專利名稱：一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線音頻收發(fā)裝置，具體地說一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
2007 年 7 月 26 日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟 SIG (Special Interest Group)發(fā)布V2. I+EDR(Enhanced Data Rate)后，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟又于2009年4月21日SIG發(fā)布 了新一代高速藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)V3. OCHigh Speed)。藍(lán)牙v3. O標(biāo)準(zhǔn)較之前v2. I標(biāo)準(zhǔn)，在功耗和傳輸特性方面做了很大優(yōu)化，而意法愛立信推出的STLC2690芯片更是從輸入電壓入手大大降低了功耗，使藍(lán)牙技術(shù)具備更為廣泛的應(yīng)用。藍(lán)牙立體聲音頻傳輸規(guī)范(Advance Audio Distribution Profile)規(guī)定了使用藍(lán)牙異步傳輸信道方式、傳輸高質(zhì)量音樂文件數(shù)據(jù)的協(xié)議堆棧軟件和使用方法，基于該協(xié)議就能通過以藍(lán)牙方式傳輸高品質(zhì)的立體聲音樂，只要連接雙方支持A2DP(Advance AudioDistribution Profile)協(xié)議都能以16bits,44. IkHz的質(zhì)量傳輸高品質(zhì)聲音信號。當(dāng)前的無線音頻收發(fā)裝置大多是基于藍(lán)牙VI. 2和V2. O版本的相關(guān)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的傳輸速率普遍較低，最高能達(dá)到1Mbps，而其功耗與同類其他技術(shù)相比偏高，這對藍(lán)牙技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來了很大影響，技術(shù)的落后已經(jīng)造成了藍(lán)牙技術(shù)在使用上中的缺陷，t匕如功耗過大，對便攜設(shè)備的電池容量要求較高，導(dǎo)致其使用時間過短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，不僅可以無線收發(fā)高品質(zhì)音頻信號，且功耗低。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下—種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，包括一音頻單元，用于將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號輸出；一射頻單元，用于對接收的射頻信號調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻信號向外發(fā)送；所述控制處理單元，分別與所述音頻單元與射頻單元電連接，用于處理所述音頻單元、射頻單元傳來的信號。所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，還包括一電源管理單元，用于為所述的音頻單元、射頻單元與控制處理單元提供工作電壓。所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，還包括一人機(jī)界面裝置，與所述控制處理單元電連接，用于輸入控制信號輸入至所述控制處理單元。所述音頻單元包含有一與所述控制處理單元電連接的音頻編碼器、與所述的音頻編碼器分別連接的音頻輸入模塊與音頻輸出模塊。
所述的音頻輸入模塊為麥克風(fēng)。所述的音頻輸出模塊為耳機(jī)或揚(yáng)聲器。所述的音頻編碼器與所述控制處理單元通過I2C總線連接。所述射頻單元包括與所述的控制處理單元連接的藍(lán)牙基帶芯片，與所述的藍(lán)牙基帶芯片連接的寬帶濾波器以及與所述的寬帶濾波器連接的藍(lán)牙收發(fā)天線。所述控制處理單元采用晶圓尺寸級封裝的STM32F103RCY COTEX ARM微處理器。本發(fā)明不僅可以將接收的射頻信號經(jīng)轉(zhuǎn)換處理成模擬音頻信號發(fā)送到音頻播放裝置，如耳機(jī)或揚(yáng)聲器，而且可以將音源，如麥克風(fēng)發(fā)出的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成射頻信號發(fā)送給支持A2DP協(xié)議的接受裝置。


