BC5-MM在車載藍牙設備中應用電路設計

　　藍牙是一種短距離內語音及數據通信的無線技術。較其他無線協(xié)議，藍牙標準更完善，定義了各種應用的實現規(guī)范．保證設備間的互操作性，其應用及開發(fā)日益廣泛。這里采用Bluecore5-MM（簡稱BC5-MM）設計一款車載藍牙設備。首先介紹BC5-MM的器件特性、車載藍牙設備 的藍牙子系統(tǒng)硬件結構和RF部分的電路設計，然后從單芯片開發(fā)方式、通信的實現機制和UART通信等方面詳細介紹BC5-MM特定軟件的開發(fā)和實現。

　　車載藍牙設備采用BC5-MM+32位外部嵌入式處理器的雙處理器結構設計，實現USB音樂播放、藍牙免提、藍牙流媒體音樂播放、電話簿同步下載等功能。其中BC5-MM的關鍵特性如下：（1）以單芯片形式集成藍牙系統(tǒng)的射頻和基帶控制、RISC結構的16位MCU和性能高達64 MI／s；的Kalimba DSP。其中MCU實現藍牙協(xié)議棧和應用軟件，DSP實現音頻和語音處理以及流媒體音樂文件的編解碼。（2）獨立的音頻輸入輸出系統(tǒng)，內置麥克風偏置電路，并具備一定的音頻輸出驅動能力。（3）無線發(fā)射功率達+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牙射頻規(guī)范Class 2要求，通訊距離達10 m。（4）具有USB、I2C、SPI、UART等多種接口，外接外部主控制器實現復雜應用。其中BC5-MM和主處理器通過UART進行通信，SPI接口用于BC5-MM程序調試、下載以及關鍵PSKEY屬性設置。（5）內置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主要為內核供電，從而簡化電路設計。圖2為藍牙RF子系統(tǒng)電路設計，由于BC5-MM內部集成藍牙Modem，只需外接濾波器和天線便能實現RF子系統(tǒng) 電路設計。這里，濾波器選用DBF81F104，該器件是SOSHIN專為藍牙通信的可靠性。選用5 ppm的高性能RF晶體振蕩器，并調整設置BC5-MM的關鍵PSKEY-Crystal Trim值，控制初始載波偏移在很小范同內，保證藍牙手機能夠搜索到設備并將其配對連接。

　　單芯片開發(fā)方式

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

　　UART通信

　　由于BC5-MM處理器資源有限，可實現簡單應用，但復雜應用則須借助外部處理器。這里選用BC5-MM+外部主處理器。這種架構采用UART通信實現處理器之間的交互，綜合完成相關應用。UART通信協(xié)議包括底層傳輸和應用兩部分協(xié)議。其中傳輸協(xié)議定義了幀格式并選擇合適的校驗機制和錯誤處理機制，幀格式為：幀頭 （0x55+0Xaa）+id（標示該幀的含義）+dlc（數據場長度）+data（數據場）+checksum（16位算術校驗和）。按照幀格 式，UART驅動程序組合幀發(fā)送和解析接收數據幀，組合幀較簡單，解析幀按照幀結構定義相應狀態(tài)以狀態(tài)機的概念解析ID和數據。

　　應用協(xié)議首先按照具體應用定義相應信號，然后將各個信號在幀內組合封裝，狀態(tài)量和控制量是以位信號形式定義，來控制幀長度。應用協(xié)議的制定與特定應用密切相關，需要針對特定應用定義相應的交互方式介紹藍牙子系統(tǒng)結構設計及BC5-MM器件特性。從單芯片開發(fā)方式、通信的實現機制和UART通信方面闡述BC5-MM軟件設計特性及實現方法，從而為那些采用BC5-MM開發(fā)的工程師提供設計參考和借鑒。