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无线音频控制系统技术文档

一、概述​

本系统为无线音频传输与控制系统，主要包含 TX（发送端） 和 RX（接收端）。

  • TX端：采集音频（MIC/I2S/USB），处理音频数据并通过无线协议发送，同时发送控制状态字（1字节）。
  • RX端：接收音频包和控制状态字，解析控制命令，触发对应功能（LED、音效、噪声控制等）。

控制状态通过 1 字节命令字传输，其中：

  • 高 4 位：同步码 INFO_BIT_SYNC（0xA0），保证 RX 能正确解析
  • 低 4 位：功能位（如 INFO_BIT_BLUENS），表示各功能开关状态

二、关键宏与变量​

1. 功能位宏​

#define INFO_BIT_BLUENS 1   // 蓝牙噪声消除
//#define INFO_BIT_BATLOW 2 // 其他功能位，可扩展
#define INFO_BIT_MASK 0x0F  // 低4位为功能位
#define INFO_BIT_SYNC 0xA0  // 高4位同步码

2. 状态字变量​

uint8_t InfoBits = INFO_BIT_SYNC;  // 1字节状态字：高4位同步码，低4位功能位

3. 操作接口​

uint8_t InfoGet(void) { return InfoBits; }  // 获取当前状态字
  • InfoBitsSet(bit)：设置对应功能位
  • InfoBitsClear(bit)：清除对应功能位

三、TX端控制状态流程​

  1. 事件触发

系统事件或按键触发：

case MSG_EFFECT_DENOISE:
    InfoBitsSet(INFO_BIT_BLUENS);  // 设置功能位
    LedStateSet();                  // LED 状态更新
    break;
  1. 状态获取
uint8_t state = InfoGet(); // 返回 InfoBits
  1. 音频包构建与发送

在 audio_process() 中，每个音频包发送时，状态字随音频数据一起打包：

#ifdef KEY_REMOTE
    audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, InfoGet());
#else
    audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, 0xFF); // 没有遥控状态时填充默认值
#endif
  • 说明：每个音频包都携带最新的状态字，保证 RX 端能实时更新功能状态。

四、RX端控制状态解析​

接收端通过 cmd_process() 解析状态字：

if((RemoteMsg & (~INFO_BIT_MASK)) == INFO_BIT_SYNC)  // 校验同步码
{
    if(RemoteMsg & INFO_BIT_BLUENS)
        InfoBitsSet(INFO_BIT_BLUENS);  // 启用对应功能
    else
        InfoBitsClear(INFO_BIT_BLUENS); // 关闭功能
}
  • 高 4 位同步码校验通过后，低 4 位表示功能状态
  • RX 内部状态变量 InfoBits 被更新
  • 功能触发（如 LED 指示、音效处理）根据状态执行

五、音频处理流程 (audio_process())​

1. 核心功能​

  • MIC/I2S/USB音频采集
  • 音频效果处理（可选）
  • 单声道 → 双声道转换
  • 音频打包、SBC 编码
  • 与控制状态字一起通过无线发送

2. 主要步骤​

void audio_process(void)
{
    // 计算抖动
#ifdef AUDIO_WIRELESS_SYNC_EN
    if(AudioInSyncFrames <= AUDIOIN_SYNC_COUNT && AudioInSyncOffset > AUDIOIN_SYNC_JITTER)
        Jitter = AudioInSyncOffset * 2 / 3;
#endif

    // 判断是否有足够音频帧
#ifdef CODEC_DMAHALF_MODE
    if(AudioADC1_DataLenGet_DMA_HALF() >= frame_size + Jitter && source_mic && sink_wireless_out)
#else
    if(AudioADC1_DataLenGet() >= frame_size + Jitter && source_mic && sink_wireless_out)
#endif
    {
        // 清理音频缓冲区
        PT_BUF_CLEAR(source_mic, PT_NET_FRAME(source_mic) * 4);
        PT_BUF_CLEAR(source_usb_in, PT_NET_FRAME(source_usb_in) * 4);
        PT_BUF_CLEAR(source_i2s_in, PT_NET_FRAME(source_i2s_in) * 4);

        // MIC采集数据
#ifdef CODEC_DMAHALF_MODE
        AudioADC1_DataGet_DMA_HALF(source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);
#else
        AudioADC1_DataGet(source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);
#endif

