蓝牙设备的音频传输方式主要依赖于其采用的分层传输协议和音频编解码器，两者共同决定了音质、延迟、功耗等核心体验。
本次产品核心需求——免驱！
00 市面上的USB免驱麦克风方案分析
USB麦克风的免驱特性依赖操作系统内置的UAC（USB Audio Class）驱动，而非HID协议。核心原理如下：
设备枚举与协议支持
USB插入时，设备通过描述符（设备描述符bDeviceClass=0x00，接口描述符bInterfaceClass=0x01）声明为音频类设备。操作系统自动加载UAC驱动（Windows的usbaudio.sys，Linux的snd-usb-audio）
- 关键描述符：音频类设备需提供完整的接口描述符（包含采样率、位深等参数），端点描述符定义同步传输模式（Isochronous Endpoint
与HID的本质区别
HID设备（如键盘）的接口描述符为bInterfaceClass=0x03，使用中断传输传输小数据包（如按键事件）。而音频设备需高速传输原始PCM流，必须采用同步传输（带宽高、无重传机制）
- HID局限：报告描述符（Report Descriptor）无法定义音频流格式，且传输速率不足（BLE HID单包仅20字节）
免驱实现核心
- 无需厂商驱动：操作系统通过UAC协议直接解析音频流格式（如16bit/16kHz PCM），无需定制驱动
- 例外情况：若麦克风集成高级功能（如AI降噪），需额外安装控制软件（但基础录音仍免驱）
| 维度 | UAC音频方案 | HID控制方案 |
|---|---|---|
| 协议类型 | USB Audio Class (UAC 1.0/2.0) | HID Class (bInterfaceClass=0x03) |
| 传输端点 | 同步传输端点（Isochronous） | 中断传输端点（Interrupt） |
| 数据内容 | 原始PCM音频流 | 控制指令（如静音、增益调节） |
| 带宽能力 | 支持高带宽（24bit/192kHz） | 低速（≤64KB/s），仅适合小数据包 |
| 免驱原理 | 操作系统内置UAC驱动 | 操作系统内置HID驱动 |
| 典型应用 | 麦克风音频采集、耳机播放 | 键盘按键、鼠标移动、设备控制指令 |
USB是协议总框架，HID与UAC是USB协议中定义的两种独立的设备类别
01 蓝牙音频传输方案分析
USB麦克风是一个符合我们产品设计要求的方案，但理想很美好——蓝牙无法直接采用UAC方案
UAC是USB-IF为有线USB设备定义的音频传输标准，依赖操作系统内置的UAC驱动（如Windows的
usbaudio.sys）
而蓝牙采用无线射频协议栈（如A2DP/HFP），由蓝牙芯片组和主机协议栈（如Android的Bluetooth Stack）管理音频通道，两者底层架构完全不同。再者蓝牙物理层带宽有限
下面分析实际音频信息的传输中，遇到一些BLE音频传输方案：
HID、 ATVV（Android TV Voice）、tspp这三种协议在整个音频传输生态中的定位和相互关系
HID协议传输
- 定位：专为人机交互设备（键盘、鼠标、触摸屏、游戏手柄等）设计，通过USB或蓝牙传输低延迟控制信号，音频仅用于语音输入（如麦克风）。
- 传输机制：
- USB HID：通过中断传输（Interrupt Transfer）实时发送报告（如按键状态）
- 蓝牙HID：通过BLE的GATT协议传输报告，数据量小（通常<64字节）
- 音频应用：仅支持单声道语音（如通话麦克风），音质较低（8kHz/8bit）
带宽不够，实际使用时需要压缩，不免驱
TSPP传输（MPEG2-TS）
- 定位：音视频流媒体传输协议，用于数字电视广播（DVB/ATSC）、蓝光光盘（M2TS）等场景，支持多节目复用和高容错。
- 传输机制：
- 数据封装为188字节固定长度分组，头部含PID标识流类型（视频/音频/数据）
- 通过PSI表（PAT/PMT） 管理多路流同步（如音频PID关联视频PID）
- 音频应用：承载压缩音频流（如AC-3、DTS），支持多声道、高码率音频（如蓝光无损音轨）
不免驱
ATVV服务（实际是BLE GATT）：
ATVV（Android TV Voice）协议是基于蓝牙低功耗（BLE）的 GATT（Generic Attribute Profile）协议
- 传输机制：
- 音频数据：使用 ADPCM（自适应差分脉冲编码），通过
Audio特征值的 Notification 机制发送（无确认，高速传输） - 控制命令（如开始/停止录音）：通过
Command特征值的 Write 操作传输
- 音频数据：使用 ADPCM（自适应差分脉冲编码），通过
- 定位：Android TV 语音专有协议
- 应用：电视语音遥控
免驱实现：蓝牙芯片可能需要支持蓝牙核心规范版本5.3或更高版本，以确保兼容BAP配置文件
| 方案 | 免驱支持 | 音频质量 | 延迟 | 开发复杂度 |
|---|---|---|---|---|
| GATT+LE Audio | ✅ Android 13+/Win11+ | 近无损（LC3） | 20-50ms | 高 |
| GATT自定义 | ❌ 需专属App | 可自定义 | 30-80ms | 中 |
经典蓝牙（BR/EDR）方案
协议选择：
- A2DP（高级音频分发协议）：支持立体声PCM传输，但强制使用编码器（如SBC/AAC/aptX）压缩数据
- HFP/HSP：仅支持单声道、低采样率（8kHz/8bit），音质差，适用于通话场景
