【文章內(nèi)容簡介】 音頻編解碼處理工作。對(duì)比采用ARM處理器、外置編解 碼器或采用軟件解碼方案的其他藍(lán)牙芯片，Bc3．M的DSP架構(gòu)不僅提高了數(shù)據(jù)的 處理能力，減小了PCB尺寸，而且極大地降低了設(shè)備的功耗。下面將分別說明信 源端和信宿端硬件組成的基本原理。167。4．1信源端硬件設(shè)計(jì)第13頁國防科學(xué)技術(shù)人學(xué)研宄生院1．樣碩十。產(chǎn)化論文T圖4．3充電及電源狀態(tài)指示電路時(shí)鐘電路部分，信源端采用16M晶振為射頻振蕩器和主芯片的內(nèi)部數(shù)字時(shí)鐘 電路提供參考時(shí)鐘信號(hào)。應(yīng)注意每種晶振都具有優(yōu)化的偏移量，從而使射頻振蕩 器上的相位噪聲降至最低。因此在使用晶振時(shí)，晶振的偏移量必須單獨(dú)配罨。此 部分應(yīng)根據(jù)不同廠商的晶振參考電路來設(shè)定晶振的匹配電容值，并根據(jù)射頻檢測(cè) 中初始化頻率漂移的測(cè)試結(jié)果來調(diào)節(jié)晶振時(shí)鐘的偏移參數(shù)。按鍵部分，主要包括電源按鍵和查詢按鍵。前者用于開關(guān)機(jī)操作，后者強(qiáng)制 藍(lán)牙適配器進(jìn)入到查找高級(jí)音頻服務(wù)的模式。音頻接口電路部分，信源端主要通過耳機(jī)音頻接口將便攜式播放器左右聲道 的模擬音頻數(shù)據(jù)采樣至BC3一M主芯片。信源端首先使用本地cODEC對(duì)之進(jìn)行雙 路ADC轉(zhuǎn)換，再調(diào)用KaIimba DsP對(duì)數(shù)據(jù)音頻進(jìn)行SBC編碼，最后通過藍(lán)牙無 線鏈路轉(zhuǎn)發(fā)給信宿端?？刂平涌陔娐凡糠郑饕?fù)責(zé)產(chǎn)生用于控制播放器操作的電平信號(hào)。藍(lán)牙適 配器同時(shí)也是音視頻遙控應(yīng)用模式中的目標(biāo)機(jī)，適配器要根據(jù)接收到的AV／C指令 和當(dāng)前的狀態(tài)產(chǎn)生與播放器原有的線控相對(duì)應(yīng)的控制電平信號(hào)，并通過線控接口 傳至播放器。167。4．2信宿端硬件設(shè)計(jì)作為音頻流信宿端的藍(lán)刁：j≥：體聲耳機(jī)，其組成原理如圖4．4所示第l 5頁國防科學(xué)技術(shù)人學(xué)研究生院l群碩十學(xué)位論文圖4．4信佰端硬件組成原理信宿端的電源管理部分和狀態(tài)指示部分的電路設(shè)計(jì)原理與信源端基本一致， 對(duì)于原理中相似的部分此處不做贅述。不同之處主要在于信宿端加入了獨(dú)立的音 頻供電電路。在耳機(jī)應(yīng)用中對(duì)控制噪聲的要求非常嚴(yán)格，特別是人耳所能感應(yīng)到 的20Hz～20kHz的頻段范圍，而且由于藍(lán)牙工作的頻段2．4GHz是一個(gè)開放頻段， 所以要求音頻電路的電源芯片要有很高的抑制噪聲能力。我們采用了xC6204B高 速LDo電源芯片，該芯片具有突出的抑制噪聲能力(75dB@lkHz，70dB@10kHz)，可以比常規(guī)產(chǎn)品省略1個(gè)過濾噪聲的旁路電容，有利于成本控制 以及PCB的面積控制。實(shí)際的音頻供電電路設(shè)計(jì)如圖4．5所示，由BC3．M芯片的 特定輸出引腳(PIOll)來驅(qū)動(dòng)音頻供電電路的工作。MIC．P MIC．N幽4．