專利名稱：一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)線音頻收發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線音頻收發(fā)裝置，具體地說(shuō)一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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V2.1+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v2.1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(ài)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(lè)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(guò)以藍(lán)牙方式傳輸高品質(zhì)的立體聲音樂(lè)，只要連接雙方支持A2DP(Advance AudioDistribution Profile)協(xié)議都能以16 bits,44.1kHz的質(zhì)量傳輸高品質(zhì)聲音信號(hào)。當(dāng)前的無(wú)線音頻收發(fā)裝置大多是基于藍(lán)牙V1. 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(duì)藍(lán)牙技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來(lái)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(guò)大，對(duì)便攜設(shè)備的電池容量要求較高，導(dǎo)致其使用時(shí)間過(guò)短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)線音頻收發(fā)裝置，不僅可以無(wú)線收發(fā)高品質(zhì)音頻信號(hào)，且功耗低。
`[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下—種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)輸出；一射頻單元，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號(hào)后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)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(lái)的信號(hào)。所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(wú)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(hào)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。[0014]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(guò)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(jí)封裝的STM32F103RCY COTEX ARM微處理器。本實(shí)用新型不僅可以將接收的射頻信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換處理成模擬音頻信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)送給支持A2DP協(xié)議的接受裝置。

圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)線音頻收發(fā)裝置的原 理示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)線音頻收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1所示，該圖示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)線音頻收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例有關(guān)的部分。一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)輸出；所述的射頻單元，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號(hào)后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)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(lái)的信號(hào)。參見(jiàn)圖1所示，所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(guò)對(duì)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。本實(shí)用新型實(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(jiàn)圖2所示，所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(hào)輸入至所述控制處理單元。參見(jiàn)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。[0032]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(hào)的音源，用于輸入模擬
音頻信號(hào)。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(guò)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。本實(shí)用新型實(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(guò)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(shí)可選用主時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)提高聲音的音質(zhì)；串行通訊總線I2C接口用于對(duì)音頻編解碼進(jìn)行初始化操作；所述的多路模擬音頻信號(hào)可通過(guò)SPP協(xié)議或IAP協(xié)議實(shí)現(xiàn)切換。參見(jiàn)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(dòng)增加控制，射頻信號(hào)的發(fā)射等。本實(shí)用新型實(shí)施例中，采用藍(lán)牙STLC2690芯片作為藍(lán)牙基帶芯片，其通過(guò)相應(yīng)的串行外設(shè)接口 SP1、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(hào)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(chǔ)器ROM/只讀存儲(chǔ)器RAM,負(fù)責(zé)存儲(chǔ)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(hào)；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(hào)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(hào)向外發(fā)送，接收時(shí)將下變頻的數(shù)字信號(hào)完成解調(diào)從中提取有用信息。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述的控制處理單元采用采用晶圓尺寸級(jí)封裝的STM32F103RCY COTEX ARM微處理器作為主控制器，其內(nèi)部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有用于控制整個(gè)系統(tǒng)的正常工作的軟件程序，包括有對(duì)外通訊的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口(Universal Asynchronous 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(shí)鐘信號(hào)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(Advance Audio 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(guò)串口傳輸控制命令和數(shù)據(jù)，同時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)所述射頻單元的復(fù)位、喚醒等控制。下面，對(duì)本實(shí)用新型的操作步驟說(shuō)明如下步驟1:接入電源，啟動(dòng)電源管理模塊；步驟2 :電源管理模塊啟動(dòng)后，啟動(dòng)主控制器和藍(lán)牙基帶控制器；[0042]步驟3 :主控制器讀取內(nèi)部快速存儲(chǔ)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(shí)鐘電路啟動(dòng)，內(nèi)嵌的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)在得到程序的控制后，啟動(dòng)振蕩電路，為系統(tǒng)提供所需要的參考時(shí)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(guò)I2C總線，對(duì)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(wú)線傳輸，可用于不同音質(zhì)的音頻傳輸要求場(chǎng)合，具有靈活性強(qiáng)，成本低的特點(diǎn)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)輸出； 一射頻單元，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號(hào)后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)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(lái)的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(wú)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(hào)輸入至所述控制處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(guò)I2S接口和I2C接口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(xiàng)所述的基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(jí)封裝的STM32F103RCYC0TEX ARM微處理器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于藍(lán)牙的低功耗無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)輸出；一射頻單元，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)成數(shù)字信號(hào)后輸出至所述控制處理單元，或?qū)⑺隹刂铺幚韱卧獋鱽?lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)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(lái)的信號(hào)。本實(shí)用新型不僅可以將接收的射頻信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換處理成模擬音頻信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)送給支持A2DP協(xié)議的接受裝置。
文檔編號(hào)H04B1/38GK202906890SQ201220498169
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)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(qǐng)人:天津安普德科技有限公司