| 摘要 語音通信是藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面,與音頻傳輸應(yīng)用相關(guān)的應(yīng)用框架是藍(lán)牙免提應(yīng)用框架。當(dāng)用戶無法騰出手去接聽電話時(shí),就可以利用藍(lán)牙的電話免提功能,進(jìn)行無線免提語音控制撥打與接聽電話,并遙控音量的大小。它是基于藍(lán)牙串口應(yīng)用框架的,通過串口仿真協(xié)議層來傳遞AT電話控制指令。本文首先介紹芬蘭B1uegiga公司推出的藍(lán)牙模塊WRAP THOR 2022-1的結(jié)構(gòu)和工作原理,然后給出一種嵌入式藍(lán)牙車載免提電話系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)實(shí)例,包括系統(tǒng)硬件和協(xié)議棧軟件的實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞 藍(lán)牙模塊 WRAP THOR 2022-1 免提應(yīng)用框架 車載電話 引 言
藍(lán)牙技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù),其主要目的是在全世界建立一個(gè)短距離的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。它使用2.4 GHz的ISM(Industry Scientific Medical)頻段來傳送話音和數(shù)據(jù),運(yùn)用成熟、實(shí)用,先進(jìn)的無線技術(shù)來代替電纜。藍(lán)牙技術(shù)提供了低成本、低功耗的無線接口,使所有固定和移動設(shè)備通過微微網(wǎng)PAN(Personal Area Network)連接起來。
本文介紹的藍(lán)牙模塊是由芬蘭Bluegiga公司推出的藍(lán)牙芯片WRAP THOR 2022-1。它是一款適合于短距離無線通信的射頻/基帶模塊,其特點(diǎn)是集成度高,功耗小,完全兼容藍(lán)牙協(xié)議Verslonl.1,可嵌人任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中。該芯片包括基帶控制器、無線收發(fā)器、閃存等功能塊,可提供高至RFCOMM(串口仿真協(xié)議)和VM(用戶應(yīng)用層)的軟件協(xié)議。對用戶的接口可以是HCI或ASCII接口(基本AT指令集命令層接口),應(yīng)用此控制方式,用戶可以方便地實(shí)現(xiàn)ACL與SCO鏈路的建立,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音傳輸。此外,該芯片還提供USB、UART和PCM接口,用于與主機(jī)通信;并且支持藍(lán)牙語音和數(shù)據(jù)傳輸,輸出功率滿足藍(lán)牙一級操作的要求(最遠(yuǎn)可達(dá)到100m)。 1 藍(lán)牙模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能塊介紹
WRAP THOR 2022-l包含5個(gè)功能塊：射頻補(bǔ)充控制單元部分、藍(lán)牙核心芯片組、閃存、電源管理模塊和時(shí)鐘,其系統(tǒng)框圖如圖1所示。 
1.1射頻補(bǔ)充控制單元
根據(jù)用戶的開發(fā)要求設(shè)置藍(lán)牙射頻發(fā)射功率等級,分別實(shí)現(xiàn)1級功率100 mW(20dbm),2級功率2.5 mW(4dbm),3級功率l mW(0 dbm)的不同發(fā)射功率要求。藍(lán)牙射頻補(bǔ)充控制單元將由天線收到的2.4 GHz高頻信號經(jīng)帶通濾波器,低噪放大送入BlueCore02的射頻單元,同時(shí)將由BlueCore2射頻單元產(chǎn)生的2.4 GHz高頻信號送入功放,經(jīng)帶通濾波器濾波后由外接天線發(fā)射出去。射頻天線可根據(jù)用戶的需求靈活選用,本方案采用內(nèi)建隱藏方式的倒F型天線(利用PCB板材進(jìn)行天線設(shè)計(jì))。本藍(lán)牙模塊的RF引腳外接匹配阻抗為50Ω的天線。
1．2藍(lán)牙核心芯片組
