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通话翻译：流程与控流协议

⚠️ 下行部分已过时（v2 改版后）。下行音频现已改为无包头、左右帧级交替的新格式，且 F4/F5 反馈调速已从代码中移除。本文第 8 章（下行链路与控流）、10.2 节的 F4/F5 部分、11 章的默认参数均不再反映当前代码，勿据此对接。下行的权威定义见 → 通话翻译-BLE协议规范-v2-固件对接.md 本文其余部分（术语与声道语义、上行链路、端到端翻译层、指令协议、连接层优化）仍然有效。

适用分支：newdev_chengguofeng（以当前 HEAD 实际代码为准）关键词：Jieli 耳机 · BLE 双声道 · 端到端语音翻译(AST/STS) · 下行流控

1. 概述

通话翻译（Call Translation）让用户戴 Jieli 蓝牙耳机通话时，实现双向实时同传：

本端说话 → 翻译成对端语言 → 播给对方
对方说话 → 翻译成本端语言 → 播给本端

技术上是一条闭环链路：设备把「本端麦克风原声 + 对方原声」合成立体声 Opus 经 BLE 上行到手机；手机拆声道后送入两路独立的端到端语音翻译服务（A 路 / B 路）；两路译音再各自 Opus 编码，经 BLE 下行回设备播放。

核心难点在下行控流：BLE 是半双工、带宽有限，设备端解码缓存易溢出丢包，因此下行侧做了合包、固定节拍、左右声道公平调度、设备反馈三档调速、写背压重试等多层流控。

2. 术语与声道语义（最易混淆，先钉死）

术语	含义
A 路	本端语言 → 对端语言的端到端翻译 session（识别本端说话）
B 路	对端语言 → 本端语言的端到端翻译 session（识别对方说话）
上行	设备 → 手机（原声）
下行	手机 → 设备（译音）
AST / STS	端到端语音翻译（ASR + 翻译 + TTS 一体化服务）

声道语义在三个场景各不相同，务必区分：

场景	左声道	右声道
上行拆声道（`onAudioDataReceived`）	己方麦克风原声 → 喂 A 路	对方原声 → 喂 B 路
下行译音（写回设备）	A 路输出（本端译音，给对方听）	B 路输出（对端译音，给本端听）
立体声录音（AstStereoRecorder）	己方麦克风原声	B 路译音

说明：App 只负责定义「左=本端译音、右=对端译音」，最终左/右声道播到哪只耳、如何混音，由设备固件决定。

3. 架构分层与端到端数据流

┌───────────── 设备(Jieli耳机) ──────── BLE ──────── 手机(App) ─────────────────────┐
│                                                                                   │
│  上行  [己方mic + 对方声] 立体声Opus                                               │
│        ──notify(CALL_RECEIVE_AUDIO_CHAR 0xABC2-0001)──▶                            │
│                                          OpusAudioManager 解码(2ch/16k/帧80)       │
│                                          │                                        │
│                                          ▼  AzureSpeechPlugin.onAudioDataReceived  │
│                                     拆交错立体声 → left=己方 / right=对方           │
│                                     静音门控(50帧保活) + 噪声门                     │
│                                     left→pushAstAudioToA / right→pushAstAudioToB   │
│                                          │                                        │
│                                          ▼  端到端翻译层 (azure/volcano/alibaba/iflytek)│
│                                     A: 己方语→对端语 ─TTS─▶ 左声道译音 PCM          │
│                                     B: 对端语→己方语 ─TTS─▶ 右声道译音 PCM          │
│                                          │                                        │
│  下行  独立Opus编码 ◀── 左: writeExternalLeftAudioData(A路)                        │
│        (CALL_WRITE_AUDIO_CHAR 0xABC1-0001)  右: writeExternalRightAudioData(B路)   │
│        累bundleFrameCount帧合包 → 40ms节拍发送线程 → F4/F5三档调速 → 背压重试        │
│        ──write(NO_RESPONSE)──▶ 设备解码播放                                        │
│                                                                                   │
│  指令旁路  0xAA请求 / 0xBB响应 / 0xCC上报  (NOTIFY_CHAR 0xABC2-0000, CRC8)          │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

