【文章內(nèi)容簡介】 5 圖 2 藍牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 MT1020A 基帶控制器和 PH2401 無線收發(fā)器介紹 工業(yè)現(xiàn)場 接入點 通過傳感器將信號傳入 MT1020A 中再經(jīng) PH2401 無線收發(fā)器將信號發(fā)射給上位機處理，本章主要介紹基帶控制器與無線收發(fā)器的結(jié)構(gòu)與原理。 MT1020A 基帶控制器的結(jié)構(gòu)與原理 MT1020A 是 MITEL 公司推出的低成本、微功耗藍牙基帶控制器芯片。它和其它的無線收發(fā)器一起可以 構(gòu)成一個完整的低功耗小于藍牙技術(shù)系統(tǒng)。 MT1020A 采用 CMOS工藝制作 ,是低功耗無線通信應(yīng)用系統(tǒng)中理想的藍牙基帶微處理器件。它的引腳排列如圖 3 所示： 圖 3 MT1020A 引腳排列圖 MT1020A 采用 1111 球形焊珠陣列 121 腳 SSBGA 封裝形式。圖 3 為其引腳排列圖。各引腳的功能如下： A1（ nScs3）：系統(tǒng)片選引腳 ,低電平有效 。 A2（ Hst_usb_d_pls）： USB 主機接口數(shù)據(jù)正端 。 A3（ Hst_uart_cts）：串行主機接口發(fā)送清零 。 A4（ SubGND） ：芯片接地端 。 A5（ LaVDD）：芯片電源引腳 。 A6（ GND）：公共接地端 。 A7（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 A8（ Sadd1）：地址端（ 19 位總線） 。 A9（ Sadd5）：地址端（ 19 位總線） 。 A10（ SubGND）：芯片接地端 。 A11（ Bsio_clk）：串行 I/O 口時鐘輸出 。 基于 PDA 的藍牙通信程序設(shè)計 —— 軟件設(shè)計 6 B1（ Sdata11）：數(shù)據(jù)端（ 19 位總線） 。 B2（ GND）：公共接 地引腳 。 B3（ Hst_usb_d_mns）： SUB 主機接口數(shù)據(jù)負端 。 B4（ PLLVDD）：鎖相環(huán)電源 。 B5（ nSoe）：系統(tǒng)輸出使能端 ,低電平有效 。 B6（ nScs1）：系統(tǒng)片選引腳 ,低電平有效 。 B7（ Sdata0）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 B8（ Sdata5）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 B9（ Sdata13）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 B10（ Bsio_data_in）：串行 I/O 口數(shù)據(jù)輸入 。 B11（ Bsio_data_out） ：串行 I/O 口數(shù)據(jù)輸出 。 C1（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 C2（ Sdata1）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C3（ Sdata2）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C4（ Hst_uart_rts）：串行主機接口發(fā)送準(zhǔn)備好 。 C5（ Hst_uart_rxd）：串行主機接口接收數(shù)據(jù)端 。 C6（ Sdata12）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C7（ Sdata10） 。系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C8（ Sadd3）：系統(tǒng)地址 （ 19 位總線） 。 C9（ Sdata15）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端 。 C10（ Bsio_ss）：串行 I/O 口從機選擇 。 C11（ Gpio0）：通用 I/O 口 。 D1（ GND）：公共接地引腳 。 D2（ nSub）：系統(tǒng)高位 ,低電平有效 。 D3（ Sadd18）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 D4（ Sdata9）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 D5（ Hst_uart_txd）：串行主機接口數(shù)據(jù)發(fā)射端 。 D6（ Sdata3）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 D7（ Sdata8）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 D8（ Sdata6）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 D9（ Gpio1）：通用 I/O 口 。 D10（ Gpio2）：通用 I/O 口 。 D11（ GND）：公共接地端 。 E1（ LaVDD）：芯片電源端 。 