藍牙模塊原理與結構

現在科技迅速在發展當中，本文我們為大家深入講解藍牙模塊原理與結構與目前國內其他產品相比的優勢，希望對大家有所幫助。

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，以無線方式將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號處理器 OMAP5910 上的實現，DSP 對模擬信號進行采樣，并對 A/D 變換后的數字信號進行處理，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號進行 D/A 變換，成為模擬信號。

藍牙信號的收發采用藍牙模塊實現。此藍牙模塊是公司推出的遵循藍牙 V1.1 標準的無線信號收發芯片，主要特性有：具有片內數字無線處理器 DRP（DigitalRadioProcessor）、數控振蕩器，片內射頻收發開關切換，內置 ARM7 嵌入式處理器等。接收信號時，收發開關置為收狀態，射頻信號從天線接收后，經過藍牙收發器直接傳輸到基帶信號處理器?；鶐盘柼幚戆ㄏ伦冾l和采樣，采用零中頻結構。數字信號存儲在 RAM（容量為 32KB）中，供 ARM7 處理器調用和處理，ARM7 將處理后的數據從編碼接口輸出到其他設備，信號發過程是信號收的逆過程，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。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 用于將采集的模擬語音信號轉變成數字語音信號；音頻 DA 將數字語音信號轉換成模擬語音信號，輸出到耳機或者音箱。音頻 AD 和 DA 的前端和后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，也可以將數字語音信號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，片內集成 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，可以共享內存和外圍設備，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），具有位同步信號和幀同步信號。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號，MCSI 接口的最高傳輸頻率可以達到 6MHz，系統由于傳輸語音信號，設置幀同步信號為 8KHz，與 DGI385 外接的音頻 AD 的采樣頻率一致。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 的內部寄存器來改變，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號，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 的內部寄存器來改變，DER5460 的異步串口速率通過 DGI385 進行設置。

由于其具有一個 ARM 核，雙方的實時時鐘信號可以使用共同的時鐘信號，從而保證雙方實時時鐘的一致，由 DGI385 輸出 32.768KHz 的時鐘信號到 BRF6100 的 SLOW_CLK 引腳。32.768KHz 信號由外接晶體提供，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 復位，必要時 OMAP5910 可以軟件復位藍牙模塊。DGI385 用另外一個 GPIO 引腳控制 BRF6100 的 WP 信號，WP 為 BRF6100 的 EEPROM 寫保護信號，在正常工作狀態下將該引腳置高，確保不會改寫 EEPROM 中的數據。BRF6100 的射頻天線可以采用 TaiyoYuden 公司的 AH104F2450S1 型號的藍牙天線。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，可以在產品設計階段增加一段天線測試電路，使用控制信號控制切換開關，控制信號可以來自 BR6100 或者 OMAP5910。測試時，切換開關連通 J2 和 J3，天線信號連接到同軸電纜，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標，實際使用中，切換開關連通 J2 和 J1，或者將該段電路去除，天線信號直接連接到 BRF6100 的 RF 信號引腳。

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；較為復雜的系統可以采用 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）；最為復雜的系統需要采用嵌入式操作系統進行設計。目前，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 讀寫以及藍牙信號收發等模塊，在初始化過程中設置鍵盤掃描時間、語音采樣頻率、顯示狀態等各種參數，整個系統初始化之后，程序進入監控模塊、監控模塊隨時判斷各個模塊的狀態，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 和藍牙模塊的信號收發，Flash 讀寫模塊控制 DGI385 對其片外 Flash 的讀寫，必要時可以將某些重要數據傳輸到 Flash 中，此外，DGI385 的上電引導程序也存儲在 Flash 中，鍵盤和顯示模塊控制系統的人機接口，PC 通信模塊控制系統和 PC 機的連接。

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

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號到中頻信號的變換，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號處理中。

綜上所述，本文已為講解藍牙模塊原理與結構，相信大家對藍牙模塊原理與結構的認識越來越深入，希望本文能對各位讀者有比較大的參考價值。

審核編輯 黃宇