小智ESP32代码（2）：系统任务

小智AI客户端的代码中存在以下这些task：

任务名称	入口函数	主要功能	优先级	栈大小
系统核心调度任务	Application::MainEventLoop()	系统核心调度任务	3	-
audio_input	AudioService::AudioInputTask()	音频输入处理	8	6144B/4096B
audio_output	AudioService::AudioOutputTask()	音频输出处理	3	4096B/2048B
opus_codec	AudioService::OpusCodecTask()	音频编解码	2	26624B
audio_communication	AfeAudioProcessor::AudioProcessorTask()	AFE 音频处理	3	4096B
audio_detection	AfeWakeWord::AudioDetectionTask()	唤醒词检测	3	4096B
encode_wake_word	Lambda 函数	AFE 唤醒词编码	2	28672B

接下来逐个任务看一下。

核心调度任务

作为系统核心调度任务，通过等待事件组中的事件（如唤醒词触发、VAD 状态变化、任务调度指令等），协调各模块（音频服务、网络协议、设备状态管理等）的交互。负责处理调度任务队列、响应唤醒词触发、管理设备状态切换（如从空闲到监听模式）等核心逻辑，是系统的 “中枢调度器”。

audio_input

该任务是音频上行链路（从麦克风到处理模块）的起点，负责高效采集并分发音频数据，确保唤醒词检测、语音处理等核心功能的实时性。
其核心功能是从音频编解码器（AudioCodec）读取原始 PCM 音频数据，并根据系统当前状态分发至不同处理模块，具体如下：

• 状态监听与任务循环
  通过事件组（event_group_）等待并响应系统状态事件（如音频测试、唤醒词检测、音频处理等），在任务循环中持续处理音频输入，直至服务停止（service_stopped_ 为 true）。
• 数据分发
  • 音频测试模式：当触发音频测试事件（AS_EVENT_AUDIO_TESTING_RUNNING）时，从麦克风读取 16kHz 单声道 PCM 数据，存入 audio_testing_queue_ 供测试使用（如通过按键触发的网络配置模式音频采集）。
  • 唤醒词检测模式：当唤醒词检测事件（AS_EVENT_WAKE_WORD_RUNNING）激活时，按唤醒词引擎（WakeWord）要求的采样长度读取音频数据，并通过 wake_word_->Feed(data) 喂给唤醒词模型进行实时检测。
  • 音频处理模式：当音频处理器事件（AS_EVENT_AUDIO_PROCESSOR_RUNNING）激活时，按音频处理器（AudioProcessor）要求的采样长度读取数据，通过 audio_processor_->Feed(std::move(data)) 传入处理器进行降噪（NS）、回声消除（AEC）、语音活动检测（VAD）等处理。
• 数据预处理与适配
  若音频编解码器的输入采样率与目标采样率（16kHz）不符，会通过重采样器（input_resampler_）进行格式转换；若输入为双声道，会提取单声道数据（如麦克风通道）以适配后续处理模块的单声道需求。
• 通过 ReadAudioData 方法与 AudioCodec 交互，读取硬件麦克风的原始音频数据，并更新最后输入时间（last_input_time_）用于电源管理（如超时自动关闭音频输入以节能）。
  
  

audio_output

该任务是音频下行链路（从服务器到扬声器）的最后一环，负责将数字音频信号转换为可听声音，保障音频播放的连续性和实时性，具体如下：

• 以阻塞方式等待队列数据或服务停止信号。
• 数据获取
  从音频播放队列 audio_playback_queue_ 中等待并获取解码后的 PCM 音频数据（该队列由 OpusCodecTask 解码完成后填充）。
• 硬件输出
  将获取到的 PCM 数据发送到 AudioCodec（音频编解码器硬件抽象层），通过 I2S 接口传输到扬声器，实现音频播放。
  
  

opus_codec

其核心功能是同时处理音频的编码（将 PCM 转为 Opus 格式）和解码（将 Opus 转为 PCM 格式），其中，PCM 格式是模数转换后的原始数据格式，将其压缩为 Opus 格式后便于传输。此任务是连接音频输入 / 输出与网络传输的关键中间层，具体如下：

• 编码流程（上行链路：麦克风→服务器）
  • 数据来源：从 audio_encode_queue_ 中获取待编码的 PCM 音频数据（来自 AudioInputTask 处理后的麦克风输入，包含语音活动检测（VAD）、回声消除（AEC）等预处理结果）。
  • 编码逻辑：
    通过 OpusEncoderWrapper 将 PCM 数据编码为 Opus 格式（低延迟、高压缩特性，适合语音流传输）。
    根据任务类型（kAudioTaskTypeEncodeToSendQueue 或 kAudioTaskTypeEncodeToTestingQueue），将编码后的 Opus 数据包分别存入 audio_send_queue_（供应用层发送到服务器）或 audio_testing_queue_（用于本地音频测试）。
  • 通知机制：当 audio_send_queue_ 中有数据时，通过回调 on_send_queue_available 通知应用层可读取并发送数据。
• 解码流程（下行链路：服务器→扬声器）
  • 数据来源：从 audio_decode_queue_ 中获取待解码的 Opus 数据包（来自服务器通过网络发送的音频数据）。
  • 解码逻辑：
    通过 OpusDecoderWrapper 将 Opus 数据包解码为 PCM 格式，并根据音频编解码器（AudioCodec）的输出采样率进行重采样（通过 output_resampler_），确保与硬件播放格式匹配。
    解码后的 PCM 数据存入 audio_playback_queue_，供 AudioOutputTask 读取并通过扬声器播放。
  • 状态维护：解码过程中会更新时间戳队列（timestamp_queue_），用于回声消除（AEC）等同步处理。
• 任务循环与资源管理
  以阻塞方式等待 audio_encode_queue_ 或 audio_decode_queue_ 中的数据，通过条件变量（audio_queue_cv_）实现高效唤醒，避免无效轮询。
  严格控制队列长度（如 MAX_ENCODE_TASKS_IN_QUEUE、MAX_DECODE_PACKETS_IN_QUEUE），防止内存溢出，同时保证音频流的实时性。
  当服务停止（service_stopped_）时，退出循环并释放资源。
  
  

audio_communication

其核心功能是基于 ESP 音频前端（AFE）框架对输入音频进行实时处理（如降噪、回声消除、语音活动检测等），并将处理后的音频数据分发给后续模块。

audio_detection

其核心功能是基于 AFE（音频前端）框架实时检测音频中的唤醒词，并在检测到唤醒词后触发回调通知，同时存储相关音频数据供后续处理。

encode_wake_word

其核心功能是将检测到唤醒词前后的原始 PCM 音频数据编码为 Opus 格式，以便后续发送至服务器进行处理或分析。

代码中使用了大量的回调函数，暂时知道各任务的大致功能就行了，目前不必深究细节。