作者：楊春燕，劉軍蘭，王永泉

1 藍(lán)牙技術(shù)簡介

藍(lán)牙技術(shù)是用微波技術(shù)取代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯綜復(fù)雜的連接電纜來實(shí)現(xiàn)家庭或辦公場中的電話、便攜式計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)以及其它外設(shè)之間的互連互通的一種新型通訊解決方案。利用這一方案可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)對多點(diǎn)的通訊傳輸，并把設(shè)計(jì)人員從無數(shù)錯綜復(fù)雜的電纜連接中解放出來，從而可以方便地設(shè)計(jì)自己的個人網(wǎng)絡(luò)。有了藍(lán)牙技術(shù)，人們甚至不用掏出自己的移動電話，就可以用PDA（個人數(shù)字助理）通過口袋中的移動電話來查詢新聞、預(yù)定機(jī)票以及進(jìn)行其它電子商務(wù)活動。

藍(lán)牙技術(shù)是一種取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無線通信技術(shù)，能完成點(diǎn)對點(diǎn)對多點(diǎn)的無線難。可以用藍(lán)牙無線通信技術(shù)將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語音設(shè)備取成一個 PICONET網(wǎng)（也叫作微微網(wǎng)）。而且可以將幾個PICONET網(wǎng)進(jìn)一步互連，組成一個更大的分布式網(wǎng)絡(luò)（也叫作SCATTERNET網(wǎng)），以在各個設(shè)備之間進(jìn)行快速方便的通信聯(lián)系。

藍(lán)牙技術(shù)的工作頻段為全球開放的2.4GHzISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻段，該頻段能夠保證人們在施行時可以毫無障礙且方便可靠地合作藍(lán)牙設(shè)備。但是，由于ISM頻段對所有無線電都開放，汽車、微波爐以及其它高頻微波設(shè)備都有可能成為藍(lán)牙技術(shù)不可預(yù)測的干擾源，因此，一般的藍(lán)牙技術(shù)方案都特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和調(diào)頻方案來確保通信的穩(wěn)定連接和數(shù)據(jù)的可靠保密。在目前公布的Bluetooth V1.0藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中，數(shù)據(jù)的最大傳出速率為721kbit/s，通信距離為10米。如果加大發(fā)射功率，其通信距離可加大到100米左右。

藍(lán)牙技術(shù)解決方案的概念是愛立信公司于1995年提出的。這一概念一經(jīng)提出，便被業(yè)界普遍接受。同時，全球各大電子廠商（如愛立信、諾基亞、摩托羅拉、 3COM、IBM、INTEL等公司）也迅速成立了一個藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)（SIG）。可見業(yè)界對藍(lán)牙技術(shù)的重視程度非同一般。目前，全球已有2000多家廠商技術(shù)這一技術(shù)。據(jù)IDC的數(shù)據(jù)預(yù)測：到2005年，全球圍繞移動通信設(shè)備、桌面設(shè)備和其它設(shè)備將有40億件藍(lán)牙產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。由此可見，藍(lán)牙技術(shù)的市場發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?/p>

2 MT1020A的主要特點(diǎn)

MT1020A是MITEL公司推出的低成本、微功耗藍(lán)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(lán)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(lán)牙基帶微處理器件。

MT1020A的主要特點(diǎn)如下：

●符合高至HCI層的藍(lán)牙控制協(xié)議；

●符合Bluetooth V1.0規(guī)范；

●帶有USB和UART主接口；

●內(nèi)部具有帶濾波器的雙音頻多媒體數(shù)字信號編解碼器（CODEC）；

●內(nèi)含數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可進(jìn)行線性PCM（脈沖編碼調(diào)制）、A律PCM、μ律PCM和CVSD（連續(xù)變化斜率增量調(diào)制）間的相互轉(zhuǎn)換；

●采用先進(jìn)的模塊化電源管理；

●帶有嵌入式ARM7TMDI TM微處理器內(nèi)核；

●I/O電源電壓可在1.8～3.6V之間選擇；可采用低達(dá)1.8V的電源電壓以減小功耗；

●芯片內(nèi)含IP硬件電路和軟件協(xié)議，可直接使用；

MT1020A是一種單CPU藍(lán)牙控制芯片，可廣泛應(yīng)用于個人數(shù)字助理（PDA）、無線聯(lián)絡(luò)和控制、蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)以及汽車電子等方面。

3 引腳功能

MT1020A采用11×11球形焊珠陣列121腳SSBGA封裝形式。圖1所示為其引腳排列圖。各引腳的功能如下：

A1（nScs）：系統(tǒng)片選引腳，低電平有效；

A2（Hst_usb_d_pls）：USB主機(jī)接口數(shù)據(jù)正端；

A3（Hst_uart_cts）：串行主機(jī)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（Sadd）：地址端（19位總線）；

A9（Sadd）：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；

B1（Sdata）：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(jī)接口數(shù)據(jù)負(fù)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（nScs）：系統(tǒng)片選引腳，低電平有效；

B7（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

B8（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

B9（Sdata）：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（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

C3（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

C4（Hst_uart_rts）：串行主機(jī)接口發(fā)送準(zhǔn)備好；

C5（Hst_uart_rxd）：串行主機(jī)接口接收數(shù)據(jù)端；

C6（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

C7（Sdata）；系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

C8（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

C9（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端；

C10（Bsio_ss）：串行I/O口從機(jī)選擇；

C11（Gpio）：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（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

D4（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（15位總線）；

D5（Hst_uart_txd）：串行主機(jī)接口數(shù)據(jù)發(fā)射端；

D6（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

D7（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

D8（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（15位總線）；

D9（Gpio）：通用I/O口；

D10（Gpio）：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（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

