基于BC358239A的低成本蓝牙耳机解决方案

    陈鹏昆 许平

    要害词：蓝牙技术 蓝牙模块 语音解码

    引言：

    Bluetooth（蓝牙技术）是由爱立信、诺基亚、摩托罗拉、英特尔、IBM和日立等信息技术公司发起的一种短距离无线通信协议标准。由于Bluetooth技术具有低功耗、抗干扰能力强、适用于多种通信场所以及集成电路相对简单，因此蓝牙技术作为一种替代有线电缆的无线接口技术具有广阔的市场前景.蓝牙技术正成为移动电话、PDA、MP3player和电脑中的标准配置，蓝牙技术主流应用之一是通过蓝牙耳机欣赏上述产品蓝牙接口发送出来的高品质音乐和实现免提通话，然而技术的普及速度除了与技术本身的先进与否有关外，还与实现成本的高低密切相关，市场上的蓝牙耳机价格少则几百，多则上千元，而移动电话本身价格大多也不过千元，蓝牙耳机的相对高价位导致了它的市场普及速度和广度远低于移动电话，本文正式根据这一XIAN，基于CSR蓝牙芯片BC358239A提出了一种低成本蓝牙耳机电路设计方案，对蓝牙耳机的普及必将起到重要作用。

    一．蓝牙耳机架构和芯片介绍

    图一 蓝牙耳机的结构

    应用到蓝牙耳机的芯片除了低成本、低功耗、外围电路简单以外，提供的软件开发工具齐全以及芯片封装小也很重要，下面对蓝牙耳机的主要芯片作简要介绍。

    1．BC358239A介绍：

    BC358239A芯片频率范围2.402～2.480Ghz,发射功率可高达＋4dB，内置有8比特DAC（数模转换器）可自动调整发射功率,无需外部BALUN(平衡不平衡转换器和功放即可符合蓝牙V1.2规格；0.1%BER(比特误码率)时典型接收灵敏度－85dB；全集成的频率合成器，可支持8～40Mhz外部时钟输入又可外接CRISTAL(晶振)；内部集成DSP(数字信号处理器)速度可达32MipS,32bit指令字，24bit数据存储器，内置4K字程序存储器，两个8K字数据存储器，足以支持耳机应用软件设计需要；片上LDO(低压差线性稳压器),支持u-law和A-law 语音代码转换，支持I2S又支持PCM语音接口， 深度睡眠模式功耗不超过10uA；10x10mm 的LFBGA封装,只需较小的PCB尺寸。BC358239A内部结构见图二。

    图二 BC358239A内部结构

    此外BC358239A还有内置LDO，其输出电压1.8V，其最大输出电流可达70mA，完全可满足蓝牙芯片自身需要。

    BC358239A的蓝牙的软件架构具备相当的灵活性，蓝牙应用程序可以运行于BC358239A外部，也可由内部RISC处理器处理。

    2．WM8731介绍

    WM8731是WOLfsoN公司推出的一款适合于语音应用的CODEC（编码解码器），它能为自身的MIC(麦克风)输入提供偏置电压，内部有两组ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），其抽样频率从8KHz到96KHz.串行控制接口可选择为两线制和三线制。其音频接口可通过编程设置为I2S或PCM接口形式。28Pin5x5x0.9mm的QFN封装，非凡适合对PCB面积有限制的应用。功耗极低，应用PCM接口通信时电流自由20mA左右，寄存器的正确设置可使待机功耗保持在15uA以下。

图三 WM8731内部框图

    3．充电芯片SC805和LDO RT9169-3.3

    SEMTECH公司的SC805是一款功能强大的CCCV(恒流恒压)充电芯片，可编程的预充、快充和中止充电电流，使得它既可和PMU（电源治理）芯片组合成充电治理电路，也可单独作为锂电池充电控制芯片。热保护、过流保护、电池充电电压精度可达1％使得它安全可靠；输入电压范围从3V到6V，充电电流最大可达1A，3x3mmMLP封装，适合消费类电子使用。

    RT9169-3.3是RICHTECH公司生产的100mA低噪声3.3VLDO,它具有较低静态电流（低达4uA），较高的纹波抑制比，符合蓝牙耳机WM8731和蓝牙芯片内部LDO对电源的要求。

    二．电路设计和软件设计要点。

    耳机电源的开关和音量调节可利用蓝牙芯片BC358239A的PIO口；从RT9169输出的3.3V电源送到蓝牙内置LDO输入端时注重在输入端加适当的去偶电容，蓝牙芯片的VDD_ANA（内置LDO1.8V输出端）须加上去偶电容，以防止送到蓝牙芯片的电源引入干扰导致蓝牙RF频偏过大，与此同时蓝牙外接的Cristial(晶振)精度要求至少10PPM,否则也会影响蓝牙RF指标。

    WM8731的电源输入端HPVDD、DCVDD、DBVDD和AVDD都可用LDORT9169的3.3V

    输出，在WM8731的电源端加上适当去偶可以改善WM8731输出的音频品质；WM8731时钟可利用蓝牙芯片的AIO3引脚的可编程时钟输出。WM8731与BC358239A的PCM接口相连时WM8731的ADCLRC和DACLRC同时连接蓝牙PCM_SYNC。

    BCHS(BluecoreHostSoftware)是CSR为客户提供蓝牙产品设计提供的开发软件，BCHS和蓝牙的协议栈共同组成了蓝牙产品的软件解决方案。蓝牙耳机的软件架构可参考图四

    图四 蓝牙耳机软件架构

    图四中VMapplicationsoftware（虚拟机器应用软件）包括TCS（电话控制协议），它定义了蓝牙耳机建立语音和数据呼叫的控制信令，定义了处理蓝牙TCS设备群的移动治理进程；应用程序功能包括通过I2C总线写WM8731寄存器控制耳机音量，电池低电压报警等功能。

    结论蓝牙耳机的低成本解决方案总是与蓝牙和语音解码芯片的价格降低相伴而生，随着蓝牙接口在移动电话、PDA、MP3player和电脑中的迅速普及，蓝牙耳机取代有线耳机已成为技术发展的必然趋势。

    参考文献

    1.蓝牙技术硬件实现模式分析中国电子科技网 2006（10）

    2.健木蓝牙技术应用 中国计算机报 2005（2）

    3孙光民邵同震蓝牙基带传输机理分析

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    5．Bluecore-3MultimediaUserGuide

    6.WM8731User guide

    7.何荣森，王宏宝，张跃.蓝牙技术及其硬件设计.电子技术，2001(4)

    8.陈慧，潘志浩蓝牙技术要点及设计方案介绍无线电工程，2001(9)(宁一 编辑)