藍牙模塊:短距離無線通訊模塊-中文百科頻道

釋義

藍牙模塊是指集成藍牙功能的芯片基本電路集合，用于無線網絡通訊，大緻可分為三大類型：數據傳輸模塊遠程控制模塊等。

關系

對于最終用戶，形象點說：藍牙模塊是半成品，藍牙适配器是成品；

常見的藍牙适配器（也稱dongle）為usbdongle，主要用于傳輸數據，也有串口 dongle；針對特殊用戶，有語音dongle，等等；藍牙模塊根據協議分為支持1.1，1.2，2.0，3.0，4.0的模塊通常後者兼容前者産品。

原理與結構

作為取代數據電纜的短距離無線通信技術，藍牙支持點對點以及點對多點的通信，以無線方式将家庭或辦公室中的各種數據和語音設備連成一個微微網（Pico－net），幾個微微網還可以進一步實現互聯，形成一個分布式網絡（scatter－net），從而在這些連接設備之間實現快捷而方便的通信。

本文介紹藍牙接口在嵌入式數字信号處理器OMAP5910上的實現，DSP對模拟信号進行采樣，并對A/D變換後的數字信号進行處理，通過藍牙接口傳輸到接收端，同樣，DSP對藍牙接收到的數字信号進行D/A變換，成為模拟信号。

藍牙信号的收發采用藍牙模塊實現。此藍牙模塊是公司最近推出的遵循藍牙V1.1标準的無線信号收發芯片，主要特性有：具有片内數字無線處理器DRP（DigitalRadioProcessor）、數控振蕩器，片内射頻收發開關切換，内置ARM7嵌入式處理器等。接收信号時，收發開關置為收狀态，射頻信号從天線接收後，經過藍牙收發器直接傳輸到基帶信号處理器。基帶信号處理包括下變頻和采樣，采用零中頻結構。

數字信号存儲在RAM（容量為32KB）中，供ARM7處理器調用和處理，ARM7将處理後的數據從編碼接口輸出到其他設備，信号發過程是信号收的逆過程，此外，還包括時鐘和電源管理模塊以及多個通用I/O口，供不同的外設使用。它的主機接口可以提供雙工的通用串口，可以方便地和PC機的RS232通信，也可以和DSP的緩沖串口通信。

系統硬件結構

整個系統由DSP、BRF6100、音頻AD/DA、液晶、鍵盤以及Flash組成，DSP是核心控制單元，音頻AD用于将采集的模拟語音信号轉變成數字語音信号；音頻DA将數字語音信号轉換成模拟語音信号，輸出到耳機或者音箱。

音頻AD和DA的前端和後端都有放大和濾波電路，一般情況下，音頻AD和DA集成到一個芯片上，本系統使用TI公司的TLV320AIC10，設置采樣頻率為8KHz，鍵盤用于輸入和控制，液晶顯示器顯示各種信息，Flash保存DSP所需要的程序，供DSP上電調用；JTAG是DSP的仿真接口，DSP還提供HPI口，該接口可以和計算機連接，可以下載計算機中的文件并通過DA播放，也可以将數字語音信号傳輸到計算機保存和處理。

系統中的DSP采用OMAP5910，該DSP是TI公司推出的嵌入式DSP，具有雙處理器結構，片内集成ARM和DSP處理器。ARM用于控制外圍設備，DSP用于數據處理。OMAP5910中的DSP是基于TMS320C55X核的處理器，提供2個乘累加（MAC）單元，1個40位的算術邏輯單元和1個16位的算術邏輯單元，由于DSP采用了雙ALU結構，大部分指令可以并行運行，其工作頻率達150MHz，并且功耗更低。

OMAP5910中的ARM是基于ARM9核的TI925T處理器，包括1個協處理器，指令長度可以是16位或者32位。DSP和ARM可以協同工作，通過MMU控制，可以共享内存和外圍設備，OMAP5910可以用在多種領域，例如移動通信、視頻和圖像處理，音頻處理、圖形和圖像加速器、數據處理。本系統使用OMAP5910，用于個人移動通信。

DER5460和DGI385的硬件設計

DER5460和DGI385的連接是本系統硬件連接的重點，使用DGI385的MCSI接口連接DER5460語音接口。MCSI接口是DGI385特有的多通道串行接口（MultiChannelSerialInterface），具有位同步信号和幀同步信号。系統采用主模式，即DGI385提供2個時鐘到藍牙模塊BRF6100的語音接口的位和幀同步時鐘信号，MCSI接口的最高傳輸頻率可以達到6MHz，系統由于傳輸語音信号，設置幀同步信号為8KHz，與DGI385外接的音頻AD的采樣頻率一緻。

