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

        本方案基于AIROHA LE AUDIO技術(shù)，通過(guò)AB1571D實(shí)現(xiàn)LE Audio Unicast和Broadcast的連接方式，完成LE Audio的功能實(shí)現(xiàn)及測(cè)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u(píng)sb/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(xiàn)，AB1571D為Dongle端，需使用USB進(jìn)行供電連接并配置好對(duì)應(yīng)跳線，以便電腦端正常識(shí)別；使用AB1571AM+AB1565AM作為headset端，用于接收dongle端的leaudio信號(hào)，headset端可選擇usb/DC5V/BATTERY/USB轉(zhuǎn)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(yīng)方式調(diào)整好對(duì)應(yīng)跳線位置。

        2.軟件配置：
        LE Audio體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：
 
                                                                         圖片來(lái)源：AIROHA原廠資料

      官方SDK內(nèi)有對(duì)應(yīng)的LE Audio例程，可通過(guò)mapping_proj.cfg內(nèi)的配置選擇對(duì)應(yīng)編譯指令。對(duì)于Unicast方式，需要在對(duì)應(yīng)的.mk文件內(nèi)配置如下參數(shù)：AIR_LE_AUDIO_ENABLE=y，AIR_LE_AUDIO_DONGLE_ENABLE=y,AIR_LE_AUDIO_MULTI_DEVICE_ENABLE=y;而對(duì)于broadcast方式，除上述選項(xiàng)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(duì)應(yīng)EVK中。
        
        3.Unicast連接及測(cè)試

        Airoha LE音頻加密狗在USB恢復(fù)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(dāng)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(jī)或LE音頻耳塞的廣播。連接前請(qǐng)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(jī)端雙擊進(jìn)入配對(duì)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(jī)端，測(cè)試可以通過(guò)耳機(jī)正常聽(tīng)到音樂(lè)，此模式下無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)headset端的連接。

        4.Broadcast連接及測(cè)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(yùn)行一種模式。BIS理論上可支持無(wú)限數(shù)量的音頻接收端。實(shí)現(xiàn)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(xiàn)模式轉(zhuǎn)換：

完成模式轉(zhuǎn)換后，按照軟件配置，在耳機(jī)端分別執(zhí)行三擊操作后，可以發(fā)現(xiàn)測(cè)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(guī)格是藍(lán)牙音頻行業(yè)十年來(lái)最重要的里程碑，達(dá)發(fā)科技憑借數(shù)百人研發(fā)團(tuán)隊(duì)累積近十年的技術(shù)底蘊(yùn)，成為全球第一波通過(guò)認(rèn)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(jí)，全新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)將讓消費(fèi)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(dá)發(fā)科技推出的AUDIO系列芯片，均支持LE Audio功能的實(shí)現(xiàn)，不僅為全球無(wú)線音頻市場(chǎng)帶來(lái)全新體驗(yàn)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(lán)牙應(yīng)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(lán)牙連接的研發(fā)設(shè)計(jì)，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(yàn)。

?場(chǎng)景應(yīng)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(shì)

1.高質(zhì)量的音頻LC3編解碼器支持高清音頻在低數(shù)據(jù)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(wěn)定性。 3.清晰通話質(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(jī)/耳機(jī)/電視/物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的音頻共享。

?方案規(guī)格

1.主處理器最大速率208MHZ，DSP處理器最大速率達(dá)416Mhz. 2.完全符合藍(lán)牙5.3規(guī)范。 3.具有高線性度和高階通道濾波器的低中頻結(jié)構(gòu)。 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。