圖I所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置的原理示意圖；圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖I所示，該圖示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的部分。一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，包括有音頻單元、射頻單元及控制單元;所述的音頻單元，用于將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號輸出；所述的射頻單元，用于對接收的射頻信號調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻信號向外發(fā)送；所述的控制處理單元，分別與所述音頻單元與射頻單元電連接，用于處理所述音頻單元、射頻單元傳來的信號。參見圖I所示，所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，還包括一電源管理單元，用于為所述的音頻單元、射頻單元與控制處理單元提供工作電壓。主要是通過對輸入電壓的穩(wěn)壓濾波及電壓調(diào)節(jié)后為所述的音頻單元、射頻單元與控制處理單元提供電源。本發(fā)明實(shí)施例中，所述的電源管理單元為集成的低壓差線性穩(wěn)壓器LDO (Low-dropout regulator),可實(shí)現(xiàn)范圍更廣的電源電壓供給，實(shí)現(xiàn)不同供電系統(tǒng)(2. 2V 6. 5V)的兼容。參見圖2所示，所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，還包括一人機(jī)界面裝置，與所述控制處理單元電連接，用于輸入控制信號輸入至所述控制處理單元。參見圖2所示,所述音頻單元包含有一與所述控制處理單元電連接的音頻編碼器、與所述的音頻編碼器分別連接的音頻輸入模塊與音頻輸出模塊。
所述的音頻輸入模塊為麥克風(fēng)或其它能提供模擬音頻信號的音源，用于輸入模擬
音頻信號。所述的音頻輸出模塊為耳機(jī)或揚(yáng)聲器。所述的音頻編碼器與所述控制處理單元通過音頻數(shù)據(jù)傳輸總線I2S接口和串行通訊總線I2C接口連接。本發(fā)明實(shí)施例中，所述的音頻處理單元采用wolfsun公司的WM8904音頻編碼芯片，是一顆應(yīng)用于便攜式設(shè)備的低功耗的音頻編解碼器，其通過音頻數(shù)據(jù)傳輸總線I2S接口和串行通訊總線I2C接口與控制處理單元連接；音頻數(shù)據(jù)傳輸總線I2S接口是一種專責(zé)于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€標(biāo)準(zhǔn)，此處負(fù)責(zé)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的傳輸，同時可選用主時鐘信號，來提高聲音的音質(zhì)；串行通訊總線I2C接口用于對音頻編解碼進(jìn)行初始化操作；所述的多路模擬音頻信號可通過SPP協(xié)議或IAP協(xié)議實(shí)現(xiàn)切換。 參見圖2所示，所述射頻單元包括與所述的控制處理單元連接的藍(lán)牙基帶芯片，與所述的藍(lán)牙基帶芯片連接的寬帶濾波器以及與所述的寬帶濾波器連接的藍(lán)牙收發(fā)天線。藍(lán)牙工作在ISM頻段，射頻單元用于完成藍(lán)牙的數(shù)字調(diào)制解調(diào)，完成功率的自動增加控制，射頻信號的發(fā)射等。本發(fā)明實(shí)施例中，采用藍(lán)牙STLC2690芯片作為藍(lán)牙基帶芯片，其通過相應(yīng)的串行外設(shè)接口 SPI、通用異步接收/發(fā)送裝置UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)、串行通訊總線I2C、脈沖編號調(diào)變PCM/音頻數(shù)據(jù)傳輸總線I2S實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)及控制命令，藍(lán)牙基帶芯片內(nèi)部包括藍(lán)牙中央處理器Bluetooth CPU,隨機(jī)存儲器ROM/只讀存儲器RAM,負(fù)責(zé)存儲和運(yùn)行藍(lán)牙芯片固件；基帶控制器Baseband controller負(fù)責(zé)藍(lán)牙基帶部分的控制，Audio co-processor負(fù)責(zé)音頻處理,接收器Receive、發(fā)送器transmit與轉(zhuǎn)換器switch共同組成射頻收發(fā)器，與天線連接，收發(fā)射頻信號；還包括射頻低噪聲放大器LNA，射頻功率放大器PA，差分轉(zhuǎn)單端balun，頻段選擇濾波器以及實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能的雙工器；ISM頻段射頻部分與基帶控制器完成藍(lán)牙基帶芯片的信號數(shù)字調(diào)制，包括高斯最小頻移鍵控 GMSK (Gaussian minimum-shift keying),正交相移鍵控 QPSK (Quadrature PhaseShift Keying),自適應(yīng)調(diào)頻AFH (Adaptive Frequency-hopping),將數(shù)字調(diào)制的信號向外發(fā)送，接收時將下變頻的數(shù)字信號完成解調(diào)從中提取有用信息。本發(fā)明實(shí)施例中，所述的控制處理單元采用采用晶圓尺寸級封裝的STM32F103RCYCOTEX ARM微處理器作為主控制器，其內(nèi)部存儲器中存儲有用于控制整個系統(tǒng)的正常工作的軟件程序，包括有對外通訊的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)、串行外設(shè)接口 SPI 接口、通用輸入/輸出 1/0 接口、有額外的主時鐘信號的I2S總線接口，并承載電纜替代協(xié)議，文本傳輸協(xié)議，音頻傳輸協(xié)議等藍(lán)牙協(xié)議棧3. 0，用于完成射頻單元基帶算法以上的鏈路管理，特別是支持A2DP (AdvanceAudio Distribution Profile)協(xié)議的應(yīng)用。所述的控制處理單元與射頻單元之間通過串口傳輸控制命令和數(shù)據(jù)，同時所述的控制處理單元還提供額外的通用輸入/輸出GPIO接口連接到射頻單元，來實(shí)現(xiàn)所述射頻單元的復(fù)位、喚醒等控制。下面，對本發(fā)明的操作步驟說明如下步驟I :接入電源，啟動電源管理模塊；步驟2 :電源管理模塊啟動后，啟動主控制器和藍(lán)牙基帶控制器；