5音頻供l乜LH路原理幽 第16頁四防科學(xué)技術(shù)人學(xué)明究生院l：樣碩七學(xué)化論文對(duì)于按鍵部分電路而言，除開關(guān)機(jī)按鍵外，耳機(jī)端軟件將根據(jù)當(dāng)前的應(yīng)用模 式?jīng)Q定按鍵的實(shí)際功能。如果耳機(jī)當(dāng)前還未與藍(lán)牙適配器建立高級(jí)音頻服務(wù)的連 接，處于免提應(yīng)用的工作模式，此時(shí)耳機(jī)將把按鍵信息解釋為接聽／掛斷電話，調(diào) 節(jié)話音音量等的免提控制操作。如果耳機(jī)已與適配器建立了藍(lán)牙音視頻控制服務(wù) 連接，處于高級(jí)音頻的應(yīng)用模式，此時(shí)耳機(jī)將把按鍵信息解釋為暫停／播放、停止、 前一首、后一首等對(duì)于便攜式播放器的遙控操作，并將之轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的Av／C數(shù)字 接口指令，通過藍(lán)牙無線鏈路發(fā)往作為目標(biāo)機(jī)的藍(lán)牙適配器。時(shí)鐘電路部分，信宿端采用26M晶振為射頻振蕩器和主芯片的內(nèi)部數(shù)字時(shí)鐘提供參考時(shí)鐘信號(hào)。 音頻接口電路部分，對(duì)于通過藍(lán)牙無線鏈路收到音頻數(shù)據(jù)流，信宿端首先使用KaIimba DSP對(duì)之進(jìn)行sBC解碼操作，再由本地CODEC將解碼后的音頻數(shù)據(jù) 變?yōu)殡p聲道模擬量予以輸出。第17頁國防科學(xué)技術(shù)人學(xué)研究生院l：樣碩十學(xué)位論文第五章 BAAS軟件設(shè)計(jì)我們使用CSR的BlueLab SDK軟件開發(fā)套件來開發(fā)藍(lán)牙音頻應(yīng)用的軟件實(shí) 體，開發(fā)套件所編譯的嵌入式程序可直接運(yùn)行于BlueCore芯片內(nèi)部的16位McU 之上。BlueLab的底層協(xié)議棧固件提供了虛擬機(jī)(VM)環(huán)境，使得我們開發(fā)的應(yīng)用層軟件直接運(yùn)行于VM之上的用戶RAM空間中，而藍(lán)牙核心協(xié)議棧運(yùn)行在受保 護(hù)的存儲(chǔ)空間中。整個(gè)底層協(xié)議棧固件相當(dāng)于一個(gè)組件，可被上層的應(yīng)用軟件所 調(diào)用，而且應(yīng)用層軟件不會(huì)干擾底層協(xié)議棧的正常運(yùn)行。BlueLab還提供了豐富的 庫資源，提供了對(duì)ANSII c的支持以及對(duì)于藍(lán)牙協(xié)議棧服務(wù)、芯片通用Io引腳以 及定時(shí)器等實(shí)體的配置與訪問功能。其中對(duì)于協(xié)議棧中各通信層服務(wù)的訪問主要 通過調(diào)用相應(yīng)的庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。本課題主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了BAAS系統(tǒng)中藍(lán)牙立體聲耳機(jī)和藍(lán)牙立體聲適配器的軟件實(shí)體。系統(tǒng)中的藍(lán)牙手機(jī)只需是符合藍(lán)牙規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備即可， 其軟件的實(shí)現(xiàn)不屬于本文的研究范疇。