        // 单声道转双声道
        upmix_1to2_apply(source_mic, source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);

        // USB / I2S音频处理（可选）
        UsbAudioSpeakerDataGet(source_usb_in, frame_size);

        // 提示音混音处理（可选）
        AudioRemindMixData(source_remind, frame_size);

        // 音效处理或直接无线透传
        AudioWirelessBypassProcess(...);

        // SBC 编码并发送，每个音频包附带 InfoBits 状态字
#ifdef KEY_REMOTE
        audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, InfoGet());
#else
        audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, 0xFF);
#endif
    }
}

六、状态字周期发送机制​

  • TX端：每个音频包都包含 InfoBits
  • RX端：每次解析音频包，更新功能状态
  • 保证状态实时性：无需额外指令，只需修改 InfoBits

七、功能位设计原则​

  1. 可扩展性：低 4 位用于功能状态，未来可增加更多功能
  2. 同步性：高 4 位固定同步码 INFO_BIT_SYNC，防止误解析
  3. 单字节传输：符合无线传输带宽限制
  4. 软件控制：通过 InfoBitsSet() / InfoBitsClear() 修改状态

八、TX → RX 控制状态流程图​

┌─────────────┐
│  TX端事件/按键 │
│  SystemEventProcess() │
└───────┬─────┘
        │
        ▼
┌─────────────┐
│ InfoBitsSet/ │
│ InfoBitsClear│
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│   InfoGet()  │
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│ audio_PackBuild() │
│ SBC数据 + InfoBits │
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│  无线发送音频包  │
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│ RX端接收音频包 │
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│ 校验同步码 InfoBits & 0xF0 │
│ 解析低4位功能状态 │
└───────┬─────┘
        ▼
┌─────────────┐
│  RX端功能触发 │
│ LED / 音效 / 蓝牙噪声控制 │
└─────────────┘

九、总结​

  1. InfoBits 是 TX → RX 功能状态的载体
  2. InfoGet() 提供接口获取状态字
  3. 每个音频包都携带状态字，保证 RX 实时更新
  4. 宏定义功能位便于扩展，保证代码可维护性
  5. 系统设计简单、高效、低带宽，占用无线传输资源少

这份文档可以作为开发和维护无线音频控制系统的技术说明书，涵盖了：

  • 代码结构
  • 控制状态字设计
  • 音频处理流程
  • TX → RX 状态传输机制
  • 可扩展设计原则
/******************** TX 端音频处理主流程 ****************************/
void audio_process(void)
{
    uint32_t CycCnt_Start;      // 记录本帧处理起始 CPU cycle，用于 MCPS 统计
    uint16_t Jitter = 0;        // 音频同步抖动补偿采样数
//  static unsigned char send_audio_cnt = 1; // 音频子包计数（通常为静态）

/* ===================== 音频同步抖动计算 ===================== */
#ifdef AUDIO_WIRELESS_SYNC_EN
    // 当无线音频同步启用，并且同步帧数在允许范围内
    // 同时检测到输入采样偏移，且偏移超过抖动阈值
    if ((AudioInSyncFrames <= AUDIOIN_SYNC_COUNT) &&
        (AudioInSyncOffset != 0) &&
        (AudioInSyncOffset > AUDIOIN_SYNC_JITTER))
    {
        // 使用 2/3 偏移量作为丢样值，避免一次性修正过猛
        Jitter = AudioInSyncOffset * 2 / 3;
    }
#endif

/* ===================== 判断是否具备一帧处理条件 ===================== */
#ifdef CODEC_DMAHALF_MODE
    // DMA half 模式下，检查 ADC half buffer 中的数据量
    if ((AudioADC1_DataLenGet_DMA_HALF() >= frame_size + Jitter)
#else
    // 普通模式下，检查 ADC buffer 中的数据量
    if ((AudioADC1_DataLenGet() >= frame_size + Jitter)
#endif
        && source_mic               // 麦克风源存在
        && sink_wireless_out)       // 无线输出通道存在
    {
        uint32_t sbc_len = 0;       // SBC 编码输出长度
        // 记录当前 CPU cycle，用于统计本帧耗时
        CycCnt_Start = __nds32__mfsr(NDS32_SR_PFMC0);