步驟3 :主控制器讀取內(nèi)部快速存儲器的程序，將所有主控制器的寄存器置成相應(yīng)的狀態(tài)；步驟4 :時鐘電路啟動，內(nèi)嵌的時鐘驅(qū)動在得到程序的控制后，啟動振蕩電路，為系統(tǒng)提供所需要的參考時鐘；步驟5 :藍(lán)牙基帶控制器得到相應(yīng)命令后選擇所支持的藍(lán)牙BT協(xié)議棧3. 0，準(zhǔn)備相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制解調(diào)算法；
步驟6 :主控制器通過I2C總線，對音頻編碼芯片進(jìn)行初始化；步驟7 :完成初始化進(jìn)入等待模式，進(jìn)行搜索、連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明可快速實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的無線傳輸，可用于不同音質(zhì)的音頻傳輸要求場合，具有靈活性強(qiáng)，成本低的特點(diǎn)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，包括 一音頻單元，用于將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號輸出； 一射頻單元，用于對接收的射頻信號調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻信號向外發(fā)送； 所述控制處理單元，分別與所述音頻單元與射頻單元電連接，用于處理所述音頻單元、射頻單元傳來的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，包括一電源管理單元，用于為所述的音頻單元、射頻單元與控制處理單元提供工作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，包括一人機(jī)界面裝置，與所述控制處理單元電連接，用于輸入控制信號輸入至所述控制處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述音頻單元包含有一與所述控制處理單元電連接的音頻編碼器、與所述的音頻編碼器分別連接的音頻輸入模塊與音頻輸出模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述的音頻輸入模塊為麥克風(fēng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述的音頻輸出模塊為耳機(jī)或揚(yáng)聲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述的音頻編碼器與所述控制處理單元通過I2S接口和I2C接口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述射頻單元包括與所述的控制處理單元連接的藍(lán)牙基帶芯片，與所述的藍(lán)牙基帶芯片連接的寬帶濾波器以及與所述的寬帶濾波器連接的藍(lán)牙收發(fā)天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求f8任一項所述的基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，其特征在于，所述控制處理單元采用晶圓尺寸級封裝的STM32F103RCYC0TEX ARM微處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于藍(lán)牙的低功耗無線音頻收發(fā)裝置，包括一音頻單元，用于將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號輸出；一射頻單元，用于對接收的射頻信號調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽淼臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻信號向外發(fā)送；所述控制處理單元，分別與所述音頻單元與射頻單元電連接，用于處理所述音頻單元、射頻單元傳來的信號。本發(fā)明不僅可以將接收的射頻信號經(jīng)轉(zhuǎn)換處理成模擬音頻信號發(fā)送到音頻播放裝置，如耳機(jī)或揚(yáng)聲器，而且可以將音源發(fā)出的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成射頻信號發(fā)送給支持A2DP協(xié)議的接受裝置。
文檔編號H04B1/38GK102868418SQ201210365059
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者蔡穎昭 申請人:天津安普德科技有限公司