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ESP32 藍牙錄音（使用 SPP + I2S） 更多...

#include "BluetoothSerial.h"
#include <driver/i2s.h>

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函式
int16_t	compress_log12 (int16_t sample)
	μ-law 壓縮的自訂 12-bit 版本
uint8_t	compress_log4 (int16_t sample)
	將 16-bit PCM 壓到 4-bit（0~15），作為輔助通道
void	i2sInit ()
	初始化 I2S
void	i2s_adc (void *arg)
	I2S 讀取與壓縮傳輸的背景任務
void	i2sTask (void *pvParameters)
	I2S 主任務（負責啟動與釋放 I2S 驅動）
void	startRecording ()
	開始錄音的控制接口
void	finishRecording ()
	停止錄音的控制接口
void	resetFlags ()
	重置狀態旗標（連線中斷時呼叫）
void	btCallback (esp_spp_cb_event_t event, esp_spp_cb_param_t *param)
	Bluetooth SPP 事件callback.
void	initBT (const char *name="Recorder")
	啟動藍牙並註冊 callback
void	setup ()
	系統初始化

詳細描述

ESP32 藍牙錄音（使用 SPP + I2S）

此程式負責透過經典藍牙（SPP）接收控制指令， 並啟動 / 停止 I2S 音訊擷取任務。

• 裝置名稱：Recorder
• 指令：
  • START → 啟動錄音
  • STOP → 停止錄音
• 音訊格式：16kHz、16bit × 2 聲道（32bit）

定義在 main.cpp 檔.

函式說明文件

compress_log12()

int16_t compress_log12 ( int16_t sample )

inline

μ-law 壓縮的自訂 12-bit 版本

基於 μ-law 曲線 (μ=255) 對 16-bit PCM 進行非線性壓縮， 將輸出範圍限制在 -2047～2047（約 12-bit）。 用於降低傳輸資料量但保留主要動態範圍。

定義在 main.cpp 檔案之第 43 行.

                                              {
    float x = (float)sample / 32768.0f;
 
    float y = copysignf(log1pf(MU * fabsf(x)) / log1pf(MU), x);
 
    int log12 = (int)(y * 2047.0f);
 
    if (log12 > 2047) log12 = 2047;
    if (log12 < -2047) log12 = -2047;
 
    return (int16_t)log12;
}

compress_log4()

uint8_t compress_log4 ( int16_t sample )

inline

將 16-bit PCM 壓到 4-bit（0~15），作為輔助通道

定義在 main.cpp 檔案之第 59 行.

                                             {
    float x = fabsf((float)sample) / 32768.0f;
 
    float y = log1pf(MU * x) / log1pf(MU);
 
    int log4 = (int)(y * 15.0f + 0.5f);
    if (log4 > 15) log4 = 15;
 
    return (uint8_t)log4;
}

i2sInit()

void i2sInit

(

)

初始化 I2S

• channel_format = RIGHT_LEFT（L/R 交錯）
• bits_per_sample = 32（承載 L/R 各 16-bit）

定義在 main.cpp 檔案之第 76 行.

               {
    i2s_config_t i2s_config = {
        .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX),
        .sample_rate = I2S_SAMPLE_RATE,
        .bits_per_sample = i2s_bits_per_sample_t(I2S_SAMPLE_BITS),
        .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT,
        .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
        .intr_alloc_flags = 0,
        .dma_buf_count = 8,
        .dma_buf_len = 64,
        .use_apll = 1
    };
 
    i2s_driver_install(I2S_PORT, &i2s_config, 0, NULL);
 
    const i2s_pin_config_t pin_config = {
        .bck_io_num = I2S_SCK,
        .ws_io_num = I2S_WS,
        .data_out_num = -1,
        .data_in_num = I2S_IN
    };
 
    i2s_set_pin(I2S_PORT, &pin_config);
}

i2s_adc()

void i2s_adc

(

void *

arg

)

I2S 讀取與壓縮傳輸的背景任務

• 以 32-bit word 讀回：兩個 word 構成一個 (L,R) 框
• 取出 L/R 的高 16 位後，分別做 12-bit 與 4-bit 的壓縮封包
• 經 SPP 送出

定義在 main.cpp 檔案之第 108 行.

