基於意法半導體STM32WB5MMGH6TR超低功耗藍牙模塊全雙工音頻流傳輸解決方案

意法半導體SL-CNWLC01104V1解決方案提供雙向無線音頻通信,具有高質量的音頻和極低的功耗,非常適合智能家庭和行業應用,如音頻娛樂和遊戲、無線揚聲器、PC外圍設備耳機,可穿戴設備,用於從智慧型手機播放音樂,以及語音控制電視遙控器。

語音處理鏈從MP34DT06J數字MEMS話筒開始,該話筒將輸入音頻轉換為脈衝密度調製(PDM)格式。帶有嵌入式Bluetooth®低能量認證收發器的極低功耗STM32WB系列MCU繼續以Opus格式進一步轉換和壓縮數字音頻信號,然後將無線可編解碼數據包發送到同一系統進行解碼,並隨後通過USB音頻輸出接口進行流式傳輸。

該解決方案用於通過藍牙® 5.0 全雙工傳輸 Opus 格式音頻流,需要設置兩個具有相同硬體的節點,其中包括 STM32WB5MM-DK 探索板(帶有 STM32WB5M 模塊的開發板)。 一個節點配置為中心節點,另一個節點配置為外圍節點,每個節點都可以同時充當發送器和接收器。

一旦將帶有必要硬體驅動程序和編碼軟體的 FP-AUD-BVLINKWB1 STM32Cube 功能包加載到 Nucleo-64 開發板微控制器上並正確配置節點,Tx 側數字 MEMS 麥克風采集的音頻就會被壓縮並通過 與 Rx 側的無線配對,接收到的音頻被解壓縮並通過配置為音頻輸出接口的 USB 發送。

STM32WB5MM-DK Discovery 套件設計為基於 Arm® Cortex®-M4 和 Arm® Cortex®-M0+ 內核的 STMicroelectronics STM32W5MMG 模塊的完整演示和開發平台。STM32 設備是一款多協議無線超低功耗設備,嵌入了功能強大的超低功耗無線電,符合藍牙®低功耗 (BLE) SIG 規範 v5.2 和 IEEE 802.15.4-2011。

Discovery 套件的硬體功能可供用戶開發其應用程序:音頻、USB、用戶按鈕和藍牙® 低功耗。 擴展連接器可以輕鬆連接用於特定應用的 ARDUINO® 板。板上集成了 ST-LINK/V2-1,作為 STM32 MCU 和 USB 虛擬 COM 埠橋的嵌入式在線調試器和編程器。



FP-AUD-BVLINKWB1 是一個 STM32Cube 功能包,可使用先進的 Opus 壓縮算法通過 BLE 執行全雙工語音流或立體聲音樂流。

該應用程序在連接到 X-NUCLEO-CCA02M2 的 P-NUCLEO-WB55 或 STM32WB5MM-DK 上運行,包括用於 BLE 和數字 MEMS 麥克風的驅動程序和中間件。 它還包括完整的 Opus 音頻編解碼器 (v 1.3) 作為第三方中間件,用於在兩個 STM32WB 之間執行雙向和同步音頻流。 

外設模塊還可以以全雙工模式(16 kHz 的雙向音頻)與運行 STBLESensor 應用程序的移動設備進行通信,或從同一應用程序接收 48 kHz 的立體聲音樂。 例如,該軟體與 STM32WB 和 ST 器件的建議組合可用於開發用於智能家居或可穿戴應用的無線音頻通信系統。 Opus 算法提供了即使在低比特率下也能實現高音頻質量的靈活性,並且 STM32WB 具有低功耗功能,允許開發具有極低功耗的應用程序。

原廠相關網頁

SL-CNWLC01104V1 - Streaming full-duplex audio over Bluetooth Low Energy - STMicroelectronics

開發板文檔工具軟體等:

FP-AUD-BVLINKWB1 - STM32Cube function pack for STM32WB MCU featuring full-duplex audio streaming over Bluetooth 5.0 using Opus codec - STMicroelectronics

 STM32WB5MM-DK - Discovery kit with STM32WB5MMG MCU - STMicroelectronics

►場景應用圖

意法半導體

►展示板照片

意法半導體

►方案方塊圖

意法半導體

►核心技術優勢

1、STM32WB55VGY 超低功耗雙核Arm Cortex-M4 MCU 64 MHz,Cortex-M0+32MHz,帶1兆字節閃存,藍牙LE 5.2,802.15.4,Zigbee,線程,USB,LCD,AES-256 2、該微控制器簡化了與DSP指令集的雙向通信,以實現快速音頻信號處理和嵌入式RF無線電(兼容Bluetooth®Low Energy v5.0),該體系結構專門設計用於最低功耗。 3、MP34DT06J-MEMS 立體聲數字話筒,這種極低功耗的麥克風輸出高質量、低噪聲的數字音頻信號,可通過合適的有線或無線協議(如Bluetooth®低能)進行快速轉換和傳輸。 4、易於實施、成本低且高度緊湊的全雙工通信解決方案 5、Bluetooth®低能耗SIG規範v5.0兼容 6、用於高效語音音頻編碼的OPUS格式 7、功耗極低,非常適合便攜式電池供電應用

►方案規格

1、STM32WB5MMG 超低功耗認證 2.4GHz 無線模塊 2、支持藍牙®規範 v5.0 和 IEEE 802.15.4-2011 PHY 和 MAC 的 2.4 GHz RF 收發器 3、用於實時無線電層的專用 Arm® 32 位 Cortex® M0+ CPU 4、用於 SMA 連接器的集成 PCB 天線或封裝 5、CR2032電池板載插座 6、支持多種集成開發環境 (IDE),包括 IAR™、Keil®、基於 GCC 的 IDE、Arm® Mbed™ 7、2 個 MP34DT06J 數字 MEMS 麥克風 8、使用 Opus 編解碼器通過低功耗藍牙® 實現全雙工通信的固件 9、BlueVoiceOPUS 定製的 BLE 音頻配置文件,包括用於利用高級 Opus 功能的 API(提供源代碼) 10、第三方Opus v1.3(可從https://www.opus-codec.org下載)中間件 11、數字音頻信號採集與處理 12、通過 USB 播放音頻輸出 13、適用於 STM32WB5MM-DK 的示例實現

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