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基于S3C4480X控制的蓝牙音频网关设计与实现

2010-12-31

        針對最后十米的傳輸問題,藍牙" title="藍牙">藍牙技術已經(jīng)逐漸成為低成本、短距離無線個人網(wǎng)絡傳輸?shù)氖走x技術,其主要目標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(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" title="音頻">音頻設備網(wǎng)絡進行控制。

       為此,本文設計了一種基于S3C4480X" title="S3C4480X">S3C4480X的藍牙音頻網(wǎng)關(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  藍牙體系結構

        藍牙無線通信協(xié)議標準包括核心協(xié)議和應用框架兩大部分。藍牙協(xié)議標準的目的是在遵循規(guī)范應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,在遠程設備上的對應應用程序必須以同一協(xié)議棧運行。藍牙協(xié)議的體系結構可分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、中間協(xié)議層和應用層,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協(xié)議(L2CAP)、業(yè)務搜尋協(xié)議(SDP)等。其中L2CAP負責建立邏輯鏈路連接,提供協(xié)議復用、高層與底層間數(shù)據(jù)分組的分段與重組等任務。SDP可提供服務搜索和服務瀏覽功能,負責藍牙設備間服務的查詢和訪問。

        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,又支持了上層應用協(xié)議的可擴展性。

2 系統(tǒng)硬件結構與設計

     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)構成框圖。

2.1 藍牙模塊ROKl01008的結構特點

         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)關和終端設備提供無線通道?;鶐Э刂破骺赏瓿深l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。

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