蓝牙芯片选型.docx
- 文档编号:3500378
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:31.59KB
蓝牙芯片选型.docx
《蓝牙芯片选型.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《蓝牙芯片选型.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
蓝牙芯片选型
蓝牙芯片选型1
这里我只是记录了一些公司产品的介绍:
1、爱立信(Ericsson)
摘要:
ROK101007蓝牙通信芯片是爱立信(Ericsson)公司推出的一款适合于短距离蓝牙通信的无线基带模块。
它集成度高、功耗小、完全兼容蓝牙协议V1.1,可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中,文中介绍了ROK101007的结构、功能、各接口管脚以及常用HCI指令的用法。
关键词:
蓝牙(bluetooth);无线通信;ROK101007
1蓝牙技术及芯片简介
蓝牙技术是一种用于替代在便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。
其设备使用全球通行的、无需申请许可的2.45GHz频段,可实时进行数据和语音传输,传输速率可达到10Mbps,在支持3个话音频道的同时还支持高达723.2kbps的数据传输速率。
也就是说,在办公室、家庭和旅途中,无需在任何电子设备间布设专用线缆和连接器,而通过蓝牙遥控装置即可形成一点到多点的无线连接,即在该装置周围组成一个“微网”,网内任何蓝牙设备都可与该装置互通信号。
蓝牙设备的一般有效通信范围为10米,强的可以达到100米左右。
爱立信(Ericsson)公司是蓝牙技术的发起人,该公司出品的蓝牙芯片ROK101007是一款适合于短距离通信的无线/基带模块,该蓝牙模块集成度高,功耗小,完全兼容蓝牙协议V1.1,可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。
该模块包括基带控制器,无线收发器,闪存等部件,可提供高至HCI(主机控制接口)层的功能。
此外,该模块还提供有USB、UART和PCM接口,因而能方便地与主机(host)进行通信,另外,该模块还同时支持蓝牙语音和数据传输,且其输出功率能满足蓝牙2级操作的要求。
2内部结构及各功能块介绍
ROK101007是一款完全依据蓝牙协议V1.1开发的蓝牙芯片,它包含无线收发器(PBA31301/2)、基带控制器、闪存、电源管理模块和时钟五个功能模块。
图1所示是其内部结构框图。
2.1无线收发器
无线收发和信号调制功能是通过PBA31301/2完成的。
该芯片是一个工作在2.4~2.5GHz的ISM频段的近距离微波射频收发器。
其最大TX&RX数据传输率为1Mbit/s,可以最大限度地利用无需认证的ISM频段,可在79个信道(2.402~2.480GHz)之间快速地跳频(1600个信道/秒),使用GFSK调制方式,通道带宽为1MHz,频率偏差在140kHz~175kHz之间,能满足蓝牙二级操作,其最大输出功率为4dBm,且不需要功率控制。
安装天线之后,其传输距离可达10米,符合ISM频段的FCC和ETSI标准。
该模式中的PBA31301/2以RadioASIC为基础,且内含环路滤波器(LoopFilter)、压控振荡器(VCO)、天线过滤器(AntennaFilter)、RX和TX变换器等六个操作模块。
利用RadioASIC可完成信号的调制和解调;而在环路滤波器(LoopFilter)、压控振荡器(VCO)和RadioASIC构成的锁相环中,可以滤除RadioASIC输出中误差电压的高频成分和噪声,从而保证环路所要求的性能,增加系统的稳定性;交换控制器(switch)的作用是协调接收器(RX)和发送器(TX)的工作,以保证蓝牙的全双工传输。
天线滤波器(AntennaFilter)的作用是对射频信号进行带通滤波。
2.2基带控制器
通常使用一个基于ARM7-Thumb的芯片并通过串行口(UART)或USB接口来控制无线收发器。
基带则负责处理底层的链路层功能。
其功能包括:
●CVSD语音编码;
●头错误校验(HEC)生成及校验;
●前向纠错(FEC)生成及校验;
●循环冗余校验码(CRC)生成及校验;
●数据扰码;
●有效数据加密和解密;
●跳频序列的选择。
2.3闪存
