基于S3C4480X控制的藍(lán)牙音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

O 引言

針對(duì)最后十米的傳輸問題，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)逐漸成為低成本、短距離無線個(gè)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(gè)全雙工的無線傳輸環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的無線傳輸。對(duì)于近距離傳輸，藍(lán)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(qiáng)，不易竊聽。此外，藍(lán)牙芯片的價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展容易。通過藍(lán)牙還可以對(duì)家居音頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。

為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于S3C4480X的藍(lán)牙音頻網(wǎng)關(guān)(AG)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙耳機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，以建立一個(gè)音頻連接，從而實(shí)現(xiàn)兩者之間的配對(duì)與語音數(shù)據(jù)傳輸。

1 藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)

藍(lán)牙無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括核心協(xié)議和應(yīng)用框架兩大部分。藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的目的是在遵循規(guī)范應(yīng)用的情況下能夠進(jìn)行相互間的操作，為了實(shí)現(xiàn)相互間的操作，在遠(yuǎn)程設(shè)備上的對(duì)應(yīng)應(yīng)用程序必須以同一協(xié)議棧運(yùn)行。藍(lán)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(lán)牙系統(tǒng)協(xié)議棧的系統(tǒng)組成框圖。藍(lán)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(fù)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(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備間服務(wù)的查詢和訪問。

藍(lán)牙主機(jī)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(lán)牙設(shè)備的主機(jī)和基帶之間提供一個(gè)通用接口。HCI層以上的協(xié)議在主機(jī)上運(yùn)行，而以下的協(xié)議由藍(lán)牙主機(jī)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(kuò)展性。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

本文選用三星公司的32位內(nèi)核ARM7TDMIS3C44BOX為處理器，并通過藍(lán)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(tái)。本系統(tǒng)基于藍(lán)牙BlueStack協(xié)議棧，可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的所有功能，藍(lán)牙音頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)就是基于BlueStack實(shí)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(jìn)行操作。圖2為其系統(tǒng)構(gòu)成框圖。

2．1 藍(lán)牙模塊ROKl01008的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本系統(tǒng)選用Ericsson公司的ROKl0l008模塊，該藍(lán)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(jī)控制接口，可方便地與主機(jī)進(jìn)行藍(lán)牙語音和數(shù)據(jù)的傳輸。ROKl0l008支持藍(lán)牙規(guī)范v1．OB，其接收器的最大輸入電平為+13 dBm，動(dòng)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(dá)Class2，UART最大數(shù)據(jù)流為460 kbps。同時(shí)ROKl01008可支持語音和數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shí)鐘五個(gè)模塊。其中無線收發(fā)模塊由藍(lán)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?；鶐Э刂破骺赏瓿深l率的合成，同時(shí)完成基帶模塊的數(shù)據(jù)比特信號(hào)到無線電信號(hào)的轉(zhuǎn)換過濾，并將無線電信號(hào)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(gè)信道，每個(gè)信道l MHz。