wangrong
2026-08-24 beef6536e7c8dd3f5cbe8f73585611479910bea7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
#include "afe_wake_word.h"
#include "audio_service.h"
#include <esp_log.h>
#include <sstream>
 
#define DETECTION_RUNNING_EVENT 1
 
#define TAG "AfeWakeWord"
 
AfeWakeWord::AfeWakeWord()
    : afe_data_(nullptr),
      wake_word_pcm_(),
      wake_word_opus_() {
 
    event_group_ = xEventGroupCreate();
}
 
AfeWakeWord::~AfeWakeWord() {
    if (afe_data_ != nullptr) {
        afe_iface_->destroy(afe_data_);
    }
 
    if (wake_word_encode_task_stack_ != nullptr) {
        heap_caps_free(wake_word_encode_task_stack_);
    }
 
    if (wake_word_encode_task_buffer_ != nullptr) {
        heap_caps_free(wake_word_encode_task_buffer_);
    }
 
    if (models_ != nullptr) {
        esp_srmodel_deinit(models_);
    }
 
    vEventGroupDelete(event_group_);
}
 
bool AfeWakeWord::Initialize(AudioCodec* codec, srmodel_list_t* models_list) {
    codec_ = codec;
    int ref_num = codec_->input_reference() ? 1 : 0;
 
    if (models_list == nullptr) {
        models_ = esp_srmodel_init("model");
    } else {
        models_ = models_list;
    }
 
    if (models_ == nullptr || models_->num == -1) {
        ESP_LOGE(TAG, "Failed to initialize wakenet model");
        return false;
    }
    for (int i = 0; i < models_->num; i++) {
        ESP_LOGI(TAG, "Model %d: %s", i, models_->model_name[i]);
        if (strstr(models_->model_name[i], ESP_WN_PREFIX) != NULL) {
            wakenet_model_ = models_->model_name[i];
            auto words = esp_srmodel_get_wake_words(models_, wakenet_model_);
            // split by ";" to get all wake words
            std::stringstream ss(words);
            std::string word;
            while (std::getline(ss, word, ';')) {
                wake_words_.push_back(word);
            }
        }
    }
 
    std::string input_format;
    for (int i = 0; i < codec_->input_channels() - ref_num; i++) {
        input_format.push_back('M');
    }
    for (int i = 0; i < ref_num; i++) {
        input_format.push_back('R');
    }
    afe_config_t* afe_config = afe_config_init(input_format.c_str(), models_, AFE_TYPE_SR, AFE_MODE_HIGH_PERF);
    afe_config->aec_init = codec_->input_reference();
    afe_config->aec_mode = AEC_MODE_SR_HIGH_PERF;
    afe_config->afe_perferred_core = 1;
    afe_config->afe_perferred_priority = 1;
    afe_config->memory_alloc_mode = AFE_MEMORY_ALLOC_MORE_PSRAM;
    
    afe_iface_ = esp_afe_handle_from_config(afe_config);
    afe_data_ = afe_iface_->create_from_config(afe_config);
 
    xTaskCreate([](void* arg) {
        auto this_ = (AfeWakeWord*)arg;
        this_->AudioDetectionTask();
        vTaskDelete(NULL);
    }, "audio_detection", 4096, this, 3, nullptr);
 
    return true;
}
 
void AfeWakeWord::OnWakeWordDetected(std::function<void(const std::string& wake_word)> callback) {
    wake_word_detected_callback_ = callback;
}
 
void AfeWakeWord::Start() {
    xEventGroupSetBits(event_group_, DETECTION_RUNNING_EVENT);
}
 
void AfeWakeWord::Stop() {
    xEventGroupClearBits(event_group_, DETECTION_RUNNING_EVENT);
 
    std::lock_guard<std::mutex> lock(input_buffer_mutex_);
    if (afe_data_ != nullptr) {
        afe_iface_->reset_buffer(afe_data_);
    }
    input_buffer_.clear();
}
 
void AfeWakeWord::Feed(const std::vector<int16_t>& data) {
    if (afe_data_ == nullptr) {
        return;
    }
 
    std::lock_guard<std::mutex> lock(input_buffer_mutex_);
    // Check running state inside lock to avoid TOCTOU race with Stop()
    if (!(xEventGroupGetBits(event_group_) & DETECTION_RUNNING_EVENT)) {
        return;
    }
    input_buffer_.insert(input_buffer_.end(), data.begin(), data.end());
    size_t chunk_size = afe_iface_->get_feed_chunksize(afe_data_) * codec_->input_channels();
    while (input_buffer_.size() >= chunk_size) {
        afe_iface_->feed(afe_data_, input_buffer_.data());
        input_buffer_.erase(input_buffer_.begin(), input_buffer_.begin() + chunk_size);
    }
}
 
size_t AfeWakeWord::GetFeedSize() {
    if (afe_data_ == nullptr) {
        return 0;
    }
    return afe_iface_->get_feed_chunksize(afe_data_);
}
 
void AfeWakeWord::AudioDetectionTask() {
    auto fetch_size = afe_iface_->get_fetch_chunksize(afe_data_);
    auto feed_size = afe_iface_->get_feed_chunksize(afe_data_);
    ESP_LOGI(TAG, "Audio detection task started, feed size: %d fetch size: %d",
        feed_size, fetch_size);
 
    while (true) {
        xEventGroupWaitBits(event_group_, DETECTION_RUNNING_EVENT, pdFALSE, pdTRUE, portMAX_DELAY);
 
        auto res = afe_iface_->fetch_with_delay(afe_data_, portMAX_DELAY);
        if (res == nullptr || res->ret_value == ESP_FAIL) {
            continue;;
        }
 
