专利名称：基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块的制作方法
技术领域：
本发明是一种采用蓝牙技术进行高质量音频传输的方法及设备，属于无线通信和家电信息化的技术领域。
背景技术：
基于蓝牙技术的高质量音频无线传输应用，主要是使用蓝牙技术来承载高质量音频数据流的发布。需要说明的是，这里的高质量音频数据流与蓝牙话音不同。一般意义上的蓝牙话音是指由SCO(蓝牙基带面向连接的同步链路)所承载的64kbps窄带话音，而高级音频应用是指通过ACL(蓝牙基带面向无连接的异步链路)承载高质量的单声道或者立体声音频数据流。通常这些音频数据流经过特定的编码方式进行编码，并进行适当的压缩，适配后在ACL链路上进行传输。
目前的无线传输通常使用调频、调幅或红外线进行，这些传统的信号传输方式其抗干扰的能力是比较差的，经常会受到外界的干扰，从而影响信号的传输质量。与现有的采用红外作为承载技术的方式相比，蓝牙方式无须收发双方在视距内以确定的角度进行传输。同时蓝牙方式通过跳频机制，能够获得比红外方式更加优越的抗干扰性能。
三、发明目的1、技术问题本发明的目的是使家庭或办公室等一些室内应用场合的各种设备之间无需电缆连接，只需添加蓝牙传输设备就可实现室内所有音源设备共享输出的基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块。
2、技术方案本发明是一种基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块，该模块主要由蓝牙模块、电平转换模块、微处理单元、数据寄存器、计数器、以太网收发器组成，蓝牙模块包括射频前端、跳频控制、基带控制、串口；其中微处理器单元的串口A与蓝牙模牙模块中的串口相接，微处理器单元的串口B与电平转换模块相接，复位/看门狗的输出端接微处理器单元的输入端，微处理器单元的地址线、数据线、片选线分别接数据寄存器和闪存，微处理器单元的地址线接计数器，计数器的输出端接发光二极管，微处理器单元中的以太网控制器接以太网收发器，以太网收发器通过隔离变压器、RJ45接口接至局域网网线；微处理器单元电路U1的“RESET”端接复位/看门狗电路U6的“RESET”端，微处理器单元电路U1的数据线D0～D31、地址线“A1～A21”片选线“CS7”分别与数据寄存器电路U4、U3的数据线“D0～D15”、地址线“A0～A11”、片选线“CS”相接，微处理器单元电路U1的地址线“A1～A11”及数据线“D16～D31”片选线“CS0、CS1”分别对应接闪存电路U10、U11的地址线“A1～A19”、数据线“DQ0～DQ15”，片选线“CE”；计数器电路U14、U13的输入端“CLK”接地址线“A2”；以太网收发器电路U7的“TPFOP、TPFON、TPFIP、TPFIN”端接隔离变压器电路U11的“TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-”端，隔离变压器电路U11的“TX+、TX-、RX+、RX-”端接RJ45接口P3。
当从音源设备端有音频信号产生时，设备的电平转换模块负责检测高速、串行的信号并把它送往设备的一个串口。微处理器单元接收到这些高速串行数据后交给运行的应用软件，应用软件封装后交给我们自行开发的蓝牙软件协议栈，协议栈再次封装后通过另一个串口发送给蓝牙模块。反之，输出设备一端的蓝牙模块得到数据后通过串口送往微处理器单元，通过运行的协议栈分析数据包，交付给应用程序。应用程序进一步解包后，恢复出音频信号，最终通过串口交付给输出设备。
上述工作流程针对信道质量良好的状况。而当信道质量恶劣时，收发双方的协议栈可以通过协商，及时设置蓝牙模块的纠错参数，以便启动纠错机制，自觉适应这种恶劣状况。当信道质量良好时，收发双方通过重新设置恢复到无纠错机制的正常流程。
该设备使用一套单芯片模式的蓝牙模块，由它实现无线传输的功能，建立起音源设备与输出设备之间的无线连接。该设计以微处理器单元作为核心平台，系统软件采用嵌入式Linux。无线通信协议栈和上层应用软件运行在这样的系统平台之上。此外，通过预留的以太网控制器和以太网收发器接口使得我们可以扩展控制和传输音频数据的接口，以便进一步和因特网相连。
