CSR8670项目实战：BlueCar蓝牙音频网关

Posted 2022-12-23 NiceBT

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1. 引言

最近接到一个项目，需求是开发一个蓝牙音频网关，用来测试车机上的蓝牙模块的A2DP、HFP功能是否正常。

花了一个星期的时间完成了ADK4.0.0的source app的学习，又花了一星期的时间在CSR8670开发板上调通了原型。

2. 主要功能

BlueCar是一款入门级的蓝牙音频网关。他的主要功能如下：

• 支持music模式（A2DP音频播放）
• 支持voip模式（AGHFP语音双讲）
• 支持一键模式切换
• 支持串口通信
• 支持连接特定蓝牙地址的从设备

系统框图如下：

3. 项目难点

项目软件基于ADK4.0.0的source app，其实现了基于USB通信的语音双讲功能，也可以播放USB源的音频。

在此基础上，项目需要实现如下功能：

• 串口通信
• 本地AUX源A2DP播放
• 本地模拟输入输出的AGHFP双讲
• A2DP播放和AGHFP双讲一键切换
• 连接特定蓝牙地址的设备

3.1. 串口通信

详细步骤请参考我的另一篇博文CSR8670的UART功能的应用笔记。

有一个需要注意的地方，source.mak文件会在使能“wired input”工程配置后将transport口指定成none，这会导致程序运行后找不到uart sink。建议修改source.mak如下：

# Set transport make variable
ifneq (,$(findstring -DANALOGUE_INPUT_DEVICE,$(DEFS)))
#TRANSPORT=none               ===> 屏蔽这句话
else
TRANSPORT=usb_vm
endif

3.2. 本地AUX源A2DP播放

参考官方文档《ADK Audio Source Application User Guide》的章【3.1 Supporting Different Input Source Modes】，烧录source.psr和source_analog.psr即可。

3.3. 本地模拟输入输出的AGHFP双讲

这个功能比较难开发，因为需要打通模拟信号在CSR8670内部的整个音频通路，需要修改VM层，library层和kalimba DSP层的代码。

3.3.1. VM层

VM层代码需修改source.audio.c的audio_aghfp_connect函数，手动设置模拟mic参数，取消USB参数设置：

static void audio_ag_mic_params_init(common_mic_params* mic_params)

    mic_params->mic_a.digital = 0;
    mic_params->mic_a.bias = 1;
    mic_params->mic_a.gain = 15;
    mic_params->mic_a.pre_amp = 1;
    mic_params->mic_a.instance = 0;

    mic_params->mic_b.digital = 0;
    mic_params->mic_b.bias = 1;
    mic_params->mic_b.gain = 15;
    mic_params->mic_b.pre_amp = 1;
    mic_params->mic_b.instance = 0;


void audio_aghfp_connect(Sink sink, bool esco, bool wbs, uint16 size_warp, uint16 *warp)

    uint16 i = 0;
    AudioPluginFeatures features = 0,0,0; /* no stereo or i2s output */
    
    AUDIO_DEBUG(("AUDIO: audio_aghfp_connect\\n"));
    
    /* start audio active timer */
    audio_start_active_timer();
    
    /* remove any A2DP audio */
    audio_a2dp_disconnect_all();

    /* init mic params */
    audio_ag_mic_params_init(&theSource->audio_data.ag_mic_params);

#ifdef USB_AUDIO    
    theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params.mic = NULL;
    theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params.usb = &theSource->audio_data.ag_usb_params;
#else
    theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params.mic = &theSource->audio_data.ag_mic_params;
    theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params.usb = NULL;
    /* features.stereo = 1; */
#endif
    theSource->audio_data.ag_usb_params.usb_source = usb_get_speaker_source(); /* Set the USB Source */
    theSource->audio_data.ag_usb_params.usb_sink = usb_get_mic_sink(); /* Set the USB Sink */
    
	for (i = 0; i < size_warp; i++)
    
        theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params.warp[i] = warp[i];
    

    if (theSource->audio_data.audio_routed == AUDIO_ROUTED_NONE)
                   
        theSource->audio_data.audio_routed = AUDIO_ROUTED_AGHFP;
              
        AudioConnect(audio_aghfp_get_plugin(wbs),
                        sink, 
                        esco ? AUDIO_SINK_ESCO : AUDIO_SINK_SCO,
                        theSource->codec,
                        /*aghfp_gain*/10, 
                        8000,
                        features ,                        /* no stereo or I2S output required */
                        volume_get_mute_mode(),
                        AUDIO_ROUTE_INTERNAL,
                        /*power*/0, 
                        &theSource->audio_data.audio_aghfp_connect_params,

3.3.2. library层

找到C:\\ADK4.0.0\\src\\lib\\csr_ag_audio_plugin\\csr_ag_audio.c文件，修改CsrAgAudioPluginConnect以设置ADC、DAC采样率：

