蓝牙模组 (蓝牙模组的组成)

作者：吕图图科普百科 2023-04-23 23:25:12 阅读：25

蓝牙模组

蓝牙模组，是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离监听通讯，按功能分为蓝牙数据模组和蓝牙语音模组。蓝牙模组是指集成蓝牙功能的晶片基本电路集合，用于***网路通讯，大致可分为三大类型：数据传输模组远程控制模组等。一般模组具有半成品的属性，是在晶片的基础上进行过加工，以使后续套用更为简单。

基本介绍

中文名：蓝牙外文名：Bluetooth module简介：集成蓝牙功能的PCBA板用于：短距离监听通讯分为：蓝牙数据模组和蓝牙语音模组

释义

蓝牙模组是指集成蓝牙功能的晶片基本电路集合，用于***网路通讯，大致可分为三大类型：数据传输模组远程控制模组等。

关係

对于最终用户，形象点说：蓝牙模组是半成品，蓝牙适配器是成品；常见的蓝牙适配器（也称dongle）为u***dongle，主要用于传输数据，也有串口 dongle；针对特殊用户，有语音dongle，等等；蓝牙模组根据协定分为支持1.1，1.2，2.0，3.0，4.0的模组通常后者兼容前者产品。

原理与结构

作为取代数据电缆的短距离监听通信技术，蓝牙支持点对点以及点对多点的通信，以***方式将家庭或办公室中的各种数据和语音设备连成一个微微网（Pico－net），几个微微网还可以进一步实现互联，形成一个分散式网路（scatter－net），从而在这些连线设备之间实现快捷而方便的通信。本文介绍蓝牙接口在嵌入式数位讯号处理器OMAP5910上的实现，DSP对模拟信号进行採样，并对A/D变换后的数位讯号进行处理，通过蓝牙接口传输到接收端，同样，DSP对蓝牙接收到的数位讯号进行D/A变换，成为模拟信号。蓝牙信号的收发採用蓝牙模组实现。此蓝牙模组是公司最近推出的遵循蓝牙V1.1标準的监听信号收发晶片，主要特性有：具有片内数字监听处理器DRP（DigitalRadioProcessor）、数控振荡器，片***频收发开关切换，内置ARM7嵌入式处理器等。接收信号时，收发开关置为收状态，射频信号从天线接收后，经过蓝牙收发器直接传输到基带信号处理器。基带信号处理包括下变频和採样，採用零中频结构。数位讯号存储在RAM（容量为32KB）中，供ARM7处理器调用和处理，ARM7将处理后的数据从编码接口输出到其他设备，信号发过程是信号收的逆过程，此外，还包括时钟和电源管理模组以及多个通用I/O口，供不同的外设使用。它的主机接口可以提供双工的通用串口，可以方便地和PC机的RS232通信，也可以和DSP的缓冲串口通信。系统硬体结构整个系统由DSP、BRF6100、音频AD/DA、液晶、键盘以及Flash组成，DSP是核心控制单元，音频AD用于将採集的模拟语音信号转变成数字语音信号；音频DA将数字语音信号转换成模拟语音信号，输出到耳机或者音箱。音频AD和DA的前端和后端都有放大和滤波电路，一般情况下，音频AD和DA集成到一个晶片上，本系统使用TI公司的TLV320AIC10，设定採样频率为8KHz，键盘用于输入和控制，液晶显示器显示各种信息，Flash保存DSP所需要的程式，供DSP上电调用；JTAG是DSP的仿真接口，DSP还提供HPI口，该接口可以和计算机连线，可以下载计算机中的档案并通过DA播放，也可以将数字语音信号传输到计算机保存和处理。系统中的DSP採用OMAP5910，该DSP是TI公司推出的嵌入式DSP，具有双处理器结构，片内集成ARM和DSP处理器。ARM用于控制外围设备，DSP用于数据处理。OMAP5910中的DSP是基于TMS320C55X核的处理器，提供2个乘累加（MAC）单元，1个40位的算术逻辑单元和1个16位的算术逻辑单元，由于DSP採用了双ALU结构，大部分指令可以并行运行，其工作频率达150MHz，并且功耗更低。OMAP5910中的ARM是基于ARM9核的TI925T处理器，包括1个协处理器，指令长度可以是16位或者32位。DSP和ARM可以协同工作，通过MMU控制，可以共享记忆体和外围设备，OMAP5910可以用在多种领域，例如移动通信、视频和图像处理，音频处理、图形和图像加速器、数据处理。本系统使用OMAP5910，用于个人移动通信。DER5460和DGI385的硬体设计DER5460和DGI385的连线是本系统硬体连线的重点，使用DGI385的MCSI接口连线DER5460语音接口。MCSI接口是DGI385特有的多通道串列接口（MultiChannelSerialInterface），具有位同步信号和帧同步信号。系统採用主模式，即DGI385提供2个时钟到蓝牙模组BRF6100的语音接口的位和帧同步时钟信号，MCSI接口的最高传输频率可以达到6MHz，系统由于传输语音信号，设定帧同步信号为8KHz，与DGI385外接的音频AD的採样频率一致。