                        {
    size_t bytes_read;
 
    while (1) {
        i2s_read(I2S_PORT, (void*) i2s_read_buff, I2S_READ_LEN, &bytes_read, portMAX_DELAY);
 
        if (isRecording) {
            int32_t* buffer32 = (int32_t*)i2s_read_buff;
            int samples = bytes_read / sizeof(int32_t);
 
            int j = 0;
            for (int i = 0; i < samples; i+=2) {
                int16_t left  = buffer32[i] >> 16;
                int16_t right = buffer32[i + 1] >> 16;
 
                int16_t left12 = compress_log12(left);
                uint8_t right4 = compress_log4(right);
 
                flash_write_buff[j++] = left12 & 0xFF;
                flash_write_buff[j++] = ((left12 >> 8) & 0x0F) | (right4 << 4);
            }
 
            SerialBT.write((const byte*) flash_write_buff, j);
        } else {
            vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
        }
    }
 
    vTaskDelete(NULL);
}

i2sTask()

void i2sTask

(

void *

pvParameters

)

I2S 主任務（負責啟動與釋放 I2S 驅動）

定義在 main.cpp 檔案之第 140 行.

                                 {
    while (true) {
        if (i2sActive) {
            Serial.println("I2S Initialized!");
            i2sInit();
            xTaskCreate(i2s_adc, "i2s_adc", 2048, NULL, 1, &taskHandler);
            while (i2sActive) {
                vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
            }
            Serial.println("I2S released!");
            i2s_driver_uninstall(I2S_PORT);
            vTaskDelete(taskHandler);
        } else {
            vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
        }
    }
}

startRecording()

void startRecording

(

)

開始錄音的控制接口

定義在 main.cpp 檔案之第 159 行.

                      {
    Serial.println(" *** Recording Start ***");
    digitalWrite(LED, HIGH);
    isRecording = true;
}

finishRecording()

void finishRecording

(

)

停止錄音的控制接口

定義在 main.cpp 檔案之第 166 行.

                       {
    if (!isRecording) return;
 
    Serial.println(" *** Recording End ***");
    digitalWrite(LED, LOW);
    isRecording = false;
}

resetFlags()

void resetFlags

(

)

重置狀態旗標（連線中斷時呼叫）

定義在 main.cpp 檔案之第 175 行.

                  {
    isRecording = false;
    i2sActive = false;
}

btCallback()

void btCallback	(	esp_spp_cb_event_t	event,
		esp_spp_cb_param_t *	param )

Bluetooth SPP 事件callback.

• OPEN：切為 non-discoverable、允許 I2S 任務
• DATA：解析 START/STOP 指令，控制錄音狀態
• CLOSE：恢復 discoverable、重置旗標

定義在 main.cpp 檔案之第 187 行.

                                                                     {
    if (event == ESP_SPP_SRV_OPEN_EVT) {
        Serial.println("Client Connected!");
        esp_bt_gap_set_scan_mode(ESP_BT_CONNECTABLE, ESP_BT_NON_DISCOVERABLE);
        i2sActive = true;
    } 
    else if (event == ESP_SPP_DATA_IND_EVT) {
        Serial.printf("ESP_SPP_DATA_IND_EVT len=%d handle=%d\n", param->data_ind.len, param->data_ind.handle);
 
        if (param->data_ind.len > 0) {
            int dataLen = param->data_ind.len;
            char textArray[dataLen + 1];
            strncpy(textArray, (const char*)param->data_ind.data, dataLen);
            textArray[dataLen] = '\0';
            String textString = textArray;
            textString.trim();
 
            Serial.printf("*** Text String: %s\n", textString.c_str());
 
            if (textString.equals("START")) {
                startRecording();
            }
            else if (textString.equals("STOP")) {
                finishRecording();
            }
        }
    }
    else if (event == ESP_SPP_CLOSE_EVT){
        Serial.println("Client Disconnected!");
        esp_bt_gap_set_scan_mode(ESP_BT_CONNECTABLE, ESP_BT_GENERAL_DISCOVERABLE);
        resetFlags();
    }
}

initBT()

void initBT

(

const char *

name = "Recorder"

)

啟動藍牙並註冊 callback

參數

name	藍牙裝置名稱（預設為 "Recorder"）

定義在 main.cpp 檔案之第 224 行.

                                           {
    if (!SerialBT.begin(name)) {
        Serial.println("An error occurred initializing Bluetooth");
        ESP.restart();
        return;
    }
 
    Serial.printf("Bluetooth Initialized (%s)\n", name);
    SerialBT.register_callback(btCallback);
    Serial.println("======================================================");
    Serial.printf("Device '%s' started, now you can pair it with Bluetooth\n", name);
    Serial.println("======================================================");
}

setup()

void setup

(

)

系統初始化

定義在 main.cpp 檔案之第 239 行.

             {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(LED, OUTPUT);
    digitalWrite(LED, LOW);
 
    i2s_read_buff = (char*) calloc(I2S_READ_LEN, sizeof(char));
    flash_write_buff = (uint8_t*) calloc(I2S_READ_LEN, sizeof(char));
 
    initBT("Recorder");  // 想改藍牙名稱可以改這裡
    xTaskCreate(i2sTask, "I2S Task", 4096, NULL, 1, NULL);
}