蓝牙模块原理与结构

现在科技迅速在发展当中，本文我们为大家深入讲解蓝牙模块原理与结构与目前国内其他产品相比的优势，希望对大家有所帮助。

作为取代数据电缆的短距离无线通信技术，蓝牙支持点对点以及点对多点的通信，以无线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，形成一个分布式网络（scatter－net），从而在这些连接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字信号处理器 OMAP5910 上的实现，DSP 对模拟信号进行采样，并对 A/D 变换后的数字信号进行处理，通过蓝牙接口传输到接收端，同样，DSP 对蓝牙接收到的数字信号进行 D/A 变换，成为模拟信号。

蓝牙信号的收发采用蓝牙模块实现。此蓝牙模块是公司推出的遵循蓝牙 V1.1 标准的无线信号收发芯片，主要特性有：具有片内数字无线处理器 DRP（DigitalRadioProcessor）、数控振荡器，片内射频收发开关切换，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采样，采用零中频结构。数字信号存储在 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块以及多个通用 I/O 口，供不同的外设使用。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。

系统硬件结构

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 用于将采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 集成到一个芯片上，本系统使用 TI 公司的 TLV320AIC10，设置采样频率为 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 所需要的程序，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接，可以下载计算机中的文件并通过 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 采用 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 采用了双 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，可以共享内存和外围设备，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 的硬件设计

DER5460 和 DGI385 的连接是本系统硬件连接的重点，使用 DGI385 的 MCSI 接口连接 DER5460 语音接口。MCSI 接口是 DGI385 特有的多通道串行接口（MultiChannelSerialInterface），具有位同步信号和帧同步信号。系统采用主模式，即 DGI385 提供 2 个时钟到蓝牙模块 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，设置帧同步信号为 8KHz，与 DGI385 外接的音频 AD 的采样频率一致。每帧传输的位根据需要可以设置成 8 或者 16 位，相应的位同步时钟为 64KHz 或者 128KHz，这些设置都可以通过设置 DGI385 的内部寄存器来改变，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。速率可以通过设置 DGI385 的内部寄存器来改变，DER5460 的异步串口速率通过 DGI385 进行设置。

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 可以软件复位蓝牙模块。DGI385 用另外一个 GPIO 引脚控制 BRF6100 的 WP 信号，WP 为 BRF6100 的 EEPROM 写保护信号，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 的射频天线可以采用 TaiyoYuden 公司的 AH104F2450S1 型号的蓝牙天线。该天线性能良好，已经应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，天线信号连接到同轴电缆，可以进一步连接到测试设备，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，天线信号直接连接到 BRF6100 的 RF 信号引脚。

OMAP5910 的软件设计

整个系统的软件设计方法有三种，根据不同的应用场合和系统的负责程序采用不同的设计方法，一般情况下，简单的系统可以采用常规的软件设计方法；较为复杂的系统可以采用 DSP 仿真软件 CCS 提供的 DSP/BIOS 设计方法（DSP/BIOS 是 TI 公司专门为 DSP 设计的嵌入式软件设计方法）；最为复杂的系统需要采用嵌入式操作系统进行设计。目前，OMAP5912 支持的操作系统包括 WinCE、Linux、Nucleus 以及 VxWorks 等，可以根据需要选择不同的操作系统，本系统采用常规的软件设计方法，其实现最为简单方便。

软件的结构中包括初始化模块，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块，在初始化过程中设置键盘扫描时间、语音采样频率、显示状态等各种参数，整个系统初始化之后，程序进入监控模块、监控模块随时判断各个模块的状态，并进入相应的处理程序，数据通信模块控制 DGI385 和蓝牙模块的数据接口，语音通信模块控制 DGI385 和音频 AD/DA 的接口，蓝牙接口收发控制 OMAP5910 和蓝牙模块的信号收发，Flash 读写模块控制 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 的上电引导程序也存储在 Flash 中，键盘和显示模块控制系统的人机接口，PC 通信模块控制系统和 PC 机的连接。

由于 DGI385 具有 C55 系列 DSP 核，一些数字信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，使得系统的应用范围更加广泛和实用。

总结

在 DGI385 的蓝牙接口设计中，使用 DGI385 的多通道串口连接蓝牙模块音频接口，DGI385 的异步串口连接蓝牙模块的通信口。蓝牙模块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。由于采用具有 DSP 核的处理器，系统还可以方便地应用到各种语音信号处理中。

综上所述，本文已为讲解蓝牙模块原理与结构，相信大家对蓝牙模块原理与结构的认识越来越深入，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

审核编辑 黄宇