E2（ U1cts）： UART1 發(fā)送清零 。 E3（ U1txd）： UART1 數(shù)據(jù)發(fā)送 。 E4（ Sadd0）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 E5（ PLL_at1）：鎖相環(huán) 1 模擬測試引腳 。 E6（ nScs0）：系統(tǒng)片選引腳 ,低電平有效 。 E7（ Sdata4）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 E8（ Gpio_3）：通用 I/O 口或芯片 USB喚醒輸出引腳 。 E9（ Gpio4）：通用 I/O 口或芯片 USB HPWR 輸出引腳 。 E10（ Gpio5） ：通用 I/O 口或芯片 USB HPWR 輸入引腳 。 E11（ LaVDD）：微處理器電源端 。 F1（ GND）：公共接地端 。 F2（ Lin_pcm_in）： 16bit 線性 PCM 輸入數(shù)據(jù)流 。 F3（ U1rxd）： UART1 數(shù)據(jù)接收端 。 F4（ U1rts）： UART1 發(fā)送準(zhǔn)備好 。 F5（ Lin_pcm_out）： 16bit 線性 PCM 輸出數(shù)據(jù)流 。 F6（ Gpio6）：通用 I/O 或外部中斷 2。 F7（ Sdata14） ：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 F8(Gpio7)：通用 I/O 或外部中斷 1。 F9（ Sdata7）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 F10（ Swait）：系統(tǒng)等待 。 F11（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 G1（ La VDD）：芯片電源引腳 。 G2（ Lin_pcm_clk）： 16bit 線性 PCM 時鐘主輸出 /從輸入 。 G3（ Lin_pcm_frm）： 16bit 線性 PCM 幀同步主輸出 /從輸入 。 G4（ Tdo_bdiag_2）： ICE 測試數(shù)據(jù)輸出或者 Xdiag2輸出 。 G5（ Tck_bdiag0）： ICE 測試時鐘輸入或者 Xdiag0輸出 。 G6（ Ri_txd）：無線電數(shù)據(jù)發(fā)射端 。 G7（ Ri_rx_act）：無線電數(shù)據(jù)解調(diào)接收端 。 基于 PDA 的藍牙通信程序設(shè)計 —— 軟件設(shè)計 7 G8（ Sadd6）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 G9（ Sadd2）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 G10（ Sadd7）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 G11（ GND）：公共接地引腳 。 H1（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 H2（ Tdi_bdiag_1）： ICE 測試數(shù)據(jù)輸入或者Xdiag1輸出 。 H3（ Tms_bdiag_3）： ICE 掃描測試模式輸入或者 Xdiag3輸出 。 H4（ Sadd8）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H5（ Ri_tx_en）：無線電發(fā)射使能 。 H6（ Ri_spi_clk）：無線電串行接口時鐘 。 H7（ Ri_spi_en）：無線電串行接口使能 。 H8（ Hest）：測試使能端 。 H9（ Sadd4）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H10（ Sadd17）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H11（ nSreset）：系統(tǒng)復(fù)位端 ,低電平有效 。 J1（ Sadd14）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J2（ Sadd10）系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J3（ nTrst）： Xpins/diag 模式或 ICE 復(fù)位和 ARM/UIM 測試模式 ,低電平有效 。 J4（ Sadd11）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J5（ Ri_rx_en）：無線電接收使能 。 J6（ Ri_spi_misod）：無線電串行接口數(shù)據(jù)輸入 。 J7（ Lp_clk_in）： 時鐘輸入 ,用于藍牙休眠定時 。 J8（ SubGND）：芯片接地端 。 J9（ nICE）： Xpins/diag 模式或 ICE 模式 ,低電平有效 。 J10（ Ear_minus）： CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器）耳機聽筒音頻差分輸出負端 。 J11（ Ear_plus）： CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器）耳機聽筒音頻差分輸出正端 。 