#ifdef CFG_FUNC_I2S_IN_DELAY_LOCK_EN
        // 记录 ADC / I2S 采样数，用于后续时钟漂移校正
        ADCSamples = AudioADC1_DataLenGet_DMA_HALF();
        I2SDMASamples = I2SDMADataLenGet();
        // I2S 与 ADC 采样率不同，进行比例换算
        I2SDMASamples = I2SDMASamples * 441 / 480;
        I2SSamples = I2SDateLenGet();
#endif

/* ===================== 清空各音频源 Buffer（防残留干扰） ===================== */
#ifdef CFG_FUNC_AUDIO_EFFECT_EN
        // 开启音效时，清空音效源缓冲
        AudioEffectFlowSourceClear();
#else
        // 未开启音效时，清空各音频输入通道
        PT_BUF_CLEAR(source_remind,   PT_NET_FRAME(source_remind) * 4);
        PT_BUF_CLEAR(source_mic,      PT_NET_FRAME(source_mic) * 4);
        PT_BUF_CLEAR(source_usb_in,   PT_NET_FRAME(source_usb_in) * 4);
        PT_BUF_CLEAR(source_i2s_in,   PT_NET_FRAME(source_i2s_in) * 4);
#endif

/* ===================== 同步抖动处理（丢弃多余采样） ===================== */
#ifdef AUDIO_WIRELESS_SYNC_EN
        if (Jitter)
        {
#ifdef CODEC_DMAHALF_MODE
            // 丢弃 Jitter 个 ADC 采样，用于时钟同步
            AudioADC1_DataGet_DMA_HALF(MICInPcmBuf, Jitter);
#else
            AudioADC1_DataGet(MICInPcmBuf, Jitter);
#endif
        }
        // 同步偏移已处理，清零
        AudioInSyncOffset = 0;
#endif

/* ===================== 获取麦克风音频数据 ===================== */
#ifdef CODEC_DMAHALF_MODE
        // 从 ADC 取一帧 PCM 数据（单声道）
        AudioADC1_DataGet_DMA_HALF(source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);
#else
        AudioADC1_DataGet(source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);
#endif
        // 记录本帧输入采样数
        get_inram_audiolen = frame_size - ADC_DeleteSample;

/* ===================== 正弦波测试信号（调试用） ===================== */
#ifdef AUDIO_SINE_TEST_EN
        for (int i = 0; i < frame_size; i++)
        {
            source_mic[i] = SineMono[FrameOffset++ % TEST_PERIOD] / 2;
        }
#endif

/* ===================== 单声道 → 双声道 ===================== */
        // 麦克风输入为单声道，后续处理统一使用双声道
        upmix_1to2_apply(source_mic, source_mic, frame_size - ADC_DeleteSample);

/* ===================== I2S 音频输入 ===================== */
#ifdef AUDIO_SOURCE_I2SIN
        if (source_i2s_in && IS_PT_WIRELESSOUT_NET(source_i2s_in))
        {
            I2SInDateGet(source_i2s_in, frame_size);
        }
#endif

/* ===================== ADC / I2S 同步删除采样 ===================== */
        if (ADC_DeleteSample)
        {
            ADC_DeleteSample = 0;
#ifdef CFG_FUNC_I2S_IN_DELAY_LOCK_EN
            if (I2S_DeleteSample)
            {
                // 删除 I2S 对应采样，保持多路同步
                I2SDMADataProcess(I2S_DeleteSample);
                memset(source_i2s_in, 0, frame_size * 4);
                I2S_DeleteSample = 0;
            }
#endif
#if defined(WIRELESS_TURNKEY5_3)
            // 某些方案下直接静音一帧
            memset(source_mic, 0, frame_size * 4);
#else
            return; // 不支持时直接退出本帧
#endif
        }

/* ===================== I2S / ADC 延迟锁定算法 ===================== */
#ifdef CFG_FUNC_I2S_IN_DELAY_LOCK_EN
        {
            static int32_t SampleSTotal = 0;
            static int32_t Cnt = 0;

            Cnt++;
            // 计算 I2S 与 ADC 采样差
            SampleSTotal += I2SSamples + I2SDMASamples - ADCSamples;

            if (Cnt == 4)
            {
                SampleSTotal /= Cnt;
                Cnt = 0;