在蓝牙模块的设计上，为了适配高级音频数据流，我们调整了蓝牙模块中的最大重传时间、缓冲区大小和缓冲区容量，最终满足音频数据流的实时传输特性。
3、技术效果该发明具有如下优点
1、使家庭或办公室等一些室内应用场合实现室内所有具有音频信号传输功能的设备与功放和音箱相连；2、室内各音源输出设备无需电缆连接；3、用跳频机制，抗干扰性强；4、留网络接口，便于通过网络进行控制和音频数据的传输。
5、跟据无线信道状况，自适应地决定是否采用纠错机制的方法；四
图1是本发明应用场景示意图。
图2是高质量音频数据无线传输设备的电路模块构成示意图，其中包括蓝牙模块2、电平转换模块3、微处理单元4、复位/看门狗5、数据寄存器6、闪存7、计数器(8)、发光二极管9、以太网收发器10、隔离变压器具11、RJ45接口12、射频前端21、跳频控制22、基带控制23、串口24。
图3和图4为本发明的电路原理图，其中图3中有微处理器电路U1和数据寄存器U3和U4，以及晶振电路U2和看门狗电路U6，图4中有以太网收发器电路U7和闪存电路U10、U11，以及晶振电路U9、计数器电路U13、U14，隔离变压器U8、串口驱动电路U16、蓝牙模块电路U12；电源稳压块U5、U15。
五、具体实施方本发明是基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块，应用场景如图1所示。在电视、PC机、CD播放器、MP3播放器等音源设备一端安装一个基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输设备；在功放和音箱等输出设备一端也安装一个基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输设备。通过蓝牙通信协议就可以在这些音源设备和无线传输设备之间实现无线连接，对于多个音源设备而言，这也就达到了资源共享的目的。基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输设备充分利用了蓝牙的点对多点的功能，可以支持最多七个设备同时连接到输出设备。
一种基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块，该模块主要由蓝牙模块2、电平转换模块3、微处理单元4、数据寄存器6、计数器8、以太网收发器10组成，蓝牙模块2包括射频前端21、跳频控制22、基带控制23、串口24；其中微处理器单元4的串口A与蓝牙模牙模块2中的串口24相接，微处理器单元4的串口B与电平转换模块3相接，复位/看门狗5的输出端接微处理器单元4的输入端，微处理器单元(4)的地址线、数据线、片选线分别接数据寄存器(6)和闪存7，微处理器单元4的地址线接计数器8，计数器8的输出端接发光二极管9，微处理器单元4中的以太网控制器接以太网收发器10，以太网收发器10通过隔离变压器11、RJ45接口12接至局域网网线。
微处理器单元采用了摩托罗拉公司生产的微处理器MCF5272(U1)，因为它可以满足系统的三个要求●串口波特率达到921600b/s；●在如上波特率情况下全速地在两个串行口之间进行数据转发；●预留的10/100M以太网接口便于通过网络进行控制和音频数据的传输。
微处理器的外围电路包括2片8M字节共16M字节的数据寄存器U3、U4和2片2M字节共4M字节的闪存U10、U11。其中数据寄存器U3、U4用于存贮运行时的程序和数据；闪存U10、U11相当于电脑中的硬盘，里面安装了嵌入式Linux操作系统和蓝牙核心协议栈(包括逻辑链路控制和适配协议、电缆替代协议、服务发现协议等)，以及串口仿真驱动。
蓝牙模块用CSR公司的BC02U12实现，因为它可以满足系统的三个要求●提供高达921600b/s波特率的串口连接；●在射频传输时达到蓝牙标称的最大速率；●其基带缓冲区规格和容量可以调整。
电平转换模块选用了美信公司的MAX3225U16，因为它可以提供高于921600b/s波特率时的串口电平转换。
以太网收发器U7采用了Intel公司的LXT971或LXT972，因为它们可以满足10M和100M以太网的接口要求，它主要用于传输微处理器U1和局域网之间的数据。