代码分层：

层	位置	职责
Dart 会话编排	`lib/modules/translation/controllers/translation_controller.dart`	call 模式主控：开关编解码、选 provider、处理 AST 事件、监听设备 0x16/0x17
Dart 调试页	`lib/modules/call_translation_debug/controllers/call_translation_debug_controller.dart`	手动开关 + 下发调速参数
Dart BLE 封装	`lib/data/services/ble_manager.dart`	解析 0x16/0x17 → 广播 `onCallTranslationRequest` + 自动导航
Dart AST 抽象	`lib/data/services/ast_service.dart` · `speech_impl/azure_ast_service.dart`	MethodChannel `azure_speech/ast` + EventChannel `ast_events`
Native 翻译运行时	`local_plugins/azure_speech/.../AzureSpeechPlugin.kt` · `AstCallbacks.kt`	上行拆声道推 A/B；下行 A→左 / B→右 PCM；四家 AST 回调
Native BLE 服务	`local_plugins/ble_service/.../BleService.kt` · `OpusAudioManager.kt` · `BleCommandSender.kt`	GATT 连接、Opus 编解码、下行发送线程与流控、指令协议

注：AzureSpeechPlugin 与 BleService（Kotlin object 单例）在同一进程，下行译音 PCM 是 native 侧直接调用 BleService.writeExternalLeftAudioData/RightAudioData，不经过 Dart↔MethodChannel。

4. BLE 服务与特征

服务	UUID	特征	UUID	用途
主服务	`0000abc0-0000-…`	WRITE	`0000abc1-0000-…`	指令下发（0xAA）
		NOTIFY	`0000abc2-0000-…`	指令响应/上报（0xBB/0xCC）
通话音频服务	`0000ABC0-0001-…`	CALL_WRITE	`0000ABC1-0001-…`	下行译音写入（NO_RESPONSE）
		CALL_RECEIVE	`0000ABC2-0001-…`	上行原声 notify
音频服务	`0000ae00-…`	RECEIVE_AUDIO	`0000ae02-…`	单声道音频 notify（非通话翻译场景）
唤醒词 OTA	`0000ABC0-0002-…`	WRITE/NOTIFY	`0000ABC1/2-0002-…`	唤醒词升级

写类型：CALL_WRITE 与指令 WRITE 均为 WRITE_TYPE_NO_RESPONSE（不等对端 ACK，保吞吐）。
CCCD（00002902-…）串行注册：Android BLE 协议栈一次仅允许一个 GATT 操作排队，必须等上一个 onDescriptorWrite 回调再写下一个，否则后续调用被丢弃。

5. 会话生命周期

5.1 开启（双触发，殊途同归到 `openA2DPDecoder()`）

① App 主动
   TranslationController.startRecognition()
     → _configureAudioMode() → case "call": _configureCallMode()
       → bleManager.openA2DPDecoder()   (重试3轮×13次×150ms 轮询 isCodecActive)

② 设备主动
   设备上报 0x16(CMD_CALL_TRANSLATION_ON)
     → BleCommandSender.processDeviceNotification → notifyDeviceInfoReceived
     → Dart BleManager._processDeviceInfoByCommandId → _handleCallTranslationRequest(true)
       → _callTranslationRequestController.add(true)  (广播 onCallTranslationRequest)
       → 若不在翻译页: Get.toNamed(Routes.translation, {translationId:'call', autoStart:true})
     → TranslationController._setupDeviceCallTranslationListener 消费:
         changeTranslationMode('call') + startRecognition()

BleService.openA2DPDecoder()（native）一次做三件事：

fun openA2DPDecoder(channelMode = STEREO): Boolean {
    startOpusEncodeStream()                       // ① 下行: 启动发送线程 + 双声道独立编码(16k/帧40)
    startOpusStreamDecoding(false, 2, 16000, 80)  // ② 上行: 启动解码(2声道/16k/帧80)
    sendCommand(0x05, [0xA2, channelMode])        // ③ 下发指令: A2DP_PLAY
}