藍(lán)牙立體聲耳機(jī)需要與適配器和藍(lán)牙手機(jī)進(jìn)行交互，并同時(shí)參與免提、音頻流傳輸和音視頻遙控三種應(yīng)用模式。耳機(jī)軟件實(shí)體的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖5．1所示，圖中 狀態(tài)為耳機(jī)工作的主要狀態(tài)，其中免提、音頻流傳輸和音視頻遙控應(yīng)用中的具體 狀態(tài)變化情況將在各軟件應(yīng)用模塊的設(shè)計(jì)中予以介紹。幽5．1 耳機(jī)軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)換蚓第18頁國防科學(xué)技術(shù)人學(xué)f究生院I．科碩士學(xué)位論文藍(lán)牙立體聲適配器相對(duì)；端信號(hào)的語音櫻剩灌 晰悔；著，的翟雄寄藕新雕拳封墓涎漚磁淄瑁謝研尚I土|i罐二諺讎灞糯讎豸淄斟新馳 幫帕射H|鏨夏m．逼翅冥實(shí)值氯燮廖氡酣Ⅻ薯硝翻掣引到圣：≯善}}；：娑毫霞鯉擘 愎信號(hào)進(jìn)行反j相鑾捌趔：叩驅(qū)蜒翮鞭蜓鬻塑露臻磊非蘭M魏翟技萄戈誆嘭鷹淦怛嚏毽勃班鬻部妾朝所有低于某個(gè) 電平閾值的信號(hào)，并且用舒適的仿真背景噪聲來替代 這些信號(hào)。單麥克風(fēng)解決方 案組件的原理是在回波信號(hào)上應(yīng)用噪聲抑制的功能，以使回 聲消除器可以更 加準(zhǔn)確地確定出回波信號(hào)的功率電平。通過消除因噪音附著而導(dǎo) 致的失真，使回聲消除器可以準(zhǔn)確的識(shí)別音頻信號(hào)的增益水平。這樣就顯著降低 了回聲消除器將 回聲信號(hào)誤認(rèn)為是有效語音信號(hào)的可能性。167。6．2自適應(yīng)濾波算法自適應(yīng)濾波器以 最小均方(LeaSt Mean square，簡稱LMs)算法為基礎(chǔ)。采 用LMs算法的 自適應(yīng)濾波器原理如圖6．2所示。在圖6．2中，假設(shè)x(k)為k時(shí)刻 濾波器存儲(chǔ)的輸 入序列狀態(tài)向量X(k)2[x(k)，x(k—1)，?．．．，x(kN)】1 (1) 設(shè)謝(k)為濾波 器k時(shí)刻第i個(gè)權(quán)值，則與輸入向量相對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)濾波器權(quán)向量為w(k) =[wO(k)，wl(k)，w2(k)??．，、vN(k)]7 (2) 在圖6．2 中 d(k) 為k時(shí)刻參考信號(hào)，y(k)為濾波器k時(shí)刻的輸出在圖6_2 中國防科。學(xué)技術(shù)人學(xué)研究生院I?？拼T士學(xué)位論文程序在匹配模式下首先調(diào)用函數(shù)進(jìn)入到Discoverable狀態(tài)，此時(shí)對(duì)藍(lán)牙手機(jī)進(jìn)行操 作令其開始查找HFP服務(wù)，免提軟件實(shí)體將根據(jù)收到的查詢消息對(duì)AG作出回復(fù)， 并對(duì)之發(fā)起驗(yàn)證請(qǐng)求。AG收到HF的驗(yàn)證請(qǐng)求，輸入相應(yīng)的PIN碼發(fā)至HF。免 提軟件實(shí)體調(diào)用函數(shù)對(duì)PIN碼進(jìn)行驗(yàn)證，并將PIN碼確認(rèn)的消息返回給AG，以結(jié) 束匹配的過程。匹配成功后，HF向AG發(fā)起建立服務(wù)級(jí)連接的過程。