X-CUBE-USB-AUDIO 资料篇③——USB音频流概述

文章目录

• 一、USB协议概述
• 二、USB音频功能描述

• 对于音频播放
• 对于音频录制

• 三、USB描述符
• 四、涉及的硬件

本章概述了USB Audio Class 1.0标准，作为开发X-CUBE-USB-Audio扩展包的参考。

一、USB协议概述

USB通信协议为设备和主机（如PC）之间可靠、快速的数据传输提供了规范。

该协议定义了四种类型的数据传输（批量、中断、控制和同步）。

USB设备类采用适合特定应用程序和系统需要的传输类型。USB规范将具有类似功能的设备分组为设备类。

USB音频类使用同步传输类型在USB链路上传输音频。音频类中定义了三个接口：

• 音频控制（AC）接口
• 零个或多个音频流（AS）接口
• 零个或多个MIDI流（MS）接口（用于MIDI设备）。

USB音频类有两个不兼容的版本：

• USB Audio Class 1.0
• USB Audio Class 2.0

本用户手册的内容适用于支持音频类规范1.0的Windows®（7、8和10）和macOS®（a）。

二、USB音频功能描述

UAC 1.0及更高版本定义了音频功能。为了方便地表示音频函数的拓扑和操纵其物理属性，定义了两种类型的通用实体：单元和终端。

音频功能位于设备类层次结构中的接口级别。它由许多接口组成，这些接口将相关管道分组，共同实现音频功能的接口。音频接口类将所有可以与USB兼容音频数据流交互的函数分组。

X-CUBE-USB-audio包的USB音频流功能如下图所示。

X-CUBE-USB-AUDIO旨在支持：

• USB回放设备。
• USB记录设备。
• USB播放和记录设备。

对于音频播放

PC（USB主机）会将STM32板识别为USB扬声器。

1. PC通过USB将音频样本发送到电路板。
2. STM32 MCU通过I2C配置音频编解码器，并通过I2S传输音频样本。
3. 编解码器连接到模拟扬声器。

音频播放功能由以下部分组成：

• 输入终端：USB输入，代表USB输出等时端点，主机在此发送音频样本。当激活反馈同步时，需要额外的同步端点。
• 输出终端：扬声器，将数据发送至编解码器。
• 功能单元：提供静音/取消静音和音量变化控制。

对于音频录制

PC会将STM32板识别为USB麦克风。

1. MEMS话筒将声音捕捉为PDM样本。
2. STM32将PDM样本转换为PCM格式，
3. 并通过USB将其传输至PC（USB主机）。

音频录制功能由以下部分组成：

• 输入终端：麦克风，用于捕获和提供音频样本。
• 输出终端：USB输出，通过该输出，STM32通过同步端点发送数据。
• 功能单元：提供静音/取消静音和音量变化控制。

实现USB音频功能的终端和单元如下图所示。

三、USB描述符

用于支持此类拓扑的描述符如下图所示。

除了设备描述符和配置描述外，还定义了三个接口：

1. 音频控制接口：包含所用终端和单元的说明。
2. 用于播放的音频流接口，具有两种可选设置：
   a. 零带宽备用设置：播放未运行时设置。
   b. 备用设置1：设置为开始播放。它定义了用完的端点和同步端点。它提供支持的格式频率和样本分辨率。
3. 用于录制的音频流接口，具有两种可选设置：
   a. 零带宽备用设置：录制关闭时设置。
   b. 备用设置1：设置为开始录制。它定义了端点中使用的。它提供支持的格式频率和样本分辨率。

蓝色轮廓描述符用于播放，棕色轮廓描述符用于录制。

四、涉及的硬件