5.2 关闭

正常：TranslationController.stopAll()（mode==call）→ bleManager.closeCodec() → 指令 0x05,[0x00,STEREO] + 停编解码线程。
出错兜底：_terminateCallOnError()。
设备主动：上报 0x17(CMD_CALL_TRANSLATION_OFF)。
抢占：iOS 上语音助手激活时 agent_service 也会 closeCodec()。

6. 上行链路（设备 → 翻译）

入口：AzureSpeechPlugin.onAudioDataReceived(data, channel)（实现 BleService.Callback，启动时 BleService.addCallback(this)）。

设备上报的通话翻译音频解码后 channel==2（立体声），处理流程：

拆交错立体声：每样本 4 字节（左右各 2 字节 PCM16 小端）→ leftBuffer(己方麦克风) / rightBuffer(对方)，同时计算左右 peak。
上行控流 · 静音门控：
- 某路连续 silenceFramesToMute = 50 帧（单帧 20ms ≈ 1s）peak < gatePeakThreshold(500) 视为静音 → 改推零 PCM 保活。
- 目的：端到端 STS 服务（豆包/阿里）持续收到空音频会触发 stream is done/audio not enough(1011)/session timeout 断连；推零帧保持流不断。
上行控流 · 噪声门 filterLowVolumeAudio：低于 lowVolumeThreshold 的样本置 0，去底噪。
分发：pushAstAudioToA(leftBuffer) / pushAstAudioToB(rightBuffer)，按 currentAstProvider 打到 xxxAstHelperA/B.pushAudioData()。
回声门控 gateAgainstBPlayback：仅当 broadcastPeerTranslate=true（对端译音本地扬声器播报）时生效——播报期间把推给 AST 的音频置零，避免扬声器声被麦克风拾取形成回环。

7. 端到端翻译层（AST / STS）

Provider：azure / volcano(豆包 DoubaoE2E) / alibaba(阿里百炼) / iflytek(讯飞)。每家各有 A、B 两路独立 session。
选择（Dart）：_initializeCallModeTranslationService 按语言对 findBestMatchingProvider(src,tgt) 得 provider（默认 azure），组装 6 元语言参数 [asrSrc, asrTgt, transSrc, transTgt, ttsSrc, ttsTgt] → _astService.initialize(provider)。

输出映射（native，AzureSpeechPlugin 初始化各 provider 时给回调传 lambda）：

A 路 TTS PCM → 左声道：bleWriteScope.launch { bleLeftMutex.withLock { BleService.writeExternalLeftAudioData(data) } }

B 路 TTS PCM → 右声道：统一走 bPcmWriter：

private val bPcmWriter = AudioWriter { data ->
    if (astStereoRecorder.isActive) astStereoRecorder.enqueueRightChannel(data) // 立体声录音右轨
    if (broadcastPeerTranslate)      callBPcmPlayer.feed(data)                  // 可选本地播报
    bleWriteScope.launch { bleRightMutex.withLock {
        BleService.writeExternalRightAudioData(data) }}                         // 下发右声道
}

TTS PCM 来源：AstCallbacks.kt 各家合成回调 → audioWriter?.write(pcmData)：Azure onSynthesisAudioGenerated、豆包 onPartialAudio（带 [LAT-TRACE] 2.app收到译音 延迟埋点）、阿里 onPartialAudio。
事件回上：native sendAstEvent → EventChannel → AzureAstService._handleRecognitionEvent → ASTEvent → TranslationController._handleAstEvent（识别文本/译文 UI 展示）。