HF首先通 過查找服務(wù)發(fā)現(xiàn)記錄獲得必需的參數(shù)，初始化與AG的RFcOMM連接，再與AG 建立服務(wù)級(jí)的連接。在得到AG返回的確認(rèn)信息后，免提軟件實(shí)體則認(rèn)為已經(jīng)與 遠(yuǎn)端AG建立了服務(wù)級(jí)連接。AppI icatiOn 坪 硒H{bInjt．；a廿0n }*節(jié)INIT eFH巳油I．Di””7袖I． stlrt l“哪168。． ^GI唧IRY—I岫●^u廿wi女Req． 日№r PlN eodoIIr ●． 惦pⅢJ舊IdneCt 批ri舶．SLC0wv他t．^co印t‘H慵。吖黼t■SLC C∞●NECT eF■^TO：__rdRIq。nand AT∞刪nd，r∞90r?。?．0nSe 一∞■啪蔗sHfpsL∞；∞∞n∞t ．1neCt ●0；㈣t?！眒ti”． sLC0ISc0N—cF_圖5．3免提應(yīng)剛的通信流程AT命令與響應(yīng)階段，此時(shí)HF和AG端可通過在RFCOMM層傳輸藍(lán)牙耳機(jī) 應(yīng)用框架規(guī)范中的AT指令以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙免提通話的全部功能。如圖5．4所示，比如 藍(lán)牙手機(jī)收到來電，則會(huì)向耳機(jī)發(fā)送振鈴IuNG指示，耳機(jī)即可本地驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 進(jìn)行實(shí)際的振鈴提示。此時(shí)耳機(jī)可按下接聽按鍵觸發(fā)“AT+CKPD=200”指令發(fā)往 手機(jī)，與之建立SC0通話連接，實(shí)現(xiàn)免提接聽的功能。在免提通話的過程中AG 還可以通過發(fā)送結(jié)果碼“+VGS”和“+VGM”來控制HF的揚(yáng)聲器及麥克風(fēng)的增 益值。如果HF通過按鍵調(diào)整了本地音量，也會(huì)發(fā)送“AT+VGS”和“AT+VGM”第20頁國蓑罅弘“苦墓學(xué)研究生霧i．罐詢：i∥互≯蛋i247。疆螽淄髦蒸蓊進(jìn)仃撂臻籜茹!《i刖鬟彰蓍罰勰㈢l!薹I嬲型萋薹l；均可以在薹i藿i盯霧醴聰開湘鯽萋i167。i默；l霉i講弓孑備羹醚《i撐囂麗Mj墨l；；繼蘊(yùn)蠟鑫{軟件實(shí)體首貶劐簍囊纛；!i囊!萎圃i；；蠕般憶嬰箏墨毫囂戳剴ii霎；￡i鞋扛蘸鷗昭繡獺磁罐!蔓；一{i毒l；；紊薛}247。i罐崮溷韉兩慪愛扛垂鬻i；尊!i妻iil薯i{羹贏?冬受孽瓔強(qiáng)衙衙髦l萋硼固衛(wèi)蔓!167。i簍ll》鐾霪筆菲翼167。萋幢皓垡喜盟亙望霉琴博噶帳鍵罐罐嵫椎彤 鬻一國防科學(xué)技術(shù)人學(xué)研究生院I：樣碩十學(xué)位論文流建立階段，具體的建立過程如圖5．6所示。首先出信源端程序發(fā)起流端點(diǎn)發(fā) 現(xiàn)過程，查找并發(fā)現(xiàn)信宿端的流端點(diǎn)。然后信源端收集信宿端流端點(diǎn)所包含的服 務(wù)能力信息。在了解到信宿端的服務(wù)能力之后，信源端進(jìn)入到Configuring狀態(tài)。信源端選擇合適的音頻流參數(shù)對(duì)流端點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用服務(wù)能力(比如采樣頻率)和傳輸服務(wù)能力(比如多路復(fù)用)的配置，配置過程中分配給流端點(diǎn)的資源將被鎖定。 正確配