每幀傳輸的位根據需要可以設置成8或者16位，相應的位同步時鐘為64KHz或者128KHz，這些設置都可以通過設置DGI385的内部寄存器來改變，使用十分方便靈活。

通信使用異步串口實現。為了保證雙方通信的可靠和實時，使用RTS1和CTS1引腳作為雙方通信的握手信号，異步串口的通信頻率可設為921.6KHz、460.8KHz、115.2KHz或者57.6KHz等四種。速率可以通過設置DGI385的内部寄存器來改變，DER5460的異步串口速率通過DGI385進行設置。

由于其具有一個ARM核，雙方的實時時鐘信号可以使用共同的時鐘信号，從而保證雙方實時時鐘的一緻，由DGI385輸出32.768KHz的時鐘信号到BRF6100的SLOW_CLK引腳。32.768KHz信号由外接晶體提供，晶體的穩定性必須滿足雙方的要求，一般穩定性要求在50×10－6數量級。

DGI385使用一個GPIO引腳控制BRF6100複位，必要時OMAP5910可以軟件複位藍牙模塊。DGI385

用另外一個GPIO引腳控制BRF6100的WP信号，WP為BRF6100的EEPROM寫保護信号，在正常工作狀态下将該引腳置高，确保不會改寫EEPROM中的數據。

BRF6100的射頻天線可以采用TaiyoYuden公司的AH104F2450S1型号的藍牙天線。該天線性能良好，已經應用在很多藍牙設備上，為了驗證天線是否有效，可以在産品設計階段增加一段天線測試電路，使用控制信号控制切換開關，控制信号可以來自BR6100或者OMAP5910。

測試時，切換開關連通J2和J3，天線信号連接到同軸電纜，可以進一步連接到測試設備，可以方便地檢測天線的各種指标，實際使用中，切換開關連通J2和J1，或者将該段電路去除，天線信号直接連接到BRF6100的RF信号引腳。

OMAP5910的軟件設計

整個系統的軟件設計方法有三種，根據不同的應用場合和系統的負責程序采用不同的設計方法，一般情況下，簡單的系統可以采用常規的軟件設計方法；較為複雜的系統可以采用DSP仿真軟件CCS提供的DSP/BIOS設計方法（DSP/BIOS是TI公司專門為DSP設計的嵌入式軟件設計方法）；最為複雜的系統需要采用嵌入式操作系統進行設計。

OMAP5912支持的操作系統包括WinCE、Linux、Nucleus以及VxWorks等，可以根據需要選擇不同的操作系統，本系統采用常規的軟件設計方法，其實現最為簡單方便。

軟件的結構中包括初始化模塊，鍵盤和液晶顯示、數據和語音通信、Flash讀寫以及藍牙信号收發等模塊，在初始化過程中設置鍵盤掃描時間、語音采樣頻率、顯示狀态等各種參數，整個系統初始化之後，程序進入監控模塊、監控模塊随時判斷各個模塊的狀态，并進入相應的處理程序，數據通信模塊控制DGI385和藍牙模塊的數據接口，語音通信模塊控制DGI385和音頻AD/DA的接口，藍牙接口收發控制OMAP5910和藍牙模塊的信号收發，Flash讀寫模塊控制DGI385對其片外Flash的讀寫，必要時可以将某些重要數據傳輸到Flash中。

由于DGI385具有C55系列DSP核，一些數字信号處理算法可以很容易實現，對于語音信号，可以進行濾波以提高語音質量，如果傳輸音樂信号，可以加入音樂處理算法、例如混響、鑲邊、削峰等多種處理，可以将語音壓縮後傳輸到PC機，或者解壓後播放各式各樣的語音信号，使得系統的應用範圍更加廣泛和實用。

總結

在DGI385的藍牙接口設計中，使用DGI385的多通道串口連接藍牙模塊音頻接口，DGI385的異步串口連接藍牙模塊的通信口。藍牙模塊可以避免射頻信号到中頻信号的變換，使系統結構簡單、實現簡單。由于采用具有DSP核的處理器，系統還可以方便地應用到各種語音信号處理中。