藍(lán)牙核心芯片組Bluecore02采用的是英國CSR公司的第二代需外置固件存儲器的單芯片(BlueCore02-ex-ternal),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,主要包括無線收發(fā)器,基帶與邏輯鏈路控制器及對外接口電路。 
無線收發(fā)器是一個(gè)工作在2.4～2.4835 GHzISM頻段的短距離微波頻率射頻收發(fā)器,使用GFSK調(diào)制,最大的發(fā)送或接收數(shù)據(jù)傳輸率為1 Mb/s。它能在可供使用的79個(gè)信道(2400～2483.5 MHz)之間快速地跳頻(1600個(gè)信道/s),通道帶寬是1 MHz,頻率偏差在140～175 kHz之間,能滿足藍(lán)牙一級操作,最大輸出功率是17 dbm,能進(jìn)行可編程功率控制。安裝天線之后,傳輸距離可達(dá)100m,符合ISM頻段的FCC和ETSI標(biāo)準(zhǔn)。該收發(fā)器以Radio ASIC為基礎(chǔ),集成了環(huán)路濾波器、壓控振蕩器(VCO)、天線濾波器、收發(fā)控制器、發(fā)送器和接收器6個(gè)操作部件。
基帶控制器包括：微處理器、存儲器、接口電路、語音處理電路、電源管理與時(shí)鐘電路等。微處理器是一個(gè)基于32位ARM的功能塊,它完成射頻信號處理,控制和協(xié)調(diào)各功能部件等功能。32 KB的片上RAM用于存儲臨時(shí)數(shù)據(jù)(保持藍(lán)牙語音與數(shù)據(jù)的緩沖存儲)。外部存儲器驅(qū)動部分用于與外部Flash或ROM的連接與驅(qū)動。接口電路向外圍設(shè)備及藍(lán)牙主機(jī)提供各種通信接口,包括USB接口、SPI接口(同步串行接口用于與其他外設(shè)數(shù)字設(shè)備進(jìn)行通信或作為外部Flash的編譯和下載接口)、UART口和PCM口(用于與外接數(shù)字音頻信號之間的匹配,可以直接接入PCM格式的音頻數(shù)字信號)。
1．3閃存
閃存以二進(jìn)制代碼的格式存放藍(lán)牙固件,可與基帶控制器交換數(shù)據(jù)地址和控制信號。藍(lán)牙固件包括射頻和基帶各層協(xié)議及接口應(yīng)用程序。本藍(lán)牙模塊默認(rèn)的軟件協(xié)議棧為RFCOMM Stack,其協(xié)議�？驁D如圖3所示。 
其中,藍(lán)牙基帶與鏈路控制器協(xié)議(LC)處理與高層協(xié)議數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換,將來自高層協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼,向下傳給射頻進(jìn)行發(fā)送;接收數(shù)據(jù)時(shí),射頻將經(jīng)過解調(diào)恢復(fù)空中數(shù)據(jù)并上傳給基帶,基帶再對數(shù)據(jù)進(jìn)行信道解碼,向高層傳輸。
鏈路管理器實(shí)現(xiàn)了鏈路管理協(xié)議(LMP),負(fù)責(zé)處理底層鏈路控制。每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都可以通過LMP與另一
個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的鏈路管理器進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的通信。
邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)為高層協(xié)議與底層協(xié)議之間不同長度PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的傳輸建立一條橋梁,并且為較高的協(xié)議層屏蔽低層傳輸?shù)奶匦浴?br>
串口仿真協(xié)議(RFCOMM)為串行電纜連接方式的替代提供接口環(huán)境。
基于這種方式的軟件協(xié)議棧,將藍(lán)牙協(xié)議棧高至RFCOMM層的軟件協(xié)議都嵌入到主機(jī)控制器,從而大大減少主機(jī)一方軟件開發(fā)的工作量。相對于傳統(tǒng)基于HCI層的軟件協(xié)議棧,該方式給藍(lán)牙應(yīng)用開發(fā)工程師帶來了極大的便利條件。 |
66821730(技術(shù)支持)
