音频与 LE Audio¶

IPRO7 有连接模拟与 PDM 麦克风的音频 ADC（AUADC）、10 位 DAC（GPDAC）与 I2S。SDK 在此之上提供 components/audio 的采集与输出架构，加上 LC3 等编解码器、CherryUSB 的 USB 音频，以及 BLE Host 的 LE Audio 协议。IPRO7AI Reef EVK 的出厂固件 ipro7ai_reef_demo 可从 shell 操作板上的每个音频模块，它的 src/audio.c 就是本页的参考代码。

架构¶

flowchart LR
  PDM["PDM 麦克风"] --> AUADC["AUADC"]
  HS["耳机麦克风（J2）"] --> AUADC
  AUADC --> CAP["audio_capture"]
  CAP --> APP["应用程序<br/>（录音、监听、ASRC）"]
  APP --> OUT["audio_output"]
  OUT --> DAC["GPDAC → 扬声器放大器／耳机"]
  OUT --> UAC["USB UAC → 主机"]
  ISO["LE Audio ISO（CIS）"] --> DEC["LC3 解码"] --> HDAC["耳机示例的 DAC 路径"]

音频硬件¶

IPRO7AI Reef EVK V4.0 的音频模块，以及代码使用的板级头文件名称（bsp/board/ipro7/ipro7ai_reef_board_config.h）：

• 耳机插孔始终能收到 DAC 信号。“只用耳机”就是让扬声器放大器保持关闭，没有其他切换开关。
• PDM 路径不是正好 16,000 Hz：标称 15,875 Hz（2.032 MHz ÷ 128），Reef 实测约 15,872 Hz。mic sdrec 会把测得的采样率写进 WAV 头，mic usb 则通过 audio_asrc 转换成主机的 16,000 Hz。
• audio_output 的 DAC 后端固定以 32 kHz 运行（audio_capture.h 中的 DAC_RATE），其他采样率会先转换。
• 放大器增益很高（demo README 写的是 30 V/V），demo 默认以 20% 振幅播放测试音。
• 设置 CONFIG_DMA_CHANNEL_ALLOCATOR=y，让采集、播放与 USB 同步传输端点在运行时获取 DMA 通道，不会互相冲突。

耳机插孔类型、接口与完整引脚见 IPRO7AI Reef EVK。IPRO7 EVB 与 IPRO7AI EVK 另有各自的音频示例（ipro_pdm_mic_demo、ipro7ai_evk_demo），见各自的开发板页面。

音频组件¶

CONFIG_AUDIO_OUTPUT=y
CONFIG_AUDIO_CAPTURE=y
CONFIG_DMA_CHANNEL_ALLOCATOR=y
# 通过 audio_output 的 UAC 后端用作 USB 麦克风
CONFIG_COMPONENTS_CHERRYUSB_ENABLE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE=y
CONFIG_CHERRYUSB_DEVICE_AUDIO=y

采样率转换、时钟漂移重采样（audio_asrc）、扬声器均衡与低音增强始终编入。

使用方法：

• audio_capture_init() 接收 audio_capture_cfg_t（来源类型、采样率、每帧样本数，以及 PDM 或模拟的配置）；audio_capture_add_consumer() 返回一个拥有独立缓冲区的使用者编号；audio_capture_start() 启动 DMA；audio_capture_read(id, buf, bytes, timeout_ms) 获取 PCM。
• audio_output_create() 接收 audio_output_cfg_t。AUDIO_OUTPUT_MODE_STREAMING 以循环 DMA 环形缓冲区连续播放，缓冲区满时 audio_output_write(out, pcm, samples) 只会短暂阻塞；AUDIO_OUTPUT_MODE_ONESHOT 会阻塞到整段播放完毕。audio_output_write() 的第三个参数是每声道的样本数，不是字节数。
• DAC 后端要提供放大器使能引脚与有效电平（dac_spk_gpio、dac_spk_en_active）；audio_output_start() 会打开放大器。

在 Reef 上动手实践¶

从 PDM 麦克风录制 3 秒、用耳机播放，再录制一个 WAV 文件到 SD 卡，最后把开发板用作 USB 麦克风。全部在 ipro7ai_reef_demo 中完成；摘录的代码就是您在自己的应用程序中要复用的部分。

要把这些检查变成可重复运行的测试，见测试您的应用程序。

LE Audio¶

LE Audio 经 ISO 通道传输 LC3 音频：单播用 CIS，广播用 BIS。接收端的数据路径：

flowchart LR
  P["手机（单播 client）"] -->|"CIS"| C["控制器 bt54_iso2"]
  C --> H["Host：ASCS／BAP"]
  H --> Q["应用程序队列"]
  Q --> D["LC3 解码任务"]
  D --> O["DAC"]