   /* Send warp values to DSP */
   KalimbaSendMessage(MESSAGE_SEND_WARP, CSR_AG_AUDIO->warp[0], CSR_AG_AUDIO->warp[1], CSR_AG_AUDIO->warp[2], CSR_AG_AUDIO->warp[3]);

	
   /* 设置Kalimba DSP的ADC，DAC采样率 */
   KalimbaSendMessage(MESSAGE_SET_DAC_SAMPLE_RATE, CSR_AG_AUDIO->dac_rate/10, 0,0,0);
   
   /* Connect audio */
   ConnectAudio (task, CSR_AG_AUDIO->stereo) ;
   SetAudioBusy(NULL);

修改ConnectAudio函数以支持双通道DAC输出：

/* Connect Ports to DSP */
r2 = (bool) StreamConnect(StreamKalimbaSource(DSP_TO_DAC_L_PORT),speaker_snk);   /* DSP->DAC */

/* 初始化右通道DAC */
spkr_sink_b = StreamAudiosink(AUDIO_HARDWARE_CODEC, AUDIO_INSTANCE_0, AUDIO_CHANNEL_B);
PanicFalse(SinkConfigure(spkr_sink_b, STREAM_CODEC_OUTPUT_RATE, CSR_AG_AUDIO->dac_rate));
SinkSynchronise(speaker_snk,spkr_sink_b);
r3 = (bool) StreamConnect(StreamKalimbaSource(DSP_TO_DAC_R_PORT),spkr_sink_b);   /* DSP->DAC */

/* 设置硬件DAC增益到最大 */
PanicFalse( SinkConfigure(speaker_snk, STREAM_CODEC_OUTPUT_GAIN, 15) );
PanicFalse( SinkConfigure(spkr_sink_b, STREAM_CODEC_OUTPUT_GAIN, 15) );

3.3.3. Kalimba DSP层

打开C:\\ADK4.0.0\\kalimba\\apps\\one_mic_example_bluecar\\usb_dongle_48_to_8k_stereo.xip文件，修改工程配置如下：

   <property key="defines" >uses_48_to_8kHz,DEBUG_LATE_WRITE</property>
   <property key="hardware" >0</property>
   <property key="libs" >core,frame_sync,cbops_multirate,sbc_wbs, plc100,math,cvc_modules,cvc_system,spi_comm</property>

在去掉了宏定义USB_DONGLE，STEREO_USB_INPUT后，编译出来的kalimba DSP烧录文件支持模拟输入输出。在编译过程中会提示不能识别某些函数名称，此时需添加cvc_modules，cvc_system，spi_comm这三个库文件，因为HFP里面用到了cvc库里的一些模块。

3.4. A2DP播放和AGHFP双讲一键切换

Source app支持music模式和voip模式，正好对应了A2DP播放和AGHFP双讲这两个功能。Source app也提供了audio_switch_voip_music_mode函数以支持在这两个模式间切换。这里需要注意的是，在切换之前一定要先挂起当前所有连接，否则会在从voip模式切换到music模式时系统崩溃。示例代码如下：

/* 挂起aghfp音频 */
aghfp_suspend_all_audio();    

/* 挂起a2dp音频 */
a2dp_suspend_all_audio();

/* 切换模式 */
if (data[1] == AUDIO_VOIP_MODE)

    audio_switch_voip_music_mode(AUDIO_VOIP_MODE);

else

    audio_switch_voip_music_mode(AUDIO_MUSIC_MODE);

3.5. 连接特定蓝牙地址的设备

Source app支持开机后直连特定蓝牙地址的设备，但不支持运行时动态修改。其实我们只需要将开机时直连的地址强制覆盖即可。参考代码如下：

/* 保存串口接收到的MAC地址 */
addr.nap = (((uint16_t)data[1]) << 8)|((uint16_t)data[2]);
addr.uap = data[3];
addr.lap = (((uint32_t)data[4]) << 16)|(((uint32_t)data[5]) << 8)|((uint32_t)data[6]);

UART_DEBUG(("UART: Page nap[%x], uap[%x], lap[%lx]\\n", addr.nap, addr.uap, addr.lap));        

/* 更新开机直连的目标设备地址 */
theSource->ps_config->bdaddr_remote_device = addr;
connection_mgr_set_remote_device(&addr);

/* 串口反馈消息 */
uart_send_msg(BLUECAR_UART_CMD_ID_HOST_COMMAND_EXTEND, data, 7);

在设置地址成功后，令CSR8670进入page状态，即可与指定蓝牙地址设备建立连接。

4. 总结

蓝牙音频网关项目一个深度开发Source app的成功案例。需要深刻理解CSR8670软硬件的运作机理，并能灵活运用并修改VM、library、kalimba DSP的源码。

BlueCar蓝牙音频网关的应用场景十分广阔，可以简单升级成蓝牙对讲机、车咪等实用产品。