ROK101007中的闪存以二进制码的格式存放在蓝牙固件(Firmware)之中,它可与基带控制器交换数据、地址和控制信号。
蓝牙固件包括链路管理器(LinkManager)和主机控制接口(HCI)。
a.链路管理器(LinkManager)
通过链路管理器可实现链路管理协议(LMP),以负责处理底层链路控制方面的功能,图2所示是蓝牙链路管理层以下协议栈的示意图。
它的主要功能包括:
●设备间链路的建立;
●生成、交换并检查加密密钥;
●协调基带分组大小;
●功率模式的切换;
●一个微微网(piconet)中设备的连接状态。
每个蓝牙设备都可以通过LMP与另一个蓝牙设备的链路管理器进行点对点的通信。
LM和LM的通信不必通过主机干涉。
b.主机控制接口(HCI)
ROK101007中的主机控制接口提供有一个调用和访问基带控制器和链路控制器以及硬件状态和控制寄存器的命令接口,也就是说,它提供了一个访问蓝牙基带功能的统一方法。
蓝牙主机通过HCI驱动程序提供的一系列命令来控制蓝牙接口。
除这些命令外,蓝牙的HCI固件接到命令后,还会产生一个事件返回给主机以用来指示接口的状态变化。
蓝牙主机和HCI之间的传输共有三类数据:
HCI命令包、HCI事件包和HCI数据包。
HCI命令包是从主机发往蓝牙的HCI。
HCI事件包则从蓝牙的HCI发往主机。
HCI数据包既可从主机发往HCI,也可从HCI发往主机,它包括无连接的(ACL)数据和同步连接的(SCO)数据。
上述三类数据通过HCI传输层可在蓝牙主机和HCI之间进行传输。
HCI传输层定义了每一类数据如何封装和通过接口硬件进行复用的规则。
ROK101007支持UART和USB传输层。
2.4时钟和电源模块
ROK101007模块的内置时钟频率为13MHz。
该时钟应由一个晶体振荡器产生,以保证定时的精确度在20ppm之内。
另外,ROK101007的VCC电源典型值为3.3V。
3芯片接口和主要管脚介绍
ROK101007与主机或其它设备互联时,有USB、RART和PCM语音接口等三种接口方式。
3.1USB接口
ROK101007的USB接口符合USB1.1规范,通过双向端口D+和D-的数据传输率可达到12Mbps。
当使用USB接口与主机通信时,ROK101007是一个USB从设备(slave)。
与该接口有关的管脚有:
●D+(B1),D-(B2):
用于数据传输,其中括号内的字母和数字表示其管脚号(下同)。
●Wakeup(B4),Detach(C1):
专用于与笔记本电脑的互联,主要用来控制笔记本电脑的状态。
当主机处于掉电模式时,如果蓝牙系统收到建立连接的请求,Wakeup信号就会“唤醒”主机。
主机的“挂起(suspend)”可通过Detach信号来指示。
3.2UART接口
ROK101
007的UART接口标准符合工业规范16C450,它支持的波速率有(单位:
bits/s):
300,600,900,1200,1800,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200,230400和460800。
使用爱立信自定义的一条HCI命令HCIEricssonSetUartBaudRate可改变UART接口的波速率。
该接口中还有128字节的先入先出(FIFO)缓冲器。
与该接口有关的有四个管脚,具体如下:
●TxD(B5),RxD(A5):
用于收发数据;
●RTS(A6),CTS(B6):
用于数据流控制。
3.3PCM语音接口
标准的PCM语音接口的采样速率为8kHz。
PCM时钟频率在200kHz和2.0MHz之间可调。
语音编码可采用CVSD(连续可变斜率增量调制)、u律(8bit)或A律(8bit)三种调制方式。
考虑到编码的健壮性,应首先选择CVSD。
与PCM语音接口有关的管脚信号有:
●PCMSYNC(A3):
用于设置PCM数据的采样速率。
●PCMOUT(A2),PCMIN(A1):
用于接收或发送语音编码信号。
这两个管脚信号的运行方向可在编程进行时调整。
另外,管脚ANT(T2)是天线接口,应连接阻抗为50Ω的天线。
4HCI指令及应用
ROK101007芯片可提供高至HCI层的功能,支持蓝牙协议v1.1的大多数HCI指令。
另外,该芯片还支持爱立信公司自定义的一些指令,指令的操作组段(OGF)均为0x3F,其中说明指令是厂商为了测试、调试而自定义的指令。
图3给出了主机如何利用HCI指令建立两个蓝牙设备的点对点连接示意图,图中主机和蓝牙芯片是通过串口(UART)相连的。