                // 根据偏差决定输入微调方向
                if (SampleSTotal >= 81)
                    in_adjust = -1;
                else if (SampleSTotal <= 79)
                    in_adjust = 1;

                SampleSTotal = 0;
            }
        }
#endif

/* ===================== USB Audio 输入处理 ===================== */
#ifdef AUDIO_SOURCE_USB_AUDIO_IN_EN
        // USB Speaker → 无线发送
        if (source_usb_in && IS_PT_WIRELESSOUT_NET(source_usb_in))
        {
            UsbAudioSpeakProcess();

            if ((UsbAudioSpeakerDataLenGet() > frame_size) &&
                UsbSpeakerStateGet())
            {
                // 取一帧 USB PCM 数据
                UsbAudioSpeakerDataGet(source_usb_in, frame_size);

                // 音量渐变处理
                ...
            }
            UsbAudioSpeakProcess();
        }
#endif

/* ===================== 提示音混音 ===================== */
#ifdef REMIND_EN
        if (source_remind)
        {
            AudioRemindMixData(source_remind, frame_size);
            // 单声道 → 双声道
            for (int i = frame_size; i > 0; i--)
            {
                source_remind[2*(i-1)]   = source_remind[i-1];
                source_remind[2*i-1]     = source_remind[i-1];
            }
            // 提示音音量控制
            Audio_gain_control(...);
        }
#endif

/* ===================== 音效 / 混音 ===================== */
#ifdef CFG_FUNC_AUDIO_EFFECT_EN
        // 双声道音效处理
        roboeffect_apply(context_memory);
#else
        // 多路音频直通混音，输出到无线 / DAC / USB / I2S
        AudioWirelessBypassProcess(
            source_mic, source_usb_in, source_i2s_in, source_remind,
            sink_dac, sink_usb_out, sink_wireless_out, sink_i2s_out,
            frame_size);
#endif

/* ===================== 编码前声道处理 ===================== */
        if (ENCODE_CH == 1)
        {
            // 编码为单声道时，双声道下混
            downmix_2to1_apply(sink_wireless_out, sink_wireless_out, frame_size);
        }

/* ===================== SBC 编码 ===================== */
        if (device1.ConStatus != CONNECT_NONE)
        {
            wireless_sbc_encoder_aplly(
                &sbc_enc,
                sink_wireless_out,
                &sbc_buf_out[SBC_ENC_LEN_PER_FREME * (send_audio_cnt - 1)],
                &sbc_len);

/* ===================== 音频包构建 + 无线发送 ===================== */
            if (((send_audio_cnt % RFPACK_NAUDIO) == 0) &&
                (Wireless_TransSpaceLen() > RFAUDIO_TRANS_LEN))
            {
                send_audio_cnt = 1;

#ifdef KEY_REMOTE
                // 音频包中附带 1 字节控制信息（TX → RX）
                audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, InfoGet());
#else
                audio_PackBuild(sbc_buf_out, sbcCnt, 0xFF);
#endif
                // 写入无线发送 FIFO
                Wireless_TransBufWrite(&sbc_buf_out[CRC_PACKSUB],
                                       RFAUDIO_TRANS_LEN);
                get_inram_audiolen = 0;
            }
            else
            {
                send_audio_cnt++;
            }
            sbcCnt++;
        }

/* ===================== 本地音频输出 ===================== */
#ifndef PACKET_AUDIO_CH_BACKWARD
#ifdef DAC0_EN
        if (sink_dac && IS_PT_WIRELESSOUT_NET(sink_dac))
        {
            downmix_2to1_apply(sink_dac, sink_dac, frame_size);
            AudioDAC0_DataSet(sink_dac, frame_size);
        }
#endif
#endif

/* ===================== 性能统计 ===================== */
        LastEncodeCyc = __nds32__mfsr(NDS32_SR_PFMC0) - CycCnt_Start;
        CycCnt = LastEncodeCyc;
    }

/* ===================== MCPS 调试统计 ===================== */
#ifdef DEBUG_LOG_AUDIO_MCPS_EN
    uint16_t McpsVal = CycCnt * (SAMPLE_RATE / frame_size) / 1000000 + 30;
    if (McpsVal > McpsMax)
    {
        McpsMax = McpsVal;
        DBG("AudioMax:%d M\n", McpsVal);
    }
#endif
}

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