音訊與 LE Audio¶

IPRO7 有接類比與 PDM 麥克風的音訊 ADC（AUADC）、10 位元 DAC（GPDAC）與 I2S。SDK 在其上提供 components/audio 的擷取與輸出架構，加上 LC3 等編解碼器、CherryUSB 的 USB 音訊，以及 BLE Host 的 LE Audio 協定。IPRO7AI Reef EVK 的出廠韌體 ipro7ai_reef_demo 可從 shell 操作板上每個音訊區塊，它的 src/audio.c 就是本頁的參考程式碼。

架構¶

flowchart LR
  PDM["PDM 麥克風"] --> AUADC["AUADC"]
  HS["耳機麥克風（J2）"] --> AUADC
  AUADC --> CAP["audio_capture"]
  CAP --> APP["應用程式<br/>（錄音、監聽、ASRC）"]
  APP --> OUT["audio_output"]
  OUT --> DAC["GPDAC → 喇叭放大器／耳機"]
  OUT --> UAC["USB UAC → 主機"]
  ISO["LE Audio ISO（CIS）"] --> DEC["LC3 解碼"] --> HDAC["耳機範例的 DAC 路徑"]

音訊硬體¶

IPRO7AI Reef EVK V4.0 的音訊區塊，以及程式碼使用的板級標頭名稱（bsp/board/ipro7/ipro7ai_reef_board_config.h）：

• 耳機孔一定收得到 DAC 訊號。「只用耳機」就是讓喇叭放大器保持關閉，沒有其他切換開關。
• PDM 路徑不是剛好 16,000 Hz：標稱 15,875 Hz（2.032 MHz ÷ 128），Reef 實測約 15,872 Hz。mic sdrec 會把量到的取樣率寫進 WAV 標頭，mic usb 則以 audio_asrc 轉成主機的 16,000 Hz。
• audio_output 的 DAC 後端固定以 32 kHz 執行（audio_capture.h 的 DAC_RATE），其他取樣率會先轉換。
• 放大器增益很高（demo README 寫 30 V/V），demo 預設以 20% 振幅播放測試音。
• 設 CONFIG_DMA_CHANNEL_ALLOCATOR=y，讓擷取、播放與 USB 等時端點在執行時取得 DMA 通道，不會互相衝突。

耳機孔類型、接頭與完整腳位見 IPRO7AI Reef EVK。IPRO7 EVB 與 IPRO7AI EVK 另有各自的音訊範例（ipro_pdm_mic_demo、ipro7ai_evk_demo），見各自的板卡頁面。

音訊元件¶

CONFIG_AUDIO_OUTPUT=y
CONFIG_AUDIO_CAPTURE=y
CONFIG_DMA_CHANNEL_ALLOCATOR=y
# 經 audio_output 的 UAC 後端當 USB 麥克風
CONFIG_COMPONENTS_CHERRYUSB_ENABLE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE_AUDIO=y

取樣率轉換、時脈漂移重取樣（audio_asrc）、喇叭等化與低音增強一律編入。

使用方式：

• audio_capture_init() 接收 audio_capture_cfg_t（來源類型、取樣率、每框樣本數，以及 PDM 或類比的設定）；audio_capture_add_consumer() 回傳一個有獨立緩衝的使用者編號；audio_capture_start() 啟動 DMA；audio_capture_read(id, buf, bytes, timeout_ms) 取得 PCM。
• audio_output_create() 接收 audio_output_cfg_t。AUDIO_OUTPUT_MODE_STREAMING 以循環 DMA 環形緩衝連續播放，環滿時 audio_output_write(out, pcm, samples) 只短暫阻塞；AUDIO_OUTPUT_MODE_ONESHOT 會阻塞到整段播完。audio_output_write() 的第三個參數是每聲道的樣本數，不是位元組數。
• DAC 後端要給放大器致能腳位與有效電位（dac_spk_gpio、dac_spk_en_active）；audio_output_start() 會打開放大器。

在 Reef 上動手做¶

從 PDM 麥克風錄 3 秒、用耳機播放，再錄一個 WAV 檔到 SD 卡，最後把板子當 USB 麥克風。全部在 ipro7ai_reef_demo 裡完成；摘錄的程式碼就是您在自己的應用程式中要重用的部分。

