ESP32-audioI2S项目：实现蓝牙A2DP源与I2S音频数据同步输出

2026-02-04 04:25:45作者：伍霜盼Ellen

概述

在ESP32音频开发中，同时实现蓝牙A2DP音频输出和I2S音频输出是一个常见的需求。本文将详细介绍如何利用ESP32-audioI2S项目实现这一功能，特别适合需要同时向蓝牙耳机和本地扬声器输出音频的应用场景。

技术背景

ESP32芯片具备强大的蓝牙和WiFi功能，使其成为音频应用的理想选择。A2DP(高级音频分发配置文件)是蓝牙音频传输的标准协议，而I2S(集成电路内置音频总线)则是数字音频设备间通信的常用接口。在ESP32上同时使用这两种接口需要合理管理音频数据流和系统资源。

实现原理

核心思想是通过环形缓冲区(Ring Buffer)作为音频数据的中转站。I2S接口产生的音频数据首先被存入环形缓冲区，然后A2DP源从该缓冲区读取数据进行蓝牙传输。这种设计确保了音频数据的同步性和连续性。

关键代码实现

环形缓冲区初始化

首先需要创建一个足够大的环形缓冲区来存储音频数据。建议使用xRingbufferCreate函数创建缓冲区，大小应根据音频采样率和延迟要求确定。

I2S数据处理回调

void audio_process_i2s(uint32_t *sample, bool *continueI2S) {
  if (btSource.is_connected()) {
    *continueI2S = (pdTRUE != xRingbufferSend(audioRingBuffer, sample, sizeof(uint32_t), (portTickType)portMAX_DELAY));
  } else {
    *continueI2S = true;
  }
}

此回调函数将I2S接收到的音频数据存入环形缓冲区。当蓝牙A2DP源连接时，数据会被发送到缓冲区；未连接时则直接丢弃数据。

A2DP数据获取函数

int32_t get_data_channels(Frame *frame, int32_t channel_len) {
  if (channel_len < 0 || frame == NULL) return 0;

  // 检查缓冲区中可用数据量
  size_t len{};
  vRingbufferGetInfo(audioRingBuffer, nullptr, nullptr, nullptr, &len);
  
  if (len < (channel_len * 4)) {
    return 0;
  };

  // 从缓冲区获取数据
  size_t sampleSize = 0;
  uint8_t *sampleBuff;
  sampleBuff = (uint8_t *)xRingbufferReceiveUpTo(audioRingBuffer, &sampleSize, (portTickType)portMAX_DELAY, channel_len * 4);
  
  if (sampleBuff != NULL) {
    // 处理音频数据并应用增益
    for (int sample = 0; sample < (channel_len); ++sample) {
      // 左声道处理
      int16_t channel1 = (sampleBuff[sample * 4 + 3] << 8) | sampleBuff[sample * 4 + 2];
      channel1 = static_cast<int16_t>(channel1 * gain);
      frame[sample].channel1 = channel1;

      // 右声道处理
      int16_t channel2 = (sampleBuff[sample * 4 + 1] << 8) | sampleBuff[sample * 4];
      channel2 = static_cast<int16_t>(channel2 * gain);
      frame[sample].channel2 = channel2;
    };

    vRingbufferReturnItem(audioRingBuffer, (void *)sampleBuff);
  };

  return channel_len;
}