其中HostA被置于呼叫(Page)模式,它可主动与其它蓝牙设备建立链接,因而称为主设备(Master)。
而HostB则被置于呼叫扫描(PageScan)模式,用于响应其它蓝牙设备建立链接的要求,称为从设备(Slave)。
下面具体介绍建立连接过程中需用的主要HCI指令。
4.1芯片复位Reset
该命令用于复位蓝牙主控制器、链路管理器和无线设备。
在复位完成后,蓝牙设备进入待机模式。
图3利用HCI指令建立两个蓝牙设备的点对点连接示意图
该命令完成后,主机将收到指令完成事件(CommandCompleteEvent),如果参数Status=0x00,说明复位命令成功。
另外,主机还需要设置蓝牙主控制器的一些参数,所用到的HCI命令如下:
●ReadBufferSize:
该命令用来读出从主机到主控制器发送HCIACI和SCO数据分组的数据部分的最大值。
●SetEventFilter:
该命令用来通过主机指定不同的事件过滤器,以便使主控制器只发送与主机有关的事件。
●WriteScanEnable:
(只用于从设备)该命令通过设置参数ScanEnable,可将蓝牙设备置于查询扫描(InquiryScan)或(和)呼叫扫描(PageScan)模式。
●WriteVoiceSetting:
用于写入语音连接的各种参数设置值。
●WriteAuthenticationEnable:
用于写入WriteAuthentication的参数值,该参数可用于控制是否有本地设备在建立连接时鉴权远程设备。
上述HCI指令可用来建立主机与主机控制器之间的连接,但它们不涉及两个蓝牙设备链路管理器(LM)之间LMP消息包的交换。
4.2查询设备(Inquiry)
该指令可使蓝牙设备进入查询模式,以用于搜索邻近的蓝牙设备。
每一个应答查询消息的蓝牙设备都返回一个查询结果事件(InquiryResultEvent),以报告该设备的蓝牙地址(BDADDR)、呼叫扫描模式(PageScanMode)等参数。
查询结束后,主控制器将发送查询完成事件(InquiryCompleteEvent)信号,事件中的状态参数可用于表示查询是否成功。
4.3建立ACL(异步不链接)链路(Create_Connection)
该指令可使发起链接设备的链路管理器创建与指令参数BDADDR指定的蓝牙设备之间的相互链接。
发起链接的设备开始呼叫进程,以建立与处于呼叫扫描模式的其它蓝牙设备的链接。
当LM确定链接已经建立起来时,建立链接的两个蓝牙设备的主控制器将分别向各自的主机发送链接完成事件指令(ConnectionCompleteEvent)。
如果该指令执行成功,链接完成事件将包含连接句柄的标识符(唯一标示该链接的12位标识符)。
在ACL链接建立后,蓝牙设备之间即可传送A-CL数据包。
4.4建立SCO(同步面向链接)链路(AddSCOCon-nection)
由于SCO链接一般采用预留的时隙来传输数据分组,因此该链接方式类似于电路交换连接。
它主要用于语音等实时信号的传输。
该指令虽然能够使蓝牙设备创建SCO链接,但是,其前提是设备之间的ACL链接已经存在。
同样,当链接建立后,主机会收到链接完成事件的指示信息(ConnectionCompleteEvent)。
这样,在该指令执行成功以后,系统即可通过芯片的PCM接口传送语音信号。
4.5断开连接(Disconnect)
该指令主要用于终止现有链接,其指令参数Connection_Handle主要用于决定要断开哪个连接。
断开连接后,主机会收到链接断开完成事件(Disconnection_Complete_Event)指令,其状态参数可用于指示链接断开是否成功。
参考文献
1.BluetoothSpecificationsVersion1.1
2.ROK101007DataSheet.EricssionMicroelectronics,2000
摘自《国外电子元器件》
2、CSR公司
CSR公司(伦敦证券交易所:
CSR.L)日前宣布,全球第一款Class1蓝牙单芯片解决方案达标。
这个BlueCore设备属于该公司的第五代芯片,也是BlueMedia产品线中的第一款产品,它在一个小型的单芯片设计中整合了一种接收力强的调频无线电接收器。
在4mm×4mmWLCSP或6mm×6mmVFBGA封装中提供的BlueCore5-FM是当前市场上拥有最高的蓝牙技术性能,能够提供高达3Mb/s的连接速率和无与伦比的+10dBM的输出功率。