要把這些檢查變成可重複執行的測試，見測試您的應用程式。

LE Audio¶

LE Audio 經 ISO 通道傳送 LC3 音訊：單播用 CIS，廣播用 BIS。接收端的資料路徑：

flowchart LR
  P["手機（單播 client）"] -->|"CIS"| C["控制器 bt54_iso2"]
  C --> H["Host：ASCS／BAP"]
  H --> Q["應用程式佇列"]
  Q --> D["LC3 解碼任務"]
  D --> O["DAC"]

.config 需要的設定（摘自 ipro_le_audio_headset/defconfig_reef）：

CONFIG_BT_CTLR_IPRO=y
CONFIG_IPRO_BLE_CTLR_LIB="link1_periph"
CONFIG_IPRO_BLE_CTLR_FEATURE="bt54_iso2"
CONFIG_IPRO_BLE_CTLR_CFG_DBG=y
CONFIG_EM_SIZE=32
CONFIG_BT_CONN=1
CONFIG_BT_SETTINGS=y
CONFIG_BT_AUDIO=y
CONFIG_BT_AUDIO_RX=y
CONFIG_COMPONENTS_LC3_ENABLE=y

建置系統不會解析 Kconfig 相依，請以完整的 defconfig_reef 為起點，不要只抄摘錄；它另外開啟了 BAP、PACS、ASCS、ISO、CAP、CSIP 與 VCP。控制器函式庫的選擇規則見 BLE 開發。

單播耳機¶

apps/bluetooth/le_audio/ipro_le_audio_headset 以 IPRO-LE-Audio 廣播；LE Audio 單播 client 連上後會與板子建立 CIS。

make -C apps/bluetooth/le_audio/ipro_le_audio_headset DEFCONFIG=defconfig_reef   # 產出在 build_reef/build_out/

在 Reef 上，defconfig_reef 是 DAC 版本：輸出到 GPDAC（J2 耳機；J2 沒插耳機時也送到喇叭放大器），SW3、SW4 調低與調高音量，SW5 靜音，都經 VCP 音量 renderer。這個應用程式的其他設定檔（.config、DAC.config、UAC.config）是給 IPRO7 EVB 用的。建置、配對與確認方式見 LE Audio 入門。

src/bap_server.c 註冊 PACS 與 ASCS 的方式（摘錄並簡化：已移除日誌與條件編譯；unicast_server_cb 定義在同一檔案）：

static const struct bt_audio_codec_cap lc3_sink_codec_cap =
    BT_AUDIO_CODEC_CAP_LC3(BT_AUDIO_CODEC_CAP_FREQ_16KHZ |
                       BT_AUDIO_CODEC_CAP_FREQ_32KHZ |
                       BT_AUDIO_CODEC_CAP_FREQ_48KHZ,
                   BT_AUDIO_CODEC_CAP_DURATION_7_5 |
                       BT_AUDIO_CODEC_CAP_DURATION_10 |
                       BT_AUDIO_CODEC_CAP_DURATION_PREFER_10,
                   BT_AUDIO_CODEC_CAP_CHAN_COUNT_SUPPORT(1),
                   26, 155, 1,
                   BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_MEDIA |
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_CONVERSATIONAL);

static struct bt_pacs_cap lc3_sink_cap = {
    .codec_cap = &lc3_sink_codec_cap,
};

int bap_server_init(void)
{
    struct bt_pacs_register_param pacs_param = {
        .snk_pac = true,
        .snk_loc = true,
    };
    struct bt_bap_unicast_server_register_param server_param = {
        .snk_cnt = CONFIG_BT_ASCS_MAX_ASE_SNK_COUNT,
        .src_cnt = CONFIG_BT_ASCS_MAX_ASE_SRC_COUNT,
    };
    int err;

    err = bt_pacs_register(&pacs_param);                     /* 1. PACS service */
    if (err != 0 && err != -EALREADY) {
        return err;
    }
    err = bt_pacs_cap_register(BT_AUDIO_DIR_SINK, &lc3_sink_cap);  /* 2. LC3 capability */
    if (err != 0) {
        return err;
    }
    err = bt_pacs_set_location(BT_AUDIO_DIR_SINK, BT_AUDIO_LOCATION_FRONT_LEFT);
    if (err != 0) {
        return err;
    }
    bt_pacs_set_supported_contexts(BT_AUDIO_DIR_SINK,
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_MEDIA |
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_CONVERSATIONAL |
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_UNSPECIFIED);
    bt_pacs_set_available_contexts(BT_AUDIO_DIR_SINK,
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_MEDIA |
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_CONVERSATIONAL |
                       BT_AUDIO_CONTEXT_TYPE_UNSPECIFIED);

    err = bt_bap_unicast_server_register(&server_param);      /* 3. ASCS endpoints */
    if (err != 0 && err != -EALREADY) {
        return err;
    }
    return bt_bap_unicast_server_register_cb(&unicast_server_cb);  /* 4. BAP callbacks */
}

