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藍牙技術在音頻網(wǎng)關中的應用
摘要：給出一種基于CSR的BlueCore01b藍牙單片機和BlueStack高級協(xié)議棧的音頻網(wǎng)關的實現(xiàn)方法。所開發(fā)的音頻網(wǎng)關能通過普通手機的音頻接口與藍牙耳麥進行無線連接。藍牙是一種近距離無線通信技術規(guī)范，用來描述和規(guī)定各種電子信息產品相互之間是如何用短距離無線電系統(tǒng)進行連接的。藍牙技術的主要用途是取代電纜。由于藍牙具有比802.11b、HomeRF、紅外等無線技術高得多的性能價格比，藍牙技術應用具有非常廣闊的前景。
目前已有不少公司生產出高集成度的藍牙芯片組，例如朗訊的W7020 W7400芯片組、飛利浦的LMX3162芯片、Atmel的T2901和AT76C551芯片等。利用這些芯片可進一步方便地進行藍牙產品的開發(fā)、同時，也有許多公司還開發(fā)出了高層協(xié)議棧及相應的API。開發(fā)者基于這些高級協(xié)議棧，可不必對藍牙技術作深入的研究就可以方便地開發(fā)基于藍牙的應用。本文討論一個基于CSR的BlueCore01b芯片和CCL的BlueStack協(xié)議棧的嵌入式音頻網(wǎng)關的實現(xiàn)實例。
1 音頻網(wǎng)關的應用
由于藍牙的低功耗和小體積的特點，在實現(xiàn)移動電話具備矩距離無線通信的能力時，藍牙是首選的，而且是唯一的。目前已有一些移動電話公司推出了藍牙手機產品，如愛立信的T39和T68等、諾基亞的6310、摩托羅位的T270c、索尼的C413S和阿爾卡特的OT702等；但大部分手機仍不具有藍牙功能。通過在普通手機的音頻接口上加裝一個藍牙音頻網(wǎng)關，就可實現(xiàn)普通手機的藍牙功能，與藍牙無線耳麥進行短距離無線通信。
所實現(xiàn)的音頻網(wǎng)關符合藍牙技術規(guī)范PATR K：6中的耳麥應用規(guī)范。音頻網(wǎng)關（AG）既用作輸入也用作輸出。AG可與耳麥建立一個RFCOMM連接，向耳麥發(fā)送AT命令。AG和耳麥之間也可建立SCO連接，進行音頻傳輸。
2 音頻網(wǎng)關硬件電路
音頻網(wǎng)關的電路設計利用CSR提供的BlueCore01b藍牙芯片。BlueCore01b是在單片芯上集成了射頻單元和法帶控制器。芯片的方框圖如圖1所示。該芯片由射頻接收器、射頻發(fā)射器、射頻合成器、物理層DSP硬件引擎、猝發(fā)狀態(tài)控制器、微處理器、內存管理單元等部分組成，BlueCore0b是一個完整的單片系統(tǒng)，只要與內含藍牙軟件棧配合，即可向數(shù)據(jù)和語音設備提供全兼容的藍牙接口。因此，實現(xiàn)音頻網(wǎng)關的硬件電路相當簡單。它主要包括以下幾部分：藍牙芯片、外部內存、音頻編/解碼器（CODEC）、鍵盤/顯示。嵌入式音頻網(wǎng)關電路方框圖供音頻輸入/輸出接口，建立音頻連接。鍵盤/顯示部分主要用于輸入設備的識別碼（PIN碼）、發(fā)送AT命令、音頻控制等操作及相應的狀態(tài)顯示。在外部內存中包含有CSR藍牙軟件棧及用戶應用程序。
3 音頻網(wǎng)關軟件
有了相應的硬件平臺以后，功能的完成主要通過軟件實現(xiàn)。音頻網(wǎng)關應用程序的實現(xiàn)是基于BlueStack協(xié)議棧來完成的。下面詳細討論音頻網(wǎng)關的實現(xiàn)。
3.1 軟件的組成
如圖3所示，音頻網(wǎng)關軟件為三層結構。
（1）BlueStack協(xié)議棧
BlueStack是劍橋咨詢有限公司（CCL）的藍牙協(xié)議軟件棧，是用C語言實現(xiàn)的Bluetooth高層協(xié)議棧軟件。它遵循由藍牙特殊興趣小組（SIG）提出的分層模型，支持在L2CAP上使用RFCOMM或TCS二進制作為傳輸協(xié)議層規(guī)范。基于BlueStack協(xié)議棧，可實現(xiàn)Bluetooth的所有功能。音頻網(wǎng)關就是基于BlueStack實現(xiàn)的。
（2）AG客戶機程序
這是AG軟件的最高層，主要進行設備的查詢、配對、連接等的請求；PIO事件的處理；識別碼輸入、音量控制、送AT命令及狀態(tài)顯示；啟動調度程序等。這一層的程序由用戶根據(jù)不同的應用來編制。
（3）連接管理器程序
這是AG軟件的中間層，也由用戶編制。引入連接管理器，主要是為了減少高層應用程序的指令數(shù)量，為高層應用程序和低層協(xié)議棧之間提供一個通用接口。連接管理器級主要是處理高層的請求信息，傳送至BlueStack，并接收BlueStack的處理結果，進行相應處理后，通知高層應用程序級。
3.2 消息及處理機制
（1）消息
整個協(xié)議棧的Bluestack實現(xiàn)是消息驅動的，因此層與層之間使用消息傳遞方法。從圖3的結構可看出，只有相鄰層有接口關系。在嵌入式音頻網(wǎng)關應用程序中，涉及到兩大類消息：CM消息和BlueStack消息。前者在客戶機和連接管理器之間進行傳遞，如圖4所示為消息傳遞示意圖；后者為連接管理器和BlueStack協(xié)議棧之間傳遞的消息。
消息使用服務原始模型。一般地，在服務原語后加上擴展名_REQ、_IND、_RES（or _RSP）和_CFM，分別表明原語是一個服務請求、指示、響應還是證實。CM消息格式為CM_原語_擴展名，如SCO連接請求消息為CM_SCO_CONNECT_REQ。BlueStack原語類型有四種：DM_PRIM、RFC_PRIM、SDP_PRIM及L2CAP_PRIM。在AG應用中，用到前三種。BlueStack消息格式為DM（RFC、SDC或SDS）_原語_擴展名，如SCO連接請求消息為DM_SCO_CONNECT_REQ。
（2）消息傳遞
各應用層之間的消息傳遞通過消息隊列來完成。消息的處理是通過某項任務進行的。第一個任務都有一個消息隊列，消息被提交給所屬某一任務的消息隊列。實現(xiàn)任務和消息隊列之間的捆綁是靜態(tài)的。消息隊列n，歸屬于任務n。在此AG應用中，我們定義了兩個任務：一是AG任務，任務號為1，隊列號也為1；另一是CM任務，任務號為0，隊列號也為0。因此，AG客戶機將所要傳遞
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