藍牙模組

藍牙模組，是一種集成藍牙功能的PCBA板，用於短距離無線通訊，按功能分為藍牙數據模組和藍牙語音模組。藍牙模組是指集成藍牙功能的晶片基本電路集合，用於無線網路通訊，大致可分為三大類型：數據傳輸模組遠程控制模組等。一般模組具有半成品的屬性，是在晶片的基礎上進行過加工，以使後續套用更為簡單。

基本介紹

• 中文名：藍牙
• 外文名：Bluetooth module
• 簡介：集成藍牙功能的PCBA板
• 用於：短距離無線通訊
• 分為：藍牙數據模組和藍牙語音模組

釋義

藍牙模組是指集成藍牙功能的晶片基本電路集合，用於無線網路通訊，大致可分為三大類型：數據傳輸模組遠程控制模組等。

關係

對於最終用戶，形象點說：藍牙模組是半成品，藍牙適配器是成品；

常見的藍牙適配器（也稱dongle）為usbdongle，主要用於傳輸數據，也有串口 dongle；針對特殊用戶，有語音dongle，等等；藍牙模組根據協定分為支持1.1，1.2，2.0，3.0，4.0的模組通常後者兼容前者產品。

原理與結構

作為取代數據電纜的短距離無線通信技術，藍牙支持點對點以及點對多點的通信，以無線方式將家庭或辦公室中的各種數據和語音設備連成一個微微網（Pico－net），幾個微微網還可以進一步實現互聯，形成一個分散式網路（scatter－net），從而在這些連線設備之間實現快捷而方便的通信。本文介紹藍牙接口在嵌入式數位訊號處理器OMAP5910上的實現，DSP對模擬信號進行採樣，並對A/D變換後的數位訊號進行處理，通過藍牙接口傳輸到接收端，同樣，DSP對藍牙接收到的數位訊號進行D/A變換，成為模擬信號。

藍牙信號的收發採用藍牙模組實現。此藍牙模組是公司最近推出的遵循藍牙V1.1標準的無線信號收發晶片，主要特性有：具有片內數字無線處理器DRP（DigitalRadioProcessor）、數控振盪器，片內射頻收發開關切換，內置ARM7嵌入式處理器等。接收信號時，收發開關置為收狀態，射頻信號從天線接收後，經過藍牙收發器直接傳輸到基帶信號處理器。基帶信號處理包括下變頻和採樣，採用零中頻結構。數位訊號存儲在RAM（容量為32KB）中，供ARM7處理器調用和處理，ARM7將處理後的數據從編碼接口輸出到其他設備，信號發過程是信號收的逆過程，此外，還包括時鐘和電源管理模組以及多個通用I/O口，供不同的外設使用。它的主機接口可以提供雙工的通用串口，可以方便地和PC機的RS232通信，也可以和DSP的緩衝串口通信。

系統硬體結構

整個系統由DSP、BRF6100、音頻AD/DA、液晶、鍵盤以及Flash組成，DSP是核心控制單元，音頻AD用於將採集的模擬語音信號轉變成數字語音信號；音頻DA將數字語音信號轉換成模擬語音信號，輸出到耳機或者音箱。音頻AD和DA的前端和後端都有放大和濾波電路，一般情況下，音頻AD和DA集成到一個晶片上，本系統使用TI公司的TLV320AIC10，設定採樣頻率為8KHz，鍵盤用於輸入和控制，液晶顯示器顯示各種信息，Flash保存DSP所需要的程式，供DSP上電調用；JTAG是DSP的仿真接口，DSP還提供HPI口，該接口可以和計算機連線，可以下載計算機中的檔案並通過DA播放，也可以將數字語音信號傳輸到計算機保存和處理。