8. 下行链路与控流（核心）

下行是整个功能最复杂的部分。译音 PCM 从写入到发出经过：独立编码 → 累帧合包 → 主队列 → 声道分流 → 固定节拍调度 → 背压写入。

8.1 编码与合包（`OpusAudioManager`）

左右声道各持有独立 OpusManager（leftEncodeManager / rightEncodeManager），互不污染预测状态；参数 mono / 16kHz / 帧长 40。
writeLeftPcm/writeRightPcm(pcm) → encodeManager.writeEncodeStream(pcm)（异步：PCM 入内部线程队列即返回，真正编码在编码器内部线程，回调 onEncodeStream 延迟触发）。
每编出一帧 → emitChannelFrame 累积；累满 bundleFrameCount（默认 4，可调 1..20）帧后合包并通过 onAudioDataEncoded 下发。

合包格式（buildBundlePacket）：

[ byte0..3 : 序号 seq (uint32, 小端) ][ byte4 : 声道 (0=左 / 1=右) ][ byte5.. : N 帧 opus 顺次拼接 ]

⚠️ 代码订正：BleService.kt 内 startOpusEncodeStream 上方注释写「4B 序号(大端)…5×opus…205B」，与实际实现不符。实际实现为小端序号（buildBundlePacket 低字节在前、trySendChannelChunk 也按小端解析），且默认合 4 帧、opus 帧不定长（非固定 205B）。以本文与代码实现为准。

8.2 发送线程与调度（`BleService.startAudioSendThread`）

固定 40ms 一拍（audioSendIntervalNormal，睡到下一拍绝对时刻，节拍不随耗时抖动）。每拍决策一次「发不发 / 发哪路」：

每一拍(40ms):
  1) 非阻塞抽干主队列 audioSendQueue → routeToHoldBuffer 按声道分流到 leftHoldBuffer / rightHoldBuffer
  2) 本拍最多发 1 包:
       leftDue  = leftHoldBuffer 非空  且  (tick - lastLeftSendTick  >= leftPaceTicks)
       rightDue = rightHoldBuffer 非空  且  (tick - lastRightSendTick >= rightPaceTicks)
       两路都到点 → holdDrainPreferLeft 轮转二选一(公平, 防饿死)
       选中路 trySendChannelChunk() 成功才更新该路 lastSendTick
  3) 睡到下一拍

8.3 六层下行控流

#	机制	实现	作用
1	合包	`bundleFrameCount`(默认4) 帧/包	降低 BLE 写频率与包头开销
2	固定节拍	`AudioSendThread` 40ms 绝对时刻对齐	平稳下发，不因编码/发送耗时抖动
3	声道公平	左右独立 holdBuffer + `paceTicks` 到点 + `holdDrainPreferLeft` 轮转	一拍一包、左右交替，任一路不饿死
4	F4/F5 反馈调速	`onDecodeFreeReported` → `nextPaceTicks` 三档	按设备解码空余动态降/升速，防溢出丢包
5	写背压重试	`sendAudioChunkBlocking` 同步返回值	拥塞(false)→放回队头下一拍重试，绝不丢包、声道内保序
6	OOM 兜底	`holdBuffer > CHANNEL_HOLD_BUFFER_MAX(10000)` 丢最旧	纯防内存爆掉（正常流控不触发）

第 4 层 · F4/F5 三档调速细节（nextPaceTicks，带迟滞）：

设备通过 0xCC 主动上报左(0xF4)/右(0xF5)声道解码缓存空余字节数（int32 大端）。空余越小说明设备解码越来不及，越要降速。三档 = 拍数 1 / 4 / 8 = 40 / 160 / 320 ms/包：

freeBytes ≤ 1120 (DECODE_FREE_CRIT_DOWN) ─────────────▶ 8 拍(320ms)   紧急降速
freeBytes ≥ 2880 (DECODE_FREE_NORMAL_UP) ─────────────▶ 1 拍(40ms)    全速
处于 8 拍档: freeBytes ≥ 1440 (CRIT_UP)   才回升 4 拍(160ms)
处于 1 拍档: freeBytes ≤ 1920 (NORMAL_DOWN) 才降到 4 拍(160ms)
其余(4 拍档)保持