K1（ Sadd9）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 K2（ Sadd13）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 K3（ nSwe1）：系統(tǒng)寫使能引腳 。 K4（ Sadd16）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 K5（ OpVDD2）：系統(tǒng)無線電接口電源 。 K6（ GND）：公共接地引腳 。 K7（ LaVDD）：芯片電源引腳 。 K8（ Ri_reset_O）：系統(tǒng)無線電復(fù)位引腳 。 K9（ Mic_plus）： CODEC（多媒體數(shù) 字信號編解碼器）麥克風(fēng)音頻差分正輸入端 。 K10（ VREF）：音頻 CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器） VREF 濾波電容接入端 ,使用時應(yīng)在該端與地之前接一個 100nF 的電容器 。 K11（ VDDP）： CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器）輸出放大器模擬電源 。 L1（ SubGND）：芯片接地端 。 L2（ nSwe0）：系統(tǒng)寫入使能 。 L3（ Sadd15）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 L4（ Sadd12）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 L5（ Ri_rxd）：無線電數(shù)據(jù)接收端 。 L6（ Ri_spi_misod）：無線電串行接口數(shù)據(jù)輸出 。 L7（ Clk_in）：系統(tǒng)時鐘輸入 。 L8（ AVDD）： CODEC 模擬電源端 。 L9（ Mic_minus）： CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器）麥克風(fēng)音頻差分負輸入端 。 L10（ SubGND）：芯片接地端 。 L11（ GNDp）： CODEC 輸出放大器接地端。 MT1020 由嵌入式微 處理器和藍牙基帶外設(shè)組成 ,如圖 4 示。在該芯片中 ,系統(tǒng) 內(nèi) 部時鐘可以低至 5MHz、內(nèi)核供電電壓為 2V、硬件解碼、支持 DMA 傳輸 ,所有這些使得該芯片具有超低功耗 [5]。 基于 PDA 的藍牙通信程序設(shè)計 —— 軟件設(shè)計 8 圖 4 MT1020A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 MT1020A 的基帶外圍電路主要由主機接口、總線接口、藍牙鏈路控制器、 12kB 緩沖 RAM、隊列管理器、音頻編解碼器以及音頻和其它通信接口電路功能塊組成。該部分可用最小的軟硬件開銷完成各種重要的藍牙系統(tǒng)操作。 基帶外圍電路中的總線接口主要用于完成微處理器與基帶外圍電路之間的各種通信 ,而外圍電路內(nèi)部各部分之間的 數(shù)據(jù)傳輸則使用外圍電路中的 BT 總線來完成。鍵路控制器用來完成與外部無線收發(fā)器之間的通信 ,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送時的裝配、加同步字、幀頭和 CRC 校驗以及數(shù)字接收時的解碼和檢錯等。緩沖 RAM 是專門存儲藍牙數(shù)據(jù)包和變量的存儲器 ,容量為 12kB。隊列管理器可實現(xiàn)緩沖 RAM 與鏈路控制器以及主機接口與音頻或其它通信接口之間的 DMA 傳輸。音頻解碼器是一個全雙工的解碼器 ,內(nèi)含麥克風(fēng)放大器和耳機驅(qū)動器 ,其中的數(shù)字轉(zhuǎn)換器可進行線性 PCM、 A 律 PCM、 μ 律 PCM 和CVSD 間的相互轉(zhuǎn)換 [6]。 PH2401 無線收發(fā)器 與嵌入式控 制內(nèi)核 功能介紹 PH2401 單片無線收發(fā)器用砷化鎵工藝制造 ,具有高集成度、超低功耗、體積小等優(yōu)點 ,專門優(yōu)化用于 無線個人系統(tǒng) ,完全兼容藍牙規(guī)范 “Bluetoooth ”。 它工作于 的 ISM 頻段 ,以每秒 1600 次的速度在 79 個頻道（ ）上快速跳頻 ,最大位傳輸速率可達 1Mbit/s。 PH2401 采用調(diào)制指數(shù)為 的高斯頻移鍵控制（ GFSK）調(diào)制方式 ,信道帶寬為 1MHz,頻偏在 140kHz175kHz 之間 ,滿足藍牙 2 級和 3級操作 , 送功率可在 10dBm+2dBm之間編程設(shè)定 ,發(fā)射范圍為 10100m。接收器由 RFIF下變頻器、自動增益控制 (AGC)、濾波器、雙通道模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器及調(diào)制器組成?；鶐Э刂破魍ㄟ^串行總線與 PH2401 接口。通過對其內(nèi)部寄存器的讀寫實現(xiàn)跳頻、調(diào)諧等其它控制。 工業(yè)現(xiàn)場， MT1020A 和 PH2401 所組成的藍牙系統(tǒng) 框圖如圖 5 所示。藍牙系統(tǒng)的