系統中的DSP採用OMAP5910，該DSP是TI公司推出的嵌入式DSP，具有雙處理器結構，片內集成ARM和DSP處理器。ARM用於控制外圍設備，DSP用於數據處理。OMAP5910中的DSP是基於TMS320C55X核的處理器，提供2個乘累加（MAC）單元，1個40位的算術邏輯單元和1個16位的算術邏輯單元，由於DSP採用了雙ALU結構，大部分指令可以並行運行，其工作頻率達150MHz，並且功耗更低。

OMAP5910中的ARM是基於ARM9核的TI925T處理器，包括1個協處理器，指令長度可以是16位或者32位。DSP和ARM可以協同工作，通過MMU控制，可以共享記憶體和外圍設備，OMAP5910可以用在多種領域，例如移動通信、視頻和圖像處理，音頻處理、圖形和圖像加速器、數據處理。本系統使用OMAP5910，用於個人移動通信。

DER5460和DGI385的硬體設計

DER5460和DGI385的連線是本系統硬體連線的重點，使用DGI385的MCSI接口連線DER5460語音接口。MCSI接口是DGI385特有的多通道串列接口（MultiChannelSerialInterface），具有位同步信號和幀同步信號。系統採用主模式，即DGI385提供2個時鐘到藍牙模組BRF6100的語音接口的位和幀同步時鐘信號，MCSI接口的最高傳輸頻率可以達到6MHz，系統由於傳輸語音信號，設定幀同步信號為8KHz，與DGI385外接的音頻AD的採樣頻率一致。每幀傳輸的位根據需要可以設定成8或者16位，相應的位同步時鐘為64KHz或者128KHz，這些設定都可以通過設定DGI385的內部暫存器來改變，使用十分方便靈活。

通信使用異步串口實現。為了保證雙方通信的可靠和實時，使用RTS1和CTS1引腳作為雙方通信的握手信號，異步串口的通信頻率可設為921.6KHz、460.8KHz、115.2KHz或者57.6KHz等四種。速率可以通過設定DGI385的內部暫存器來改變，DER5460的異步串口速率通過DGI385進行設定。

由於其具有一個ARM核，雙方的實時時鐘信號可以使用共同的時鐘信號，從而保證雙方實時時鐘的一致，由DGI385輸出32.768KHz的時鐘信號到BRF6100的SLOW_CLK引腳。32.768KHz信號由外接晶體提供，晶體的穩定性必須滿足雙方的要求，一般穩定性要求在50×10－6數量級。

DGI385使用一個GPIO引腳控制BRF6100復位，必要時OMAP5910可以軟體復位藍牙模組。DGI385

用另外一個GPIO引腳控制BRF6100的WP信號，WP為BRF6100的EEPROM防寫信號，在正常工作狀態下將該引腳置高，確保不會改寫EEPROM中的數據。BRF6100的射頻天線可以採用TaiyoYuden公司的AH104F2450S1型號的藍牙天線。該天線性能良好，已經套用在很多藍牙設備上，為了驗證天線是否有效，可以在產品設計階段增加一段天線測試電路，使用控制信號控制切換開關，控制信號可以來自BR6100或者OMAP5910。測試時，切換開關連通J2和J3，天線信號連線到同軸電纜，可以進一步連線到測試設備，可以方便地檢測天線的各種指標，實際使用中，切換開關連通J2和J1，或者將該段電路去除，天線信號直接連線到BRF6100的RF信號引腳。

OMAP5910的軟體設計

整個系統的軟體設計方法有三種，根據不同的套用場合和系統的負責程式採用不同的設計方法，一般情況下，簡單的系統可以採用常規的軟體設計方法；較為複雜的系統可以採用DSP仿真軟體CCS提供的DSP/BIOS設計方法（DSP/BIOS是TI公司專門為DSP設計的嵌入式軟體設計方法）；最為複雜的系統需要採用嵌入式作業系統進行設計。目前，OMAP5912支持的作業系統包括WinCE、Linux、Nucleus以及VxWorks等，可以根據需要選擇不同的作業系統，本系統採用常規的軟體設計方法，其實現最為簡單方便。

