基于Airoha AB1571的LE AUDIO耳機方案

2020年1月，藍牙技術聯(lián)盟發(fā)布了新一代藍牙音頻技術標準——LE Audio（低功耗音頻）。它的誕生帶來了四項關鍵的全新特性：低復雜性通信編解碼器（LC3）、多重串流音頻、助聽器功能擴展以及廣播音頻功能。中國藍牙耳機市場是目前消費電子行業(yè)中發(fā)展最迅速也是最成型的領域，同時這一市場也具備著長期持續(xù)發(fā)展的潛力。海內外各大專業(yè)數據公司也均預測表明：在未來五至十年內，藍牙耳機市場將持續(xù)保持高速發(fā)展。

• AuracastTM廣播音頻分享功能是藍牙LE Audio規(guī)格認證中最重要的技術，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(xiàn)有專用耳機的音頻服務模式。因其大幅提升產品便捷性與使用體驗、降低服務提供方成本的特點，將適用于更多更新的應用服務與場景，例如：博物館觀展不需要再提供專用耳機的租賃服務，觀眾只需要配戴符合這項標準的一般藍牙耳機就可以主動接收相應區(qū)域的音頻服務。其他如多人聚集的場合、球賽、演唱會、甚至企業(yè)活動等，也可以利用此功能提供更多定制化創(chuàng)新服務，將會大幅改變消費者體驗與企業(yè)服務模式。

• 除支持廣播音頻，藍牙 LE Audio還具備音質提升與低延遲兩大優(yōu)勢。過去真無線藍牙耳機（TWS）設計上容易受限于尺寸、重量與電池容量等因素，在硬件與音質上難以取得平衡，據藍牙技術聯(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體驗，此外，LE Audio將延遲問題大幅降低70%。因此，在可見的未來，LC3將提供高品質又省電的藍牙音頻編碼標準。

        本方案基于AIROHA LE AUDIO技術，通過AB1571D實現(xiàn)LE Audio Unicast和Broadcast的連接方式，完成LE Audio的功能實現(xiàn)及測試。
        Unicast：LE音頻dongle作為基本音頻配置文件(BAP)的單播客戶端，掃描來自單播服務器的廣告并啟動與單播服務器的連接。
        Broadcast：通過LE dongle傳輸來自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實現(xiàn)，AB1571D為Dongle端，需使用USB進行供電連接并配置好對應跳線，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等方式進行連接，本方案兩塊板分別使用usb和DC5v進行供電，注意按相應方式調整好對應跳線位置。

        2.軟件配置：
        LE Audio體系結構如下圖所示：
 
                                                                         圖片來源：AIROHA原廠資料

      官方SDK內有對應的LE Audio例程，可通過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恢復時打開BT, USB掛起時關閉BT。例如，如果通過USB將加密狗插入筆記本電腦，BT首先會打開，一段時間后，如果筆記本進入睡眠模式，BT會關閉。當一個新的連接被允許時，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config tool配置dongle端和headset端相同的SIRK以保證自動連接。

也可使用Airoha_Windows_UT_APP來進行搜索連接。按軟件UI配置，耳機端雙擊進入配對狀態(tài)，通過上述操作后會自動與dongle進行連接，成功連接后，可以看到此時的le audio stream模式為CIS模式：

此時在電腦端播放音樂后，LE Audio通過cis模式傳輸音頻到耳機端，測試可以通過耳機正常聽到音樂，此模式下無法實現(xiàn)多個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理論上可支持無限數量的音頻接收端。實現(xiàn)BIS連接方式，首先需要切換Dongle工作模式。通過如下AT指令來實現(xiàn)模式轉換：

完成模式轉換后，按照軟件配置，在耳機端分別執(zhí)行三擊操作后，可以發(fā)現(xiàn)測試的兩只headset都已經成功連接到dongle端。播放音樂后，可在任意的headset上成功聽到音樂聲。

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

        LE Audio規(guī)格是藍牙音頻行業(yè)十年來最重要的里程碑，達發(fā)科技憑借數百人研發(fā)團隊累積近十年的技術底蘊，成為全球第一波通過認證的行業(yè)領跑者，并同步支持眾多客戶加速終端產品迭代升級，全新的藍牙低功耗技術將讓消費者與企業(yè)快速享受其帶來的便利性與創(chuàng)新服務。達發(fā)科技推出的AUDIO系列芯片，均支持LE Audio功能的實現(xiàn)，不僅為全球無線音頻市場帶來全新體驗與變革，更提供最佳效能、超低功耗及資源豐富的軟件開發(fā)套件（Software Development Kit，SDK），整合了不同藍牙應用市場所需的全面功能，進一步簡化各類終端之間藍牙連接的研發(fā)設計，幫助客戶加速終端產品上市進程，并創(chuàng)造嶄新流暢的使用者體驗。

?場景應用圖

SIG

?展示板照片

?方案方塊圖

Airoha-Airoha_IoT_SDK_LE_Audio_developers_guide

?核心技術優(yōu)勢

1.高質量的音頻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%，與經典BT3相同的穩(wěn)定性。 3.清晰通話質量: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)網設備的音頻共享。

?方案規(guī)格

1.主處理器最大速率208MHZ，DSP處理器最大速率達416Mhz. 2.完全符合藍牙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信道。 7.最多可同時激活4條ACL鏈路。