BC5-MM在車載藍(lán)牙設(shè)備中應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙是一種短距離內(nèi)語音及數(shù)據(jù)通信的無線技術(shù)。較其他無線協(xié)議，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)更完善，定義了各種應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)規(guī)范．保證設(shè)備間的互操作性，其應(yīng)用及開發(fā)日益廣泛。這里采用Bluecore5-MM（簡稱BC5-MM）設(shè)計(jì)一款車載藍(lán)牙設(shè)備。首先介紹BC5-MM的器件特性、車載藍(lán)牙設(shè)備 的藍(lán)牙子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和RF部分的電路設(shè)計(jì)，然后從單芯片開發(fā)方式、通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和UART通信等方面詳細(xì)介紹BC5-MM特定軟件的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。

　　車載藍(lán)牙設(shè)備采用BC5-MM+32位外部嵌入式處理器的雙處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)USB音樂播放、藍(lán)牙免提、藍(lán)牙流媒體音樂播放、電話簿同步下載等功能。其中BC5-MM的關(guān)鍵特性如下：（1）以單芯片形式集成藍(lán)牙系統(tǒng)的射頻和基帶控制、RISC結(jié)構(gòu)的16位MCU和性能高達(dá)64 MI／s；的Kalimba DSP。其中MCU實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙協(xié)議棧和應(yīng)用軟件，DSP實(shí)現(xiàn)音頻和語音處理以及流媒體音樂文件的編解碼。（2）獨(dú)立的音頻輸入輸出系統(tǒng)，內(nèi)置麥克風(fēng)偏置電路，并具備一定的音頻輸出驅(qū)動(dòng)能力。（3）無線發(fā)射功率達(dá)+8 dBm，接收靈敏度-90 dBm，無需外部放大器，只需印刷電路板天線便可滿足藍(lán)牙射頻規(guī)范Class 2要求，通訊距離達(dá)10 m。（4）具有USB、I2C、SPI、UART等多種接口，外接外部主控制器實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用。其中BC5-MM和主處理器通過UART進(jìn)行通信，SPI接口用于BC5-MM程序調(diào)試、下載以及關(guān)鍵PSKEY屬性設(shè)置。（5）內(nèi)置LD0（低壓差線性穩(wěn)壓器）可由外部3．3 V的電壓生成1．8 V和1．5 V兩種電壓，其中，1．8 V主要為I／O口供電，1．5 V主要為內(nèi)核供電，從而簡化電路設(shè)計(jì)。圖2為藍(lán)牙RF子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，由于BC5-MM內(nèi)部集成藍(lán)牙Modem，只需外接濾波器和天線便能實(shí)現(xiàn)RF子系統(tǒng) 電路設(shè)計(jì)。這里，濾波器選用DBF81F104，該器件是SOSHIN專為藍(lán)牙通信的可靠性。選用5 ppm的高性能RF晶體振蕩器，并調(diào)整設(shè)置BC5-MM的關(guān)鍵PSKEY-Crystal Trim值，控制初始載波偏移在很小范同內(nèi)，保證藍(lán)牙手機(jī)能夠搜索到設(shè)備并將其配對(duì)連接。

　　單芯片開發(fā)方式

　　BC5-MM有兩種開發(fā)方式：一種是將BC5-MM作為藍(lán)牙基帶傳輸器件，協(xié)議棧及應(yīng)用軟件全部由外部主處理器實(shí)現(xiàn)；另一種是將BC5-MM作為藍(lán)牙單芯 片，實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧及部分應(yīng)用軟件，通過與外部主處理器的通信來綜合完成相關(guān)應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用后一種開發(fā)方式，BC5-MM的軟件開發(fā)在CSR公司提供的 Roadtunes-SDK上進(jìn)行，該Roadtunes-SDK提供完成的協(xié)議棧和剖面庫，車載應(yīng)用的軟件解決方案，以及虛擬機(jī)VM，用于單芯片方式的 嵌入式開發(fā)。在該解決方案的基礎(chǔ)上開發(fā)軟件，其應(yīng)用包括免提通話、信號(hào)強(qiáng)度、電池電量及短信提示、流媒體音樂播放及遠(yuǎn)程控制、讀取藍(lán)牙播放器音樂的 TAGID3、來電鈴聲提示、下載藍(lán)牙手機(jī)內(nèi)的電話簿、自動(dòng)連接等。下面從通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和UART通信方面論述相關(guān)機(jī)制原理和開發(fā)。

　　UART通信

　　由于BC5-MM處理器資源有限，可實(shí)現(xiàn)簡單應(yīng)用，但復(fù)雜應(yīng)用則須借助外部處理器。這里選用BC5-MM+外部主處理器。這種架構(gòu)采用UART通信實(shí)現(xiàn)處理器之間的交互，綜合完成相關(guān)應(yīng)用。UART通信協(xié)議包括底層傳輸和應(yīng)用兩部分協(xié)議。其中傳輸協(xié)議定義了幀格式并選擇合適的校驗(yàn)機(jī)制和錯(cuò)誤處理機(jī)制，幀格式為：幀頭 （0x55+0Xaa）+id（標(biāo)示該幀的含義）+dlc（數(shù)據(jù)場長度）+data（數(shù)據(jù)場）+checksum（16位算術(shù)校驗(yàn)和）。按照幀格 式，UART驅(qū)動(dòng)程序組合幀發(fā)送和解析接收數(shù)據(jù)幀，組合幀較簡單，解析幀按照幀結(jié)構(gòu)定義相應(yīng)狀態(tài)以狀態(tài)機(jī)的概念解析ID和數(shù)據(jù)。

　　應(yīng)用協(xié)議首先按照具體應(yīng)用定義相應(yīng)信號(hào)，然后將各個(gè)信號(hào)在幀內(nèi)組合封裝，狀態(tài)量和控制量是以位信號(hào)形式定義，來控制幀長度。應(yīng)用協(xié)議的制定與特定應(yīng)用密切相關(guān)，需要針對(duì)特定應(yīng)用定義相應(yīng)的交互方式介紹藍(lán)牙子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及BC5-MM器件特性。從單芯片開發(fā)方式、通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和UART通信方面闡述BC5-MM軟件設(shè)計(jì)特性及實(shí)現(xiàn)方法，從而為那些采用BC5-MM開發(fā)的工程師提供設(shè)計(jì)參考和借鑒。