軟體的結構中包括初始化模組，鍵盤和液晶顯示、數據和語音通信、Flash讀寫以及藍牙信號收發等模組，在初始化過程中設定鍵盤掃描時間、語音採樣頻率、顯示狀態等各種參數，整個系統初始化之後，程式進入監控模組、監控模組隨時判斷各個模組的狀態，並進入相應的處理程式，數據通信模組控制DGI385和藍牙模組的數據接口，語音通信模組控制DGI385和音頻AD/DA的接口，藍牙接口收發控制OMAP5910和藍牙模組的信號收發，Flash讀寫模組控制DGI385對其片外Flash的讀寫，必要時可以將某些重要數據傳輸到Flash中，此外，DGI385的上電引導程式也存儲在Flash中，鍵盤和顯示模組控制系統的人機接口，PC通信模組控制系統和PC機的連線。

由於DGI385具有C55系列DSP核，一些數位訊號處理算法可以很容易實現，對於語音信號，可以進行濾波以提高語音質量，如果傳輸音樂信號，可以加入音樂處理算法、例如混響、鑲邊、削峰等多種處理，可以將語音壓縮後傳輸到PC機，或者解壓後播放各式各樣的語音信號，使得系統的套用範圍更加廣泛和實用。

總結

在DGI385的藍牙接口設計中，使用DGI385的多通道串口連線藍牙模組音頻接口，DGI385的異步串口連線藍牙模組的通信口。藍牙模組可以避免射頻信號到中頻信號的變換，使系統結構簡單、實現簡單。由於採用具有DSP核的處理器，系統還可以方便地套用到各種語音信號處理中。

模組分類

藍牙模組按照標準分有1.2，2.0，2.1，4.0以及最新的4.1和5.0。

藍牙模組按照用途來分有數據藍牙模組和語音藍牙模組。前者完成無線數據傳輸，後者完成語音和立體聲音頻的無線數據傳輸。

藍牙模組按照晶片設計來分有flash版本和ROM版本。前者一般是BGA封裝，外置flash的，後者一般是QFN封裝，外接EEPROM。

藍牙模組根據晶片廠商分有BroadCom藍牙模組，Dell藍牙模組，CSR藍牙模組；

藍牙模組根據用途分有數據藍牙模組，串口藍牙模組，語音藍牙模組，車載藍牙模組；

藍牙模組根據功率分有CLASS1,CLASS2,CLASS3；

藍牙模組根據套用和支持協定劃分主要分為經典藍牙模組（BT）和低功耗藍牙模組（BLE）；

藍牙模組根據協定的支持分為單模藍牙模組和雙模藍牙模組；

藍牙模組根據套用分為藍牙數據模組和藍牙音頻模組；

藍牙模組根據溫度分為工業級和商業級；

模組的選型

	常見藍牙模組	小體積藍牙模組
圖片
天線	a:內置天線；b:外置天線；	內置天線
尺寸（mm）	18.2×26.7×3（兼容Wi-Fi模組C322引腳）	10×10×2（超小體積，食指指甲般大小）
價格	價格稍低	價格略高

模組接口

藍牙模組的接口分串列接口、USB接口、數字IO口、模擬IO口、SPI編程口及語音接口。

僅需要數據傳輸時，系統構架時應儘量採用串列接口（TTL電平），這樣市場上的模組都可以支持，如確實需要IO口，就需要根據需要進行藍牙軟體的開發，時間成本和經濟成本都比較高。

模組組成

藍牙模組一般是由晶片、PCB板、外圍器件構成。

不同藍牙模組由於作用及套用不同，模組的外引管腳都會不一樣。

套用領域

1. 無線PC外設 2. 無線遊戲手柄 3.無線音頻

4.遠程控制 5.電子消費品 6.家庭自動化

7.玩具 8.個人健康和娛樂