基于S3C4480X控制的藍牙音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)

O 引言

針對最后十米的傳輸問題，藍牙技術(shù)已經(jīng)逐漸成為低成本、短距離無線個人網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖走x技術(shù)，其主要目標(biāo)是提供一個全雙工的無線傳輸環(huán)境，從而實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的無線傳輸。對于近距離傳輸，藍牙可采用高速跳頻技術(shù)(FH)來確保鏈路的穩(wěn)定，而且抗干擾性強，不易竊聽。此外，藍牙芯片的價格低廉，實現(xiàn)擴展容易。通過藍牙還可以對家居音頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進行控制。

為此，本文設(shè)計了一種基于S3C4480X的藍牙音頻網(wǎng)關(guān)(AG)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)與藍牙耳機之間的點對點連接，以建立一個音頻連接，從而實現(xiàn)兩者之間的配對與語音數(shù)據(jù)傳輸。

1 藍牙體系結(jié)構(gòu)

藍牙無線通信協(xié)議標(biāo)準包括核心協(xié)議和應(yīng)用框架兩大部分。藍牙協(xié)議標(biāo)準的目的是在遵循規(guī)范應(yīng)用的情況下能夠進行相互間的操作，為了實現(xiàn)相互間的操作，在遠程設(shè)備上的對應(yīng)應(yīng)用程序必須以同一協(xié)議棧運行。藍牙協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)可分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、中間協(xié)議層和應(yīng)用層，圖1所示是藍牙系統(tǒng)協(xié)議棧的系統(tǒng)組成框圖。藍牙的核心協(xié)議包括4部分，即基帶、鏈路管理、邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議(L2CAP)、業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議(SDP)等。其中L2CAP負責(zé)建立邏輯鏈路連接，提供協(xié)議復(fù)用、高層與底層間數(shù)據(jù)分組的分段與重組等任務(wù)。SDP可提供服務(wù)搜索和服務(wù)瀏覽功能，負責(zé)藍牙設(shè)備間服務(wù)的查詢和訪問。

藍牙主機控制接口(HCl)可為基帶控制器、連接控制器、硬件狀態(tài)、控制寄存器提供命令接口，并可在藍牙設(shè)備的主機和基帶之間提供一個通用接口。HCI層以上的協(xié)議在主機上運行，而以下的協(xié)議由藍牙主機控制器硬件來完成。這樣既可保證底層協(xié)議傳輸?shù)姆€(wěn)定性，又支持了上層應(yīng)用協(xié)議的可擴展性。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與設(shè)計

本文選用三星公司的32位內(nèi)核ARM7TDMIS3C44BOX為處理器，并通過藍牙模塊、音頻編/解碼器(CODEC)、以太網(wǎng)接口等來構(gòu)建系統(tǒng)硬件平臺。本系統(tǒng)基于藍牙BlueStack協(xié)議棧，可以實現(xiàn)藍牙的所有功能，藍牙音頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)就是基于BlueStack實現(xiàn)的。S3C44BOX與RTL8019用于開發(fā)10Mbps的以太網(wǎng)接口，可使系統(tǒng)連通以太網(wǎng)，并通過以太網(wǎng)進行操作。圖2為其系統(tǒng)構(gòu)成框圖。

2．1 藍牙模塊ROKl01008的結(jié)構(gòu)特點

本系統(tǒng)選用Ericsson公司的ROKl0l008模塊，該藍牙模塊集成度高，功耗小，可提供高至控制接口HCI層的功能，并具有UART、I2C和PCMCIA三種主機控制接口，可方便地與主機進行藍牙語音和數(shù)據(jù)的傳輸。ROKl0l008支持藍牙規(guī)范v1．OB，其接收器的最大輸入電平為+13 dBm，動態(tài)范圍較廣，能確保發(fā)送器可靠的通信，其輸出功率可達Class2，UART最大數(shù)據(jù)流為460 kbps。同時ROKl01008可支持語音和數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠?qū)崿F(xiàn)點對點的連接。

ROKl01008模塊的組成如圖3所示。該模塊內(nèi)部帶有無線收發(fā)器、基帶控制器、閃存、電源管理和時鐘五個模塊。其中無線收發(fā)模塊由藍牙收發(fā)器和天線組成。其功能是為網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備提供無線通道。基帶控制器可完成頻率的合成，同時完成基帶模塊的數(shù)據(jù)比特信號到無線電信號的轉(zhuǎn)換過濾，并將無線電信號以一定的功率和跳頻頻率發(fā)送出去。ROKOl008的工作頻段在2．4 GHz～2．5 GHz ISM之間，有79個信道，每個信道l MHz。