设计取向：降档敏感（及早减速防溢出）、升档保守（回升够多才提速），中间留迟滞带消除边界横跳。仅更新对应声道档位，由发送线程下一拍按新档位执行。F4/F5 流控完全内聚在 BleService，插件层不再有 sleep/resume 回调钩子。

8.4 关键状态复位

stopAudioSendThread() 会清空主队列与左右 holdBuffer，并复位：paceTicks→1(全速)、lastSendTick→-1、holdDrainPreferLeft→true、包序追踪、拥塞计数、延迟埋点计时。保证下次会话干净起步。

9. 连接层优化（为双向吞吐服务）

半双工 BLE 上下行共享连接事件，下行写过多会挤占设备上行 notify 时隙（表现为「设备端发数据失败」）。服务发现完成后依次做：

CCCD 串行注册：按队列逐个开启 callAudio / audio / notify / wakeupVoices 通知。
CONNECTION_PRIORITY_HIGH：缩短连接间隔、增大双向带宽（走 HCI 连接参数更新，不占 GATT 队列；代价更耗电，断开自动复位）。
PHY 2M：readPhy → 延时 setPreferredPhy(2M)（API 26+，失败回退 1M）。
MTU 协商：onMtuChanged 更新可用块大小（-5 字节 ATT 头）。

10. 指令协议

10.1 帧格式

APP 请求    : 0xAA [CMD] [LEN] [DATA...] [CRC8]
设备响应    : 0xBB [CMD] [LEN] [DATA...] [CRC8]
设备主动上报: 0xCC [TYPE][LEN] [DATA...] [CRC8]

CRC8：calculateCrc8Maxim — 初值 0，多项式 0x31，逐字节 xor 后左移 8 次（最高位为 1 则 ^0x31），对帧头到 DATA（不含 CRC 自身）计算。
响应帧长自检：LEN != data.size-4 判为「无数据长度的失败响应」，回调失败并放行队列。

10.2 指令与子命令表

CMD	名称	说明
0x01	GET_VERSION	耳机版本
0x02	GET_PRODUCT_ID	产品 ID
0x03	GET_COLOR_ID	颜色 ID
0x04	GET_BATTERY_INFO	电量（左/右耳/仓，bit7=充电中）
0x05	CONTROL_CODEC	编解码控制（见下表）
0x06/0x07	VOLUME_UP/DOWN	音量
0x08	GET_WAKEUP_VERSION	唤醒词版本
0x09/0x10	START/END_SINGLE_DIALOG	AI 单次对话（非通话翻译）
0x11	WAKE_UP	唤醒上报
0x14/0x15	GET/SET_VOICE_WAKEUP_STATUS	语音唤醒开关
0x16/0x17	CALL_TRANSLATION_ON/OFF	设备上报通话翻译开/关

0x05 CONTROL_CODEC 子命令（DATA[0]）：

值	名称	含义
0x00	CLOSE	关闭编解码
0xA1	DECODE_ON	打开解码（音乐/通话远端）
0xA2	A2DP_PLAY	通话翻译：mic+dac 声音 + 翻译后重新编码
0xA3	CALL_RECORD_PLAY	通话录音播放
0xB1	ENCODE_ON	打开编码
0xF4/0xF5	DECODE_FREE_LEFT/RIGHT	上报左/右声道解码空余字节数（下行流控）

DATA[1] 声道模式：0x01=左 / 0x02=右 / 0x03=立体声。

F4/F5 上报帧示例：0xCC 0x05 [len] [0xF4|0xF5] [int32 大端 freeBytes] [crc]，解析于 BleCommandSender.processDeviceNotification → readInt32BE → notifyCallDecodeFreeReported(channel, freeBytes) → BleService.onDecodeFreeReported。

10.3 指令 ACK 与超时（`BleCommandSender`）

串行：isWaitingReply 为真才直接发，否则入 commandQueue 排队。
发出后 isWaitingReply=false 并启动 1s 超时；收到 0xBB 响应 → onCommandResponse 复位并 processNextCommand。
超时兜底：REPLY_TIMEOUT_MS=1000ms 到期自动 isWaitingReply=true 并放行下一条，避免死锁。

