基于MM32F0163D7P的USB Audio Class(UAC)音频设备

1TinyUSB(UAC)音频简介

UAC是USB Audio Class的缩写，USB音频类，一个像USB这样的通用数据接口，可以有很多种实现数字音频数据传输的方式。不同的开发者可以根据自己的喜好和需求，定义任意的控制方式，传输模式，音频格式等等参数。

在上一节我们在MM32F0163D7P 平台上成功的移植了TinyUSB，基于这个平台，今天我们来实现一个 uac2_headset 音频设备，这个设备支持基础的录音和放音功能，如果要支持音量调节/静音功能，还需要再添加一个 HID 变成复合设备。

2快速移植一个UAC+HID复合设备

按照前面两篇文章，我们可以快速的移植出一个基于TinyUSB的UAC+HID复合设备，主要的代码片段如下：

/*-------------MAIN-------------*/
intmain(void)
{
USB_DeviceClockInit();//board_init();

CONSOLE_Init(460800);//enableprintfdebug

//initdevicestackonconfiguredroothubport
tud_init(BOARD_TUD_RHPORT);

TU_LOG1("UACHeadset&HIDrunning
");//CFG_TUSB_DEBUGfordebugging#ifCFG_TUSB_DEBUG
//0:nodebug
//1:printerror
//2:printwarning
//3:printinfo

while(1)
{
tud_task();//TinyUSBdevicetask
audio_task();
hid_task();
}

return0;
}

#defineEPNUM_AUDIO_IN0x01
#defineEPNUM_AUDIO_OUT0x01

#defineEPNUM_HID0x03


uint8_tconstdesc_configuration[]=
{
//Interfacecount,stringindex,totallength,attribute,powerinmA
TUD_CONFIG_DESCRIPTOR(1,ITF_NUM_TOTAL,0,CONFIG_TOTAL_LEN,TUSB_DESC_CONFIG_ATT_REMOTE_WAKEUP,100),

//Interfacenumber,stringindex,EPOut&EPInaddress,EPsize
TUD_AUDIO_HEADSET_STEREO_DESCRIPTOR(2,EPNUM_AUDIO_OUT,EPNUM_AUDIO_IN|0x80),

//Interfacenumber,stringindex,protocol,reportdescriptorlen,EPOut&Inaddress,size&pollinginterval
TUD_HID_INOUT_DESCRIPTOR(ITF_NUM_HID,6,HID_ITF_PROTOCOL_NONE,sizeof(desc_hid_report),EPNUM_HID,0x80|EPNUM_HID,CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE,10),

};

//--------------------------------------------------------------------+
//StringDescriptors
//--------------------------------------------------------------------+

//arrayofpointertostringdescriptors
charconst*string_desc_arr[]=
{
(constchar[]){0x09,0x04},//0:issupportedlanguageisEnglish(0x0409)
"TinyUSB",//1:Manufacturer
"TinyUSBheadset",//2:Product
"000001",//3:Serials,shouldusechipID
"TinyUSBSpeakers",//4:AudioInterface
"TinyUSBMicrophone",//5:AudioInterface
"TinyUSBHID",//6:HIDInterface
};

图1 枚举过程

图2 枚举设备

工程文件树：

1.TinyUSB_UAC_HID

2. │

3. ├─USER

4. │ main.c

5. │ usb_descriptors.c

6. │ usb_dcd_port.c

7. │

8. └─TinyUSB

9.

10. tusb.c

11. audio_device.c

12. tud_fifo.c

13. usbd.c

14. usb_control.c

15. hid_device.c

3耳机设备设置修改音量

在耳机属性里面可以操作修改音量大小，同时通过抓包工具可以抓到主机下发的SET CUR命令。

图3 设置音量

4耳机设备设置修改采样频率和位深度

在耳机属性高级里面默认格式可以看到下拉框有两种格式，一个是2通道 16位48000Hz，另外一个是2通道 24位 48000Hz，播放声音下发ISOC包的时候根据这个选择传输。

图4 设置采样频率和位深度

通过设置，下位机可以在播放或者录音时处理不同的采样频率和位深度。样例中全局变量current_resolution是位深度，current_sample_rate是采样频率。

5音频数据的收发处理

播放时ISOC下发的数据包缓存在spk_buf里面。

录用时麦克风的声音采样数据写入mic_buf，通过ISOC同步上传到电脑端。（例程是将播放的数据包处理后通过接口又返回电脑端，由tud_audio_write((uint8_t *)mic_buf, (uint16_t) (spk_data_size / 2))实现）

//--------------------------------------------------------------------+
//AUDIOTask
//--------------------------------------------------------------------+

voidaudio_task(void)
{
//Whennewdataarrived,copydatafromspeakerbuffer,tomicrophonebuffer
//andsenditover
//Onlysupportspeaker&headphonebothhavethesameresolution
//Ifoneis16bitanotheris24bitbecareofLOUDnoise!
if(spk_data_size)
{
if(current_resolution==16)
{
int16_t*src=(int16_t*)spk_buf;
int16_t*limit=(int16_t*)spk_buf+spk_data_size/2;
int16_t*dst=(int16_t*)mic_buf;
while(src< limit)
      {
        // Combine two channels into one
        int32_t left = *src++;
        int32_t right = *src++;
        *dst++ = (int16_t) ((left >>1)+(right>>1));
}
memset(mic_buf,0xCC,sizeof(mic_buf));//mm32testcode
tud_audio_write((uint8_t*)mic_buf,(uint16_t)(spk_data_size/2));
spk_data_size=0;
}
elseif(current_resolution==24)
{
int32_t*src=spk_buf;
int32_t*limit=spk_buf+spk_data_size/4;
int32_t*dst=mic_buf;
while(src< limit)
      {
        // Combine two channels into one
        int32_t left = *src++;
        int32_t right = *src++;
        *dst++ = (int32_t) ((uint32_t) ((left >>1)+(right>>1))&0xffffff00ul);
}
tud_audio_write((uint8_t*)mic_buf,(uint16_t)(spk_data_size/2));
spk_data_size=0;
}
}
}

6功能验证测试

将uac2_headset 音频设备插入PC，在计算机管理->设备管理器->音频输入和输出里面出现耳机和麦克风两个TinyUSB headset设备证明枚举成功。

图5 设备管理器音频设备

电脑端播放音乐使用抓包工具抓到ISOC的数据包：

图6 ISOC数据包

审核编辑：汤梓红