E5（PLL_at1）：鎖相環(huán)1模擬測試引腳；

E6（nScs）：系統(tǒng)片選引腳，低電平有效；

E7（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（15位總線）；

E8（Gpio_）：通用I/O口或芯片USB喚醒輸出引腳；

E9（Gpio）：通用I/O口或芯片USB HPWR輸出引腳；

E10（Gpio）：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）：16-bit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）：16-bit線性PCM輸出數(shù)據(jù)流；

F6（Gpio）：通用I/O或外部中斷2；

F7（Sdata）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（15位總線）;

F8（Gpio）：通用I/O或外部中斷1；

F9（Sdata）：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）：16-bit線性PCM時鐘主輸出/從輸入；

G3（Lin_pcm_frm）：16-bit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Xdiag輸出；

G5（Tck_bdiag-0）：ICE測試時鐘輸入或者Xdiag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；

G8（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

G9（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

G10（Sadd）：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Xdiag輸出；

H3（Tms_bdiag_3）：ICE掃描測試模式輸入或者Xdiag輸出；

H4（Sadd）：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（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

H10（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

H11（nSreset）：系統(tǒng)復(fù)位端，低電平有效；

J1（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

J2（Sadd）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（Sadd）：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）：3.2kHz時鐘輸入，用于藍(lán)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(jī)聽筒音頻差分輸出負(fù)端；

J11（Ear_plus）：CODEC（多媒體數(shù)字信號編解碼器）耳機(jī)聽筒音頻差分輸出正端；

K1（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

K2（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

K3（nSwe）：系統(tǒng)寫使能引腳；

K4（Sadd）：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（nSwe）：系統(tǒng)寫入使能；

L3（Sadd）：系統(tǒng)地址（19位總線）；

L4（Sadd）：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(fù)輸入端；

L10（SubGND）：芯片接地端；

L11（GNDp）：CODEC輸出放大器接地端。

4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2所示是MT1020A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。它由嵌入式微處理器和藍(lán)牙基帶外圍電路兩大部分組成，可使用5MHz的內(nèi)部時鐘。微處理器內(nèi)核采用2V電壓供電，內(nèi)部帶有硬件解碼電路，且支持DMA傳輸。

4.1 藍(lán)牙基帶外設(shè)

MT1020A的基帶外圍電路主要由主機(jī)接口、總線接口、藍(lán)牙鏈路控制器、12kB緩沖RAM、隊(duì)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(lán)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送時的裝配、加同步字、幀頭和CRC校驗(yàn)以及數(shù)字接收時的解碼和檢錯等。緩沖RAM是專門存儲藍(lán)牙數(shù)據(jù)包和變量的存儲器，容量為12kB。隊(duì)列管理器可實(shí)現(xiàn)緩沖RAM與鏈路控制器以及主機(jī)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(jī)驅(qū)動器，其中的數(shù)字轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行線性PCM、A律PCM、μ律PCM和CVSD間的相互轉(zhuǎn)換。

4.2 嵌入式微控制器內(nèi)核

MT1020A中嵌入式微控制器主要由ARM7TDMI微處理器、外設(shè)控制器、串行I/O、中斷控制器、定時/計(jì)數(shù)器、DMA控制器、通用異步收發(fā)器以及系統(tǒng)存儲器等部分組成。

ARM7TDMI 微處理器是一個高性能的嵌入式CPU，它功耗低，運(yùn)算速度快，內(nèi)含Thumb指令碼器，可支持16位指令，同時支持調(diào)試和快速乘法等功能，并可通過模塊互交總線與基功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；外圍控制器是MT1020A中內(nèi)部總線和外部總線進(jìn)行通信的主要通道，它可動態(tài)調(diào)整總線寬度，并產(chǎn)生訪問外設(shè)的控制信號；串行I/O用來連接各種串行接口器件；中斷控制器可用來處理8個外部中斷和2個內(nèi)部中斷，并可判斷硬件中斷優(yōu)先級以減小中斷響應(yīng)的延遲時間，從而加快對中斷的實(shí)時響應(yīng)；DMA控制器中含有兩個DMA引擎，它們可以獨(dú)立使用，也可以配置成一對使用以支持ARM7TDMI中任意兩個內(nèi)存塊的DMA傳輸；通用異步收發(fā)器的接口可以與RS-232總線接口，它支持硬件握手和XON/XOFFF軟件協(xié)議，其收發(fā)通道上各有一個緩沖器，可在程序中輪詢并可使用中斷形式；系統(tǒng)存儲器是掛在UIM總線上的20kB的內(nèi)部靜態(tài)RAM，可用來存儲程序變量。也可使用外掛的ROM/FLASH來存儲藍(lán)牙鏈路控制和管理協(xié)議代碼。

5 應(yīng)用

利用MT1020A和一片無線收發(fā)器件可以很方便地構(gòu)成一個完整的低成本、微功耗小型藍(lán)牙無線收發(fā)系統(tǒng)。圖3所示是一個基于MT1020A的小型藍(lán)牙系統(tǒng)的典型應(yīng)用框圖。圖中的MCU用來完成對框圖。圖中的MCU用來完成對鍵盤、顯示器件和其它外設(shè)的控制以及各種藍(lán)牙通信協(xié)議的協(xié)調(diào)和實(shí)現(xiàn)。MT1020A則用來控制無線收發(fā)器的接收和發(fā)送。受話器和送話器直接和MT1020A基帶控制器相連。無線收發(fā)器的作用是在MT1020的控制下，通過天線對各種數(shù)字和音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射和接收。

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