蓝牙技术系统介绍

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1、蓝牙技术系统介绍国龙硬件部 李娟 2006. 2. 23 内容：蓝牙概述（蓝牙技术的特点、组成、应用）。 蓝牙硬件电路详细说明（重点结合M9项目）。 常见故障说明。 蓝牙测试项目及指标。 未来我们手机中蓝牙设计的展望。 目的：力争系统、通俗易懂介绍蓝牙技术。概述基本概念 Blutetooth原为欧洲中世纪丹麦国王Haraloe Bluetooth的 名字，他为统一四分五裂的国家立下了不朽的功劳，发起 者瑞典的Ericsson公司以其为名，意在统一全球通用的无 线通信技术的意义。 蓝牙技术是由世界5家顶级的通信/计算机公司 Ericsson、Nokia、Toshiba、IBM、Intel于199

2、8年5 月联合宣布的一种命名为“蓝牙”的无线通信新技术，即： 蓝牙是一种短程（2.4GHz）无线技术，用于简化网络设 备之间以及设备与互联网之间的通信。它还可简化网络设 备和其它计算机之间的数据同步。由于蓝牙不是为传输大 流量负载而设计的，因此并不适于替代LAN或WAN。 今天蓝牙专业组（SIG）包括超过3400个成员，合作开设 开放家庭环境下的无线通信标准。 1、全球通用：蓝牙工作在2.4GHz 的ISM频段。开放的接口标准，全球 任何单位、任何人均可开发。 2、同时可传输语音和数据：采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据传输、三路 语音信道及二者同时传输的信道。 ACL(非实时的异步无连

3、接)：异步，支持对称/非对称，分 组交换，多点连接，传输数据。 SCO（实时的同步面向连接）：同步，对称，电路交换， 点到点传输语音。 3、可建立起临时性的对等连接。相对独立工作。通过TDD技术，一个BT设备可同时与几 个不同微微网保持同步。概述技术特点概述技术特点4、功耗低：蓝牙设备工作时有两种状态： Connection：activesniffholdpark（4种工作模式） Standby : page、page scan、Inquiry、Inquiry scan、 Inquiry scan、master response、slave response（7种 工作模式）功率类型最大输出功

4、率最小输出功率Class 1100 mW (20 dBm)1 mW (0 dBm)Class 22.5 mW (4 dBm)0.25 mW (-6 dBm)Clsss 31 mW (0 dBm)N/A概述技术特点概述技术特点 5、差错控制： 为提高可靠性，抑制长距离链路的随机噪声，采用3种纠 错方案：1/3 FEC、2/3 FEC和ARQ。根据不同需求选用 不同方案，但数据报头始终采用1/3 FEC方案。 6、具有很好的抗干扰能力： 2.402-2.48GHz频段分成79个频点。 蓝牙设备在某个频点发送数据后，再跳到另一个频点发送 ，频点序列是伪随机的，1600次/s频率改变，每个频率持 续6

5、25uS。 7、安全控制： 在链路层，安全通过对方认证和信息加密而得到维护。 8、体积小，成本低。概述技术特点概述系统组成 蓝牙系统组成：由无线电(RF)单元、链路控制 (LC)单元、链路管理(LM)支持单元以及主机终端 接口等所组成。 蓝牙系统的协议栈主要由作为物理层的基带以及 链路层的链路管理器和控制器所组成。更上层的 协议接口取决于这些层次所实现的方式以及应用 程序的使用。 概述系统组成概述系统组成概述系统协议体系结构 蓝牙技术由一组称为协议栈的技术协议规定。 蓝牙协议栈分为4部分：核心协议（Baseband、 LMP、L2CAP、SDP）、电缆替代协议（RFCOMM ）、电话传输控制协

6、议（TSC Binary、AT COMMAND）和选用协议（PPP、UDP/TCP/IP、 OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE等）。 蓝牙协议体系结构是由SIG制定的，所有蓝牙设备的 各项应用必须要符合蓝牙技术规范中的物理层和数据 链路层。也 就是说，蓝牙设备都需要遵守核心协议 （加上无线部分），而其他协议根据应用的需要而定 。概述蓝牙技术的协议体系结构概述应用 蓝牙的应用场合非常广泛，为了保证互通性，蓝 牙标准规定了约30多种Profiles, 即30几种应用。 每个Profile规定了具体的建立连接的具体协议和 规范。 结合手机的应用环境，优先选择以下几个Profil

7、es ： 1.Audio Gateway Profile（AG） 2.Hands-free Profile (HF) 3.Synchronisation Server Profile (SYNC) 4.Object Push Profile (OPP) 5.File Transfer Profile (FTP)概述应用M9蓝牙硬件电路详细说明M9蓝牙硬件电路详细说明UARTPIOPCMDC PowerAntenna Port ANT 2.4 GHz RadioI / OROMRAMDSPMCUAsynchronous Serial Data Port UART_TX, UART_RX, UAR

8、T_RTS, UART_CTSUART_bypass_mode PIO4, PIO5, PIO6, PIO7PCM CODEC Interface PCM_CLK, PCM_OUT, PCM_SYNC, PCM_INDC Voltage Input for Interface and Regulator_In VDD_UART, VDD_PIO, VDD_PADS(1.73.6V) VDD_REG(2.23.6V) M9蓝牙硬件电路详细说明 采用samsung semco公司的BTUZ0502模组。使用的是 CSR的BC03-handphone V2.X CSP芯片。 功率类型：CLASS 2

