藍牙無線耳機設(shè)計及VxWorks移植方法

　　藍牙耳機是一種無線語音傳輸技術(shù)，是基于耳機在無線技術(shù)方面的延伸。它是相配于藍牙技術(shù)而進入多媒體個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的。隨著藍牙技術(shù)的日趨完善和藍牙產(chǎn)品市場占有率逐漸提升，藍牙耳機在技術(shù)上也將不斷得到改進，使之成為個人多媒體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的主要配套產(chǎn)品。藍牙耳機的應(yīng)用范圍除了手機以外，PDA、無繩電話應(yīng)用、汽車免提工具、電話終端等，也是藍牙耳機發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的應(yīng)用領(lǐng)域。本文設(shè)計的藍牙耳機支持藍牙規(guī)范1.2版本，傳輸距離達10 m，傳輸速率達723.2 kb/s，并且具有低功耗和(幾乎)無輻射等技術(shù)優(yōu)點和優(yōu)勢。

　　1 藍牙技術(shù)

　　藍牙作為一種低成本、短距離的無線連接技術(shù)標準，是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba五家公司共同倡導的一種全球無線技術(shù)標準，是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。它以低成本的短距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定設(shè)備與移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接。其實質(zhì)是建立通用的無線空中接口及其控制軟件的公開標準，實現(xiàn)設(shè)備問的電纜替代。

　　藍牙技術(shù)規(guī)范包括協(xié)議和應(yīng)用規(guī)范兩個部分。協(xié)議定義了各功能元素各自的工作方式，整個藍牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)分為4層，即核心協(xié)議層、線纜替代協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和采納的其他協(xié)議層;應(yīng)用規(guī)范則闡述了為了實現(xiàn)一個特定的應(yīng)用模型，各層協(xié)議間的運轉(zhuǎn)協(xié)同機制。較典型的應(yīng)用規(guī)范有撥號網(wǎng)絡(luò)、耳機(headset)、局域網(wǎng)訪問和文件傳輸?shù)?。藍牙耳機的協(xié)議棧原理如圖1所示。

　　2 硬件設(shè)計

　　硬件電路信號處理與控制部分采用Zeevo公司的基于ARM7的音頻處理器ZV4301。ZV4301處理器是在一個單芯片收發(fā)器上加入一個集成RF、數(shù)字信號處理、通信處理和運算及控制處理功能的48 MHz APM7微處理器，片外擴展閃存，以實現(xiàn)需要技術(shù)和高度最佳化的音頻處理。

　　編解碼芯片采用飛利浦公司的UDAl380音頻芯片。UDAl380是一顆專為便攜式產(chǎn)品所設(shè)計的單芯片立體聲音頻編解碼器，可以提供立即可用的先進音頻功能。這顆音頻編解碼器具有24位數(shù)據(jù)路徑、多重時鐘支持、DC偏移消除、支持多重數(shù)據(jù)格式以及數(shù)字靜音檢測等集成功能。本設(shè)計中，UDAl380利用與微控器接口作音控處理.并利用L3接口來控制音量。

　　3 I2S總線

　　本設(shè)計在硬件電路上使用基于I2S總線的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。I2S(Inter-IC Sound bus)是飛利浦公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議。

　　I2S總線只處理聲音數(shù)據(jù)，其他信號(如控制信號)必須單獨傳輸。為了使芯片的引腳盡可能少，I2S只使用了三根串行總線。這三根線分別是：提供分時復用功能的數(shù)據(jù)線(SD)、字段選擇線(聲道選擇WS)、時鐘信號線(SCK)。

　　此設(shè)計中采用電源統(tǒng)一供電，ZV4301作為主設(shè)備，UDAl380作為從設(shè)備。ZV4301使用3個通用I/O口來模擬I2S總線。其讀寫I2S總線的數(shù)據(jù)主要包括以下幾個函數(shù);

　　word_selection(); //字選擇函數(shù)

　　serial_clock(); //時鐘信號函數(shù)

　　serial_data(); // 串行數(shù)據(jù)函數(shù)

　　shift_register(); //寄存器移位函數(shù)

　　4 軟件設(shè)計

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)。良好的持續(xù)發(fā)展能力、支持多種硬件環(huán)境、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，使之成為所有獨立于處理器實時系統(tǒng)中最具特色的操作系統(tǒng)。

　　在該設(shè)計中，軟件協(xié)議全部下載到藍牙設(shè)備內(nèi)核處理器的外置閃存中，操作通過人機接口控制。基于VxWorks的軟件編寫工作主要包括：BSP包的改動、程序的編寫和操作系統(tǒng)的裁減。由于VxWorks的高度靈活性，可以很容易地對這一操作系統(tǒng)進行定制或作適當開發(fā)，來滿足系統(tǒng)的實際應(yīng)用需要。BSP包的改動指根據(jù)目標硬件實際配置修改系統(tǒng)的配置參數(shù)宏(MAC-RO)，主要修改config.h、makefile.h、bspname.h文件。