因此该设备能够轻松覆盖Class1蓝牙无线电所需的100米范围,而无需外部放大器,PCB尺寸仅为39.2平方毫米。
CSR公司发言人说:
“在降低功耗以及减少与其它无线电设备的干扰方面,蓝牙技术已经取得了重大的进展。
BlueCore5-FM说明,我们现在有能力为手持设备提供Class1连接,而不会影响电池使用时间和材料单(BOM)。
”
BlueCore5-FM专门为移动电话而设计,其组成包括在热噪声为-111dBM下运行的调频接收器以及CSR公司的增强型数据速率(EDR)BlueCore无线电设备。
作为一个单芯片的解决方案,BlueCore5-FM与双芯片的解决方案相比,能够提供双倍的功能性,而不占用宝贵的电路板空间,同时还能够减少模拟组件的数目和总体的BOM。
BlueCore5-FM没有干扰,使蓝牙和调频无线电设备能够相互独立地或前后有序地工作,例如,通过蓝牙连接将调频无线电信号从手机传送到立体声耳机上。
CSR移动电话连接战略业务部高级副总裁MatthewPhilips说道:
“现在大家关心的不再只是手机整合多种功能的问题,而是设计者是否能够在不增加BOM或浪费宝贵的PCB空间的情况下实施高端功能性的问题。
BlueCore5-FM在功能和性能方面为行业设置了一个新的基准。
”
参考资料:
中国公众科技网
3、MITEL公司和PHILSAR公司
摘要:
介绍了MITEL公司和PHILSAR公司共同推出的蓝牙芯片组MT1020和PH2401的特性、结构及其在蓝牙无绳电话中的应用。
关键词:
蓝牙芯片组MT1020基带控制器PH2401无线收发器蓝牙系统结构功能块蓝牙无绳电话
1关于蓝牙
“蓝牙”是一项令人振奋的技术,它利用微波取代传统中错综复杂的电缆,使家庭或办公场所的移动电话、便携式计算机、打印机、复印机、键盘、耳机及其它手持设备实现互联互通,将人们从无数的连接电缆中解放出来,自由方便地构成自己的个人网络。
有了蓝牙,你甚至不用掏出你的移动电话,就可以用PDA(个人数字助理)通过口袋中的移动电话查阅新闻、订票以及进行其它电子商务活动,无拘无束、自由自在。
这个由爱立信公司于1995年提出的概念已广泛地为业界所接受,从SIG(蓝牙特殊利益集团)的成员就可以看出业界对它的重视程度。
SIG的九个成员包括爱立信、诺基亚、摩托罗位、3COM、IBM、INTEL等,都是各自行业的“领导者”。
目前,这一技术已经有2000多家支持厂商。
蓝牙技术的应用非常广泛,来自IDC的数据预测,到2005年全球围绕移动设备、桌面设备和其它设备将有40亿蓝牙产品被广泛应用,具有极大的市场潜力。
作为取代数据电缆的短距离无线通信技术,
蓝牙支持点对点及对多点的通信,它以无线方式将家庭或办公室中的各种数据和语音设备联成一个微微网(Piconet),几个微微网还可以进一步实现互联,形成一个分布式网络(Scatternet),从而在这些联接设备之间实现快捷而方便的通信联系。
蓝牙的工作频段为全球开放的2.4GHzISM(工业、科学、医学)频段,由于就保证施行者可以毫无障碍地使用蓝牙设备。
由于ISM频段是对所有无线电都开放的频段,汽车、微波炉等将有可能成为其不可预测的干扰源,因此对蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保连接的稳定和数据保密。
在目前公布的蓝牙规范“BluetoothV1.0”中,数据传输速率最大为721kbit/s,通信距离为10m,若加大发射功率,通信距离可达100m。
2蓝牙系统结构
MT1020基带控制器和PH2401无线收发器分别由MITEL公司和PHILSAR公司提供,两者配合可构成完整的低功耗的蓝牙模块,提供高至HCI(主机控制接口)层的功能。
它们在蓝牙系统中的位置如图1所示。
MT1020基带控制器负责蓝牙基带部分的功能,完成基带以及链路的管理,包括对SCO(同步)和ACL(异步)连接方式的支持、差错控制、物理层的认证与加密、链路管理等;PH2401实现数据的无线接收和发送;虚线以上部分由用户根据不同的应用需求来实现。
特别值得一提的是,在该蓝牙模块解决方案中,即将推出的改进型基带控制器MT1020B可提供20K的用户ROM,使用户可以利用其内嵌的低功耗、高性能的32位ARM7TDMI内核,从而简化用户设计,实现最低楞耗、最高集成度的蓝牙产品。
3蓝牙芯片组简介
3.1MT1020的内部结构及各功能块介绍
MT1020由嵌入式微处理器和蓝牙基带外设组成,如图2所示。
在该芯片中,系统仙部时钟可以低至5MHz、内核供电电压为2V、硬件解码、支持DMA传输,所有这些使得该芯片具有超低功耗。