局限：
- A2DP延迟较高（100-200ms），且无法绕过编码环节传输原始PCM
| 维度 | A2DP协议 | HFP/HSP协议 |
|---|---|---|
| 核心功能 | 单向传输高质量音频流（如音乐播放） | 双向音频传输（支持麦克风输入+扬声器输出） |
| 音频类型 | 立体声音乐（最高48kHz/16bit） | 单声道语音（通常8kHz/8bit，HFP可扩展至16kHz） |
| 传输方向 | 仅支持源设备→接收设备（如手机→耳机） | 支持双向传输（手机↔耳机，麦克风→PC） |
| 免驱支持 | 系统识别为“音频播放设备” | 系统识别为“通话设备”或“麦克风+扬声器” |
| 典型应用 | 音乐耳机、蓝牙音箱 | 通话耳机、车载免提、会议麦克风 |
LE Audio方案（蓝牙5.2+）
革新点：
引入LC3编码器，支持低码率（32kbps）高音质，延迟≤20ms
原生支持PCM流程：
通过HAP（Hearing Access Profile） 或BAP（Basic Audio Profile） 直接传输PCM数据流，但需设备端和主机操作系统支持（如Android 13+）
LE Audio（BAP）方案在Android和Windows平台的实际部署进度与厂商支持情况的综合分析：
Android平台支持现状
系统层支持
- Android 13：首次提供LE Audio框架支持，但需设备制造商激活（默认关闭开发者选项）
- Android 15：原生深度集成BAP协议栈，系统级启用LE Audio（无需开发者模式）
Windows平台支持现状
系统层支持
- Windows 11 22H2+：首个支持LE Audio的桌面系统，需版本≥22621
- Windows 10：不支持，因缺乏TMAP（Telephony and Media Audio Profile）
| 协议 | 数据类型 | 传输方向 | 带宽要求 |
|---|---|---|---|
| HID | 控制信号(按键事件) | 单向(设备→主机) | 低(＜1Kbps) |
| ATVV | 音频流 + 控制命令 | 双向 | 中(16-32Kbps) |
| TSPP | 音视频TS流 | 单向(广播→设备) | 高(＞2Mbps) |
| 指标 | HID | ATVV | TSPP |
|---|---|---|---|
| 延迟 | ＜10ms | 20-50ms | 100-500ms |
| 功耗 | 极低(纽扣电池) | 低(BLE优化) | 高(需外部供电) |
| 音质 | 不支持音频 | 16KHz ADPCM | 48KHz AAC |
| 拓扑结构 | 点对点 | 点对点 | 一对多广播 |
| 典型应用 | 遥控器按键 | 语音遥控器 | 数字机顶盒 |
02 基于HFP/HSP的无线麦克风免驱输入方案分析
设备角色配置
HFP（免提规格）：
设备声明为免提单元（Hands-Free Unit），支持：
- 麦克风音频输入（传输至手机/PC）
- 扬声器音频输出（接收来自手机/PC的音频）
- 通话控制（接听/挂断/拒接）
HSP（耳机规格）：
简化版HFP，仅支持基础麦克风传输，无扩展控制功能
免驱原理：
操作系统内置协议栈：
- Windows：自动加载
bthhfenum.sys（HFP驱动）和usbaudio.sys（音频驱动）- Android/iOS：原生支持HFP，识别为“蓝牙耳机”或“输入设备”
连接流程：
设备广播HFP支持 → 手机/PC自动配对 → 注册为系统默认麦克风设备
很遗憾，我们的芯片方案早已确定——HS6621CQC是BLE蓝牙协议，不支持经典蓝牙协议及其HFP……
市场上常见的蓝牙耳机方案：
03 免驱方案的突破：LE Audio与定制技术
LE Audio：
主从设备均需要支持蓝牙5.2+，原因：
底层协议依赖
LE Audio 的核心功能依赖于蓝牙 5.2 规范中新增的 LE 同步信道（LE Isochronous Channels）
。该信道提供了以下能力：
- 时间同步传输：确保音频流在多个设备间同步播放（如 TWS 耳机的左右耳）。
- 双向低延迟链路：支持 LC3 编解码器所需的实时音频传输（延迟可低至 20-50ms）。
- 广播音频（Auracast）：实现一对多的音频广播功能
物理层与协议栈限制
- 蓝牙 5.1 及更早版本缺乏 LE Isochronous Channels，无法建立 LE Audio 所需的同步音频链路。
- 若从机芯片仅支持蓝牙 5.1，即使软件模拟也无法实现系统级免驱音频传输
厂商定制方案的“伪免驱”
- 广播音频技术：如歌尔股份的专利方案，BLE主机广播音频流，从机扫描后直接连接播放，无需配对。但需设备预装厂商SDK，严格意义上非系统级免驱
- 私有协议+虚拟声卡：
- 方案：通过BLE传输压缩音频（如Opus），在主机端用虚拟声卡驱动解码（如STM32WB的USB音频输出）
- 用户体验：设备显示为“USB麦克风”，但依赖预装驱动（非即插即用）
需设备预装厂商SDK
04 增加USB KEY作为中间传输器件
增加USB KEY作为中间传输器件是一种有效的折中方案，可实现系统级免驱音频传输
USB KEY角色：集成USB控制器+BLE从机芯片，实现协议转换：
- 接收BLE音频流 → 解码 → 通过USB接口输出为UAC（USB Audio Class）信号。
补充： 增加设备驱动方案
现有传输方案：HID、TSPP（已验证）、GATT