.config 需要的配置（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

构建系统不会解析 Kconfig 依赖，请以完整的 defconfig_reef 为起点，不要只抄摘录部分；它另外开启了 BAP、PACS、ASCS、ISO、CAP、CSIP 与 VCP。控制器库的选择规则见 BLE 开发。

单播耳机¶

apps/bluetooth/le_audio/ipro_le_audio_headset 以 IPRO-LE-Audio 广播；LE Audio 单播 client 连接后会与开发板建立 CIS。

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

在 Reef 上，defconfig_reef 是 DAC 版本：输出到 GPDAC（J2 耳机；J2 未插耳机时也送到扬声器放大器），SW3、SW4 调低与调高音量，SW5 静音，都经由 VCP 音量 renderer。这个应用程序的其他配置文件（.config、DAC.config、UAC.config）是给 IPRO7 EVB 用的。构建、配对与确认方法见 LE Audio 入门。

src/bap_server.c 注册 PACS 与 ASCS 的方式（摘录并简化：已删除日志与条件编译；unicast_server_cb 定义在同一文件中）：

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 */
}

广播¶

本版本没有 FreeRTOS 的 BIS 广播应用程序。Host 包含 bt_bap_broadcast_source_* 与 bt_bap_broadcast_sink_* API，zephyr/samples/bap_broadcast_source 与 bap_broadcast_sink 演示了在 Zephyr 下于 IPRO7 EVB 与 IPRO7AI EVK 上的用法；Reef 没有 Zephyr 板级定义（见 Zephyr RTOS）。

协议¶

Host 的 subsys/bluetooth/audio/ 包含 Zephyr v4.4.0 的 LE Audio 协议源代码（BAP、CAP、PACS、ASCS、VCP、CSIP、MICP、MCP、TMAP 等）。耳机示例开启的有：

LC3¶

• 预编译库 components/3rdparty/liblc3/lib/libliblc3.a，头文件 lc3.h；通过 CONFIG_COMPONENTS_LC3_ENABLE=y 加入。
• 比特率 16 至 320 kbps（LC3_MIN_BITRATE、LC3_MAX_BITRATE）。
• components/3rdparty 中的其他编解码器：SBC（libsbc）、Opus（opus，ipro_agora_sentino 使用）、minimp3。

USB 音频¶

USB 音频使用 CherryUSB 的 UAC 设备类，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 就有了 UAC 后端：以 .type = AUDIO_OUTPUT_UAC 创建输出，写入 PCM 的方式与 DAC 相同。ipro7ai_reef_demo 有两个命令用到它：

两者都以 VID 0x3896、PID 0x0003 枚举。自己实现 USB 音频设备的应用程序要设置 CONFIG_AUDIO_OUTPUT_UAC_EXCLUDE=y。IPRO7 EVB 的示例 ipro_pdm_mic_demo 与 ipro_le_audio_headset 的 UAC.config 各有自己的 UAC 设备。

PDM 录音¶

ipro7ai_reef_demo 可从 PDM 麦克风（pdm）或耳机麦克风（headset）录音：

• mic gain <dB> 设置播放补偿增益（0–40 dB，默认 20 dB）；mic ch <0|1> 选择 PDM 声道。
• mic status 显示最后一段录音的峰值、RMS 与语音频带（300–3,400 Hz）电平，单位 dBFS。开始后的前 100 ms 不计入，因为抽取滤波器启动时有一个阶跃。
• mic sdrec 每 30 秒同步一次文件，突然断电时最多只会丢失最后 30 秒。测得的采样率若与标称的 15,875 Hz 相差超过 80 Hz，会报告有样本丢失，并在头部改写为 15,875 Hz。
• 麦克风监听输出到扬声器会产生啸叫，请使用耳机并加上 hp。

IPRO7 EVB 与 IPRO7AI EVK 的 PDM 录音示例是 ipro_pdm_mic_demo（用 LC3 经 BLE 传输，Android 示例 App 源代码在 tools/android/IproMicDemo/）。

本版本的限制¶

• ipro_le_audio_headset：从手机播放音频尚未验证（见其 README）；耳机没有 source ASE，不会把麦克风声音送回手机。
• FreeRTOS 没有 LE Audio 广播示例；广播只有供 IPRO7 EVB 与 IPRO7AI EVK 使用的 Zephyr 示例。
• bt54_iso2 至少需要 32 KB EM，而控制器的 PDS 睡眠只支持 16 KB EM，因此在 LE Audio 配置下控制器不会进入 PDS。
• Reef V4.0 没有线路输入；demo README 中的 aux 来源与 AUX-IN 说明是上一版载板的内容。
• 未包含 USB 转 BLE 的音频桥接示例。

相关示例与文档¶

• LE Audio 入门
• BLE 开发：控制器选择、启动顺序与 GATT
• 音频 API
• IPRO7AI Reef EVK：耳机插孔、扬声器接口与引脚