3.1.1基带外设
基带外设以最小的开销完成重要的蓝牙操作,它挂在“向上集成模块总线(UintegrationModuleBus)”上,由以下几个功能块组成。
3.1.1.1总线接口
总线接口完成微处理器与基带外设之间的通信,基带外设内各个模块之间使用专门的BT总线传送数据。
3.1.1.2链路控制器
链路控制器与PH2401无线收发器接口,需要发送的数据在链路控制器中被装配,加上同步字、帧头以及CRC校验字,并且被白化,是否进行加密可由用户选择;收到的数据由在此被解码、检错。
3.1.1.3队列管理器
队列管理器完成缓冲RAM与链路控制器以及USB或串行主机与音频接口之间的智能DMA传输。
它能识别不同格式的蓝牙数据包,并能进行相互转换。
3.1.1.4缓冲RAM
专门用于存储蓝牙数据包和变量,容量为12KByte。
3.1.1.5音频编解码器
音频编解码器是一个全双工的编解码器,包括麦克风放大器和耳机驱动器,其听数字转换器能够进行线性PCM、A律PCM、μ律PCM及CVSD(连续可变斜率增量调制)之间的相互转换。
3.1.2嵌入式微控制器内核
嵌入式微处理器由32位RISC架构的ARM7TMDI中内处理单元、专用的模块交互总线(Inter-ModuleBus)和其它一些功能块组成。
3.1.2.1ARM7TDMI处理器
ARM7TDMI是一款性能优异的嵌入式CPU,具有极快的运算速度和很低功耗,利用其内部的Thumb指令压解器可支持16位指令,并支持扩展调试、快速乘法等功能,它通过模块交互总线其它功能块交换数据。
3.1.2.2外设控制器
外设控制器是MT1020A中内部总线与外部总线进行通信的主要通道,它支持动态总线宽度,并能产生访问外设所需要的控制信号。
3.1.2.3串行I/O
串行I/O用来连接各种串行接口器件,例如与串行EEPROM、串行时钟等器件接口。
3.1.2.4中断控制器
ARM7TDMI处理器接受两种中断请求:
普通中断请求和快速中断请求。
根据用户所需要的优先级,所有中断都可设置成两种类型中的一种。
中断控制器能处理八个外部中断和两个内部中断。
外部中断可被编程设置成电平触发或沿触发。
为减少中断响应的延迟时间,对每种类型的中断,中断控制器能进行硬件优先级判断,从而加快对中断的实时响应。
3.1.2.5定时器/计数器
MT1020A提供两个双独立32位定时器/计数器,它们与系统时钟同步,可以在程序中轮询,也可设置成溢出中断,并能自动重装。
3.1.2.6DMA控制器
在该控制器中有两个DMA引擎,它们可以配置成一对,从而支持ARM7TDMI中任意位置两个内存块的DMA传输。
当然,它们也可独立使用。
3.1.2.7通用异步收发器
通用异步收发器接口形式为RS-232,支持硬件握手和XON/XOFF软件协议,收发通道上各有一个缓冲器,可以在程序中轮询,也可使用中断形式。
器件内部的波特率发生器用来产生需要的数据速率。
3.1.2.8系统存储器
系统存储器挂在UIM总线上。
MT1020有20KB的内部静态RAM,用于程序变量的存储。
用户需要外挂一个外部ROM/FLASH来存储蓝牙链路控制和管理协议代码。
在MT1020的下一个版本中,将提供片上ROM,并具备存储用户代码的能力,从而简化用户设计,降低功耗。
3.2PH2041蓝牙无线收发器功能
PH2401单片无线收发器用砷化镓工艺制造,具有高集成度、超低功耗、体积小等优点,专门优化用于2.4GHz无线个人系统,完全兼容蓝牙规范“BluetooothV1.0”。
它工作于2.4GHz的ISM频段,以每秒1600次的速度在79个频道(2.402GHz-2.408GHz)上快速跳频,最大位传输速率可达1Mbit/s。
PH2401采用调制指数为0.3的高斯频移键控制(GFSK)调制方式,信道带宽为1MHz,频偏在140kHz-175kHz之间,满足蓝牙2级和3级操作,送功率可在-10dBm-+2dBm之间编程设定,发射范围为10-100m。
接收器由RF-IF下变频器、自动增益控制(AGC)、滤波器、双通道模/数转换器及调制器组成。
基带控制器通过串行总线与PH2401接口。
通过对其内部寄存器的读写实现跳频、调谐等其它控制。
4蓝牙无绳电话
由MT1020和PH2401构成的蓝牙模块提供高至HCI的功能,因此可以很方便地利用它构成蓝牙系统。
我们采用该芯片组设计了蓝牙无绳电话。
根据蓝牙
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 蓝牙 芯片 选型