廣播¶

本版沒有 FreeRTOS 的 BIS 廣播應用程式。Host 內含 bt_bap_broadcast_source_* 與 bt_bap_broadcast_sink_* API，zephyr/samples/bap_broadcast_source 與 bap_broadcast_sink 示範在 Zephyr 下於 IPRO7 EVB 與 IPRO7AI EVK 上使用；Reef 沒有 Zephyr 板卡定義（見 Zephyr RTOS）。

協定¶

Host 的 subsys/bluetooth/audio/ 含 Zephyr v4.4.0 的 LE Audio 協定原始碼（BAP、CAP、PACS、ASCS、VCP、CSIP、MICP、MCP、TMAP 等）。耳機範例開啟的有：

LC3¶

• 預編譯函式庫 components/3rdparty/liblc3/lib/libliblc3.a，標頭 lc3.h；以 CONFIG_COMPONENTS_LC3_ENABLE=y 加入。
• 位元率 16 至 320 kbps（LC3_MIN_BITRATE、LC3_MAX_BITRATE）。
• components/3rdparty 的其他編解碼器：SBC（libsbc）、Opus（opus，ipro_agora_sentino 使用）、minimp3。

USB 音訊¶

USB 音訊使用 CherryUSB 的 UAC 裝置類別，走 Reef 的 USB-C（Full Speed）：

CONFIG_COMPONENTS_CHERRYUSB_ENABLE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE_AUDIO=y

再加上 CONFIG_AUDIO_OUTPUT=y，audio_output 就有 UAC 後端：以 .type = AUDIO_OUTPUT_UAC 建立輸出，寫入 PCM 的方式與 DAC 相同。ipro7ai_reef_demo 有兩個指令用到它：

兩者都以 VID 0x3896、PID 0x0003 列舉。自己實作 USB 音訊裝置的應用程式要設 CONFIG_AUDIO_OUTPUT_UAC_EXCLUDE=y。IPRO7 EVB 的範例 ipro_pdm_mic_demo 與 ipro_le_audio_headset 的 UAC.config 各有自己的 UAC 裝置。

PDM 錄音¶

ipro7ai_reef_demo 可從 PDM 麥克風（pdm）或耳機麥克風（headset）錄音：

• mic gain <dB> 設定播放補償增益（0–40 dB，預設 20 dB）；mic ch <0|1> 選擇 PDM 聲道。
• mic status 顯示最後一段錄音的峰值、RMS 與語音頻帶（300–3,400 Hz）位準，單位 dBFS。開始後的前 100 ms 不計入，因為降頻濾波器啟動時有一個階躍。
• mic sdrec 每 30 秒同步一次檔案，突然斷電最多只會遺失最後 30 秒。量到的取樣率若與標稱的 15,875 Hz 相差超過 80 Hz，會回報有樣本遺失，並在標頭改寫 15,875 Hz。
• 麥克風監聽送到喇叭會嘯叫，請用耳機並加 hp。

IPRO7 EVB 與 IPRO7AI EVK 的 PDM 錄音範例是 ipro_pdm_mic_demo（以 LC3 經 BLE 傳送，Android 範例 App 原始碼在 tools/android/IproMicDemo/）。

本版限制¶

• ipro_le_audio_headset：從手機播放音訊尚未驗證（見其 README）；耳機沒有 source ASE，不會把麥克風聲音送回手機。
• FreeRTOS 沒有 LE Audio 廣播範例；廣播只有 IPRO7 EVB 與 IPRO7AI EVK 用的 Zephyr 範例。
• bt54_iso2 至少需要 32 KB EM，而控制器的 PDS 睡眠只支援 16 KB EM，因此 LE Audio 設定下控制器不會進入 PDS。
• Reef V4.0 沒有線路輸入；demo README 裡的 aux 來源與 AUX-IN 說明是前一版載板的內容。
• 未包含 USB 轉 BLE 的音訊橋接範例。

相關範例與文件¶

• LE Audio 入門
• BLE 開發：控制器選擇、啟動順序與 GATT
• 音訊 API
• IPRO7AI Reef EVK：耳機孔、喇叭接頭與腳位