11. 调参与调试

运行时可调参数（MethodChannel setCallTranslationDebugParams，调试页 call_translation_debug）：

参数	默认	范围	说明
`sendIntervalMs`	40	1..1000	下行发送节拍（一拍时长 ms）
`bundleFrameCount`	4	1..20	每包合并的 opus 帧数

听辨调试基础设施（长期保留，勿当调试痕迹删）：

下行译音 PCM 落盘：OpusAudioManager 用 WavFileWriter 写 pcm_left_* / pcm_right_*（getExternalFilesDir）。
BleService.recordfile(耳机端上行) / recordfile1(下行发送) WAV 落盘。
opus_test 模块：扫描 wav/opus、按名排序、WAV 直接播放、一键清理——用户长期排查「丢句/卡顿/一句话不完整」的核心听辨工具。

延迟埋点 [LAT-TRACE]：点2(app 收到译音，DoubaoAstCallback) ↔ 点3(译音写到 BLE，BleService.trySendChannelChunk 右声道首包)，同时钟相减即 app 内部下行耗时（间隔 >700ms 视为新一句）。

12. 关键源码索引

功能	文件:符号
call 模式主控	`translation_controller.dart` → `startRecognition` / `_configureCallMode`(≈1198) / `stopAll`(≈1966) / `_handleAstEvent`
0x16/0x17 路由	`ble_manager.dart` → `_processDeviceInfoByCommandId`(≈372) / `_handleCallTranslationRequest`(≈427) / `onCallTranslationRequest`(≈253)
provider 选择	`translation_controller.dart` → `_initializeCallModeTranslationService`(≈897)
上行拆声道+门控	`AzureSpeechPlugin.kt` → `onAudioDataReceived`(1877) / `pushAstAudioToA/B`(182/205) / `gateAgainstBPlayback`(177)
下行左/右写入	`AzureSpeechPlugin.kt` → callbackA lambda(1351/1421/1473/1533) / `bPcmWriter`(81)
TTS PCM 来源	`AstCallbacks.kt` → 各家 `onSynthesisAudioGenerated`/`onPartialAudio`
双声道编码+合包	`OpusAudioManager.kt` → `writeLeftPcm/writeRightPcm`(543/556) / `emitChannelFrame`(585) / `buildBundlePacket`(616)
下行发送线程	`BleService.kt` → `startAudioSendThread`(1421) / `trySendChannelChunk`(1492) / `routeToHoldBuffer`(1570) / `sendAudioChunkBlocking`(1616)
F4/F5 调速	`BleService.kt` → `onDecodeFreeReported`(2204) / `nextPaceTicks`(2230)
会话入口	`BleService.kt` → `openA2DPDecoder`(1870) / `closeCodec`(1838)
指令协议	`BleCommandSender.kt` → `createCommandPacket`(714) / `processDeviceResponse`(201) / `processDeviceNotification`(492) / `calculateCrc8Maxim`(801)
常量定义	`BleConst.kt`（UUID / CMD / CODEC 子命令 / 阈值）

13. 注意事项 / 已知不一致

合包序号字节序：实际为小端；BleService.kt startOpusEncodeStream 上方注释误写「大端 / 5×opus / 205B」，属旧注释残留，以实现为准。
异步编码：writeEncodeStream 非同步，句尾最后几帧可能仍在编码器内部队列——当前流式下发不做整句边界对齐，靠合包+节拍平滑输出。
iOS 对称实现：ble_service/ios 与 azure_speech/ios 有同名对称文件；下行整句相关的高级 gate 逻辑（若未来引入）iOS 侧需单独实现。
非通话翻译指令（单次对话 0x09/0x10、唤醒 0x11、唤醒词 OTA）与本功能共用同一 BLE 通道与指令协议，但不属于通话翻译数据流，本文不展开。

22 KiB Raw Blame History