其它辅助模块的功能如下66MHz晶振U2和25MHz晶振U9分别为微处理器U1和以太网收发器U7提供时钟信号；看门狗U6可用于用动复位，也可用于监视电压，电压过低复位；计数器U13、U14用于分频，产生运行指示灯的控制信号；隔离变压器U8用于隔离局域网的干扰。
微处理器单元电路U1的“RESET”端接复位/看门狗电路U6的“RESET”端，微处理器单元电路U1的数据线D0～D31、地址线“A1～A21”片选线“CS7”分别与数据寄存器电路U4、U3的数据线“D0～D15”、地址线“A0～A11”、片选线“CS”相接，微处理器单元电路U1的地址线“A1～A11”及数据线“D16～D31”片选线“CS0、CS1”分别对应接闪存电路U10、U11的地址线“A1～A19”、数据线“DQ0～DQ15”，片选线“CE”；计数器电路U14、U13的输入端“CLK”接地址线“A2”；以太网收发器电路U7的“TPFOP、TPFON、TPFIP、TPFIN”端接隔离变压器电路U11的“TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-”端，隔离变压器电路U11的“TX+、TX-、RX+、RX-”端接RJ45接口P3。
根据以上所述便可实现本发明。
权利要求
1.一种基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块，其特征在于该模块主要由蓝牙模块(2)、电平转换模块(3)、微处理单元(4)、数据寄存器(6)、计数器(8)、以太网收发器(10)组成，蓝牙模块(2)包括射频前端(21)、跳频控制(22)、基带控制(23)、串口(24)；其中微处理器单元(4)的串口A与蓝牙模牙模块(2)中的串口(24)相接，微处理器单元(4)的串口B与电平转换模块(3)相接，复位/看门狗(5)的输出端接微处理器单元(4)的输入端，微处理器单元(4)的地址线、数据线、片选线分别接数据寄存器(6)和闪存(7)，微处理器单元(4)的地址线接计数器(8)，计数器(8)的输出端接发光二极管(9)，微处理器单元(4)中的以太网控制器接以太网收发器(10)，以太网收发器(10)通过隔离变压器(11)、RJ45接口(12)接至局域网网线。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块，其特征在于微处理器单元电路U1的“RESET”端接复位/看门狗电路U6的“RESET”端，微处理器单元电路U1的数据线D0～D31、地址线“A1～A21”片选线“CS7”分别与数据寄存器电路U4、U3的数据线“D0～D15”、地址线“A0～A11”、片选线“CS”相接，微处理器单元电路U1的地址线“A1～A11”及数据线“D16～D31”片选线“CS0、CS1”分别对应接闪存电路U10、U11的地址线“A1～A19”、数据线“DQ0～DQ15”，片选线“CE”；计数器电路U14、U13的输入端“CLK”接地址线“A2”；以太网收发器电路U7的“TPFOP、TPFON、TPFIP、TPFIN”端接隔离变压器电路U11的“TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-”端，隔离变压器电路U11的“TX+、TX-、RX+、RX-”端接RJ45接口P3。
全文摘要
基于蓝牙技术的高质量音频数据无线传输模块是一种采用蓝牙技术进行高质量的音频传输的方法及设备，该模块主要由蓝牙模块、电平转换模块、微处理单元、数据寄存器、计数器、以太网收发器组成，蓝牙模块包括射频前端、跳频控制、基带控制、串口；其中微处理器单元的串口A与蓝牙模牙模块中的串口相接，微处理器单元的串口B与电平转换模块相接，复位/看门狗的输出端接微处理器单元的输入端，微处理器单元的地址线、数据线片选线分别接数据寄存器和闪存，微处理器单元的地址线接计数器，计数器的输出端接发光二极管，微处理器单元中的以太网控制器接以太网收发器，以太网收发器通过隔离变压器、RJ45接口接至局域网网线。
文档编号H04L25/02GK1431809SQ03112739
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月24日 优先权日2003年1月24日
发明者沈连丰, 张磊, 徐平平, 宋铁成, 周玮宁 申请人:东南大学, 南京东大移动互联技术有限公司