9、。 能实现5个profiles：AG（hand-free，head-set）profile， DUN profile ，SPP profile ，FAX profile 。 使用26M晶振。 4Mbit ROM。 尺寸：6.0*6.4*1.5 （mm）。 注：不能实现mp3。由mtk平台决定。常见故障说明 耳机兼容问题。 “硬件故障”软件中未进行reset，整个初始化不成功。 “bluetooth RFC FAIL ”语音PCM_OUT无输出，应设置PCM_SYNC信号的输出 为256K GPIO的配置要正确，高低电平的配置要合理。蓝牙测试项目及指标 蓝牙产品制造商为了获得蓝牙商标，必须将其蓝

10、牙产品交 给BQTF（蓝牙认证测试设备）进行测试，并将其测试结 果和产品送给BQB（蓝牙认证人员）进行审查。蓝牙认证 比较复杂，每进行一次蓝牙认证，申请者都要向BQRB（ 蓝牙认证评价委员会）交纳一笔可观的费用。因此，蓝牙 产品制造商非常有必要进行蓝牙预认证。蓝牙测试包括兼 容性测试和互通性测试，蓝牙无线测试属于兼容性测试， 验证蓝牙产品的射频性能是否符合蓝牙射频规范。许多 OEM厂家直接购买已经获得蓝牙认证的蓝牙芯片或模块 ，进而开发蓝牙产品，如移动电话、个人数字助理（PDA ）、电脑、打印机、MP3播放器、数字相机、汽车、玩具 等。由于不同类型产品的需要，可能需要更换天线，或者 由于其它无

11、线模块或时钟模块的影响，以及电源的变化， 这些都会导致蓝牙最终产品的射频性能发生变化，因此在 研发和生产过程中必须对该产品的射频性能进行测试，以 保证其无线指标符合蓝牙射频规范的要求。蓝牙的测试方法 目前的蓝牙无线测试规范的版本为0.91版本，它定义了蓝 牙无线测试指标及其测试方法。蓝牙无线测试配置包括一 台测试仪和被测设备（EUT,Equipment Under Test）， 其中测试仪作为主单元，EUT作为从单元。两者之间可以 通过射频电缆相连也可以通过天线经空中传输相连。测试 仪发送LMP指令，激活EUT进入测试模式，并对测试仪与 EUT之间的蓝牙链路的一些参数进行配置。如测试方式是 环

12、回还是发送方式，是否需要进行跳频，分组是单时隙分 组还是多时隙分组，分组的净菏是PN9，还是00001111 、01010101。测试模式是一个特殊的状态，出于安全的 考虑，EUT必须首先设为“Enalle”状态，然后才能空中激 活进入测试模式。蓝牙的RF测试方法 测试中需要注意的事项： 1、被测装置（例如：手机）要设置为可被其他设 备搜索状态，并根据需要设置是否要求认证。 2、传导测试中，要求射频同轴电缆的GND充分 与主板的GND接触，蓝牙模组的屏蔽盖要充分与 主板的GND接触，以减少线损。 3、由于蓝牙设备的工作功率很低，具体各厂家的 蓝牙RF测试仪器操作基本相同，测试结果可能会 因测试

13、仪器及环境的差异而略有不同。蓝牙测试项目及指标 TX Tests Output Power（输输出功率） -6.00dBm 2400.00MHz, fH = 99.90%, df2/df1 = 0.80 Initial Carrier Freq. Tolerance（初始载波容限 ） 小于75kHz Carrier Frequency Drift（载载波频频率漂移 ） abs(f_drift_max) = 200000, BER = 200000, BER 0.1%时的干扰信号 的频点，要求其个数小于5个。 Intermodulation Performance（互调性能 ） f2- f1 =

14、3MHz、4MHz或5MHz。测试仪统计误码率，要求 BER0.1%。 Maximum Input Level（最大输入电平 ）控制EUT 收信机入口处的电平为-20dBm 时，要求BER0.1% 。蓝牙的测试模式 测试模式包括发送端测试（连续比特模式 包）和反馈测试协议。RF (SCO Link)DUTAudio Signal Flow测试仪器 目前我们选用模组方案比较有优势。通常供应商提供的模 组，已经过蓝牙的认证，蓝牙的射频性能可以得到保证， 整合到手机中比较容易，只要关注蓝牙功能的测试。如果 选用芯片自己搭建蓝牙部分，则需要花大量时间进行蓝牙 的PCB设计、器件的布局、屏蔽、射频的匹配

15、等，另外在 认证的时候，所有的射频指标都要严格测试。 目前蓝牙单芯片供应商主要有3家: CSR、Philips、 Broadcom。 Broadcom（基于Widcomm软件） 能用很简单的APIS包来实现复杂的协议，开放周期较长 ，但比较灵活。从长远技术考虑，可作为攻关战略。未来我们手机中蓝牙设计的展望 自己开发单芯片技术。 目前我司的项目还处于只能实现一路同步 语音信道。还有许多profiles有待实现， 例如：异步数据传输等。 我们的蓝牙设计任务还任重道远啊！未来我们手机中蓝牙设计的展望参考文献 1、(官方网站) 2、 3、SIG发布的蓝牙协议标准的“蓝牙系统说明” Specification of the Bluetooth System 4、SIG发布的蓝牙协议标准的“蓝牙射频说明” Bluetooth RF Test Specification谢谢！