        // Store the wake word data for voice recognition, like who is speaking
        StoreWakeWordData(res->data, res->data_size / sizeof(int16_t));
 
        if (res->wakeup_state == WAKENET_DETECTED) {
            Stop();
            last_detected_wake_word_ = wake_words_[res->wakenet_model_index - 1];
 
            if (wake_word_detected_callback_) {
                wake_word_detected_callback_(last_detected_wake_word_);
            }
        }
    }
}
 
void AfeWakeWord::StoreWakeWordData(const int16_t* data, size_t samples) {
    // store audio data to wake_word_pcm_
    wake_word_pcm_.emplace_back(std::vector<int16_t>(data, data + samples));
    // keep about 2 seconds of data, detect duration is 30ms (sample_rate == 16000, chunksize == 512)
    while (wake_word_pcm_.size() > 2000 / 30) {
        wake_word_pcm_.pop_front();
    }
}
 
void AfeWakeWord::EncodeWakeWordData() {
    const size_t stack_size = 4096 * 6;
    wake_word_opus_.clear();
    if (wake_word_encode_task_stack_ == nullptr) {
        wake_word_encode_task_stack_ = (StackType_t*)heap_caps_malloc(stack_size, MALLOC_CAP_SPIRAM);
        assert(wake_word_encode_task_stack_ != nullptr);
    }
    if (wake_word_encode_task_buffer_ == nullptr) {
        wake_word_encode_task_buffer_ = (StaticTask_t*)heap_caps_malloc(sizeof(StaticTask_t), MALLOC_CAP_INTERNAL);
        assert(wake_word_encode_task_buffer_ != nullptr);
    }
 
    wake_word_encode_task_ = xTaskCreateStatic([](void* arg) {
        auto this_ = (AfeWakeWord*)arg;
        {
            auto start_time = esp_timer_get_time();
            // Create encoder
            esp_opus_enc_config_t opus_enc_cfg = AS_OPUS_ENC_CONFIG();
            void* encoder_handle = nullptr;
            auto ret = esp_opus_enc_open(&opus_enc_cfg, sizeof(esp_opus_enc_config_t), &encoder_handle);
            if (encoder_handle == nullptr) {
                ESP_LOGE(TAG, "Failed to create audio encoder, error code: %d", ret);
                std::lock_guard<std::mutex> lock(this_->wake_word_mutex_);
                this_->wake_word_opus_.push_back(std::vector<uint8_t>());
                this_->wake_word_cv_.notify_all();
                return;
            }
            
            // Get frame size
            int frame_size = 0;
            int outbuf_size = 0;
            esp_opus_enc_get_frame_size(encoder_handle, &frame_size, &outbuf_size);
            frame_size = frame_size / sizeof(int16_t);
            
            // Encode all PCM data
            int packets = 0;
            std::vector<int16_t> in_buffer;
            esp_audio_enc_in_frame_t in = {};
            esp_audio_enc_out_frame_t out = {};
            
            for (auto& pcm: this_->wake_word_pcm_) {
                if (in_buffer.empty()) {
                    in_buffer = std::move(pcm);
                } else {
                    in_buffer.reserve(in_buffer.size() + pcm.size());
                    in_buffer.insert(in_buffer.end(), pcm.begin(), pcm.end());
                }
                
                while (in_buffer.size() >= frame_size) {
                    std::vector<uint8_t> opus_buf(outbuf_size);
                    in.buffer = (uint8_t *)(in_buffer.data());
                    in.len = (uint32_t)(frame_size * sizeof(int16_t));
                    out.buffer = opus_buf.data();
                    out.len = outbuf_size;
                    out.encoded_bytes = 0;
                    
                    ret = esp_opus_enc_process(encoder_handle, &in, &out);
                    if (ret == ESP_AUDIO_ERR_OK) {
                        std::lock_guard<std::mutex> lock(this_->wake_word_mutex_);
                        this_->wake_word_opus_.emplace_back(opus_buf.data(), opus_buf.data() + out.encoded_bytes);
                        this_->wake_word_cv_.notify_all();
                        packets++;
                    } else {
                        ESP_LOGE(TAG, "Failed to encode audio, error code: %d", ret);
                    }
                    
                    in_buffer.erase(in_buffer.begin(), in_buffer.begin() + frame_size);
                }
            }
            this_->wake_word_pcm_.clear();
            // Close encoder
            esp_opus_enc_close(encoder_handle);
            auto end_time = esp_timer_get_time();
            ESP_LOGI(TAG, "Encode wake word opus %d packets in %ld ms", packets, (long)((end_time - start_time) / 1000));
 
            std::lock_guard<std::mutex> lock(this_->wake_word_mutex_);
            this_->wake_word_opus_.push_back(std::vector<uint8_t>());
            this_->wake_word_cv_.notify_all();
        }
        vTaskDelete(NULL);
    }, "encode_wake_word", stack_size, this, 2, wake_word_encode_task_stack_, wake_word_encode_task_buffer_);
}
 
bool AfeWakeWord::GetWakeWordOpus(std::vector<uint8_t>& opus) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(wake_word_mutex_);
    wake_word_cv_.wait(lock, [this]() {
        return !wake_word_opus_.empty();
    });
    opus.swap(wake_word_opus_.front());
    wake_word_opus_.pop_front();
    return !opus.empty();
}