每帧传输的位根据需要可以设定成8或者16位，相应的位同步时钟为64KHz或者128KHz，这些设定都可以通过设定DGI385的内部暂存器来改变，使用十分方便灵活。通信使用异步串口实现。为了保证双方通信的可靠和实时，使用RTS1和CTS1引脚作为双方通信的握手信号，异步串口的通信频率可设为921.6KHz、460.8KHz、115.2KHz或者57.6KHz等四种。速率可以通过设定DGI385的内部暂存器来改变，DER5460的异步串口速率通过DGI385进行设定。由于其具有一个ARM核，双方的实时时钟信号可以使用共同的时钟信号，从而保证双方实时时钟的一致，由DGI385输出32.768KHz的时钟信号到BRF6100的SLOW_CLK引脚。32.768KHz信号由外接晶体提供，晶体的稳定性必须满足双方的要求，一般稳定性要求在50×10－6数量级。DGI385使用一个GPIO引脚控制BRF6100复位，必要时OMAP5910可以软体复位蓝牙模组。DGI385用另外一个GPIO引脚控制BRF6100的WP信号，WP为BRF6100的EEPROM防写信号，在正常工作状态下将该引脚置高，确保不会改写EEPROM中的数据。BRF6100的射频天线可以採用TaiyoYuden公司的AH104F2450S1型号的蓝牙天线。该天线性能良好，已经套用在很多蓝牙设备上，为了验证天线是否有效，可以在产品设计阶段增加一段天线测试电路，使用控制信号控制切换开关，控制信号可以来自BR6100或者OMAP5910。测试时，切换开关连通J2和J3，天线信号连线到同轴电缆，可以进一步连线到测试设备，可以方便地检测天线的各种指标，实际使用中，切换开关连通J2和J1，或者将该段电路去除，天线信号直接连线到BRF6100的RF信号引脚。OMAP5910的软体设计整个系统的软体设计方法有三种，根据不同的套用场合和系统的负责程式採用不同的设计方法，一般情况下，简单的系统可以採用常规的软体设计方法；较为複杂的系统可以採用DSP仿真软体CCS提供的DSP/BIOS设计方法（DSP/BIOS是TI公司专门为DSP设计的嵌入式软体设计方法）；最为複杂的系统需要採用嵌入式作业系统进行设计。目前，OMAP5912支持的作业系统包括WinCE、Linux、Nucleus以及VxWorks等，可以根据需要选择不同的作业系统，本系统採用常规的软体设计方法，其实现最为简单方便。软体的结构中包括初始化模组，键盘和液晶显示、数据和语音通信、Flash读写以及蓝牙信号收发等模组，在初始化过程中设定键盘扫描时间、语音採样频率、显示状态等各种参数，整个系统初始化之后，程式进入监控模组、监控模组随时判断各个模组的状态，并进入相应的处理程式，数据通信模组控制DGI385和蓝牙模组的数据接口，语音通信模组控制DGI385和音频AD/DA的接口，蓝牙接口收发控制OMAP5910和蓝牙模组的信号收发，Flash读写模组控制DGI385对其片外Flash的读写，必要时可以将某些重要数据传输到Flash中，此外，DGI385的上电引导程式也存储在Flash中，键盘和显示模组控制系统的人机接口，PC通信模组控制系统和PC机的连线。由于DGI385具有C55系列DSP核，一些数位讯号处理算法可以很容易实现，对于语音信号，可以进行滤波以提高语音质量，如果传输音乐信号，可以加入音乐处理算法、例如混响、镶边、削峰等多种处理，可以将语音压缩后传输到PC机，或者解压后播放各式各样的语音信号，使得系统的套用範围更加广泛和实用。总结在DGI385的蓝牙接口设计中，使用DGI385的多通道串口连线蓝牙模组音频接口，DGI385的异步串口连线蓝牙模组的通信口。蓝牙模组可以避免射频信号到中频信号的变换，使系统结构简单、实现简单。由于採用具有DSP核的处理器，系统还可以方便地套用到各种语音信号处理中。

模组分类

蓝牙模组按照标準分有1.2，2.0，2.1，4.0以及最新的4.1和5.0。蓝牙模组按照用途来分有数据蓝牙模组和语音蓝牙模组。前者完成监听数据传输，后者完成语音和立体声音频的监听数据传输。蓝牙模组按照晶片设计来分有flash版本和ROM版本。前者一般是BGA封装，外置flash的，后者一般是QFN封装，外接EEPROM。蓝牙模组根据晶片厂商分有BroadCom蓝牙模组，Dell蓝牙模组，CSR蓝牙模组；蓝牙模组根据用途分有数据蓝牙模组，串口蓝牙模组，语音蓝牙模组，车载蓝牙模组；蓝牙模组根据功率分有CLASS1,CLASS2,CLASS3；蓝牙模组根据套用和支持协定划分主要分为经典蓝牙模组（BT）和低功耗蓝牙模组（BLE）；蓝牙模组根据协定的支持分为单模蓝牙模组和双模蓝牙模组；蓝牙模组根据套用分为蓝牙数据模组和蓝牙音频模组；蓝牙模组根据温度分为工业级和商业级；