Bluetooth ASIC及其嵌入式應(yīng)用
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MITEL公司提供的MT1020符合Bluetooth基帶功能標(biāo)準(zhǔn)，完成基帶以及鏈路的管理與控制，包括SCO和ACL連接方式、差錯控制、物理層的認(rèn)證與加密等。MT1020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，這些特性使得MT1020具有超低功耗。MT1020由嵌入式微處理器和Bluetooth基帶外設(shè)組成（圖 3），其中基帶外設(shè)以最小的開銷完成重要的Bluetooth操作，掛在向上集成模塊總線（UIMB）上，由總線接口、鏈路控制器、隊(duì)列管理器、緩沖RAM、音頻編解碼器等組成。其中總線接口完成微處理器與基帶外設(shè)之間的通信，基帶外設(shè)內(nèi)各個模塊之間使用專門的BT總線傳送數(shù)據(jù)。鏈路控音頻編解碼器是一個雙全工的編解碼器，具有麥克風(fēng)和耳機(jī)驅(qū)動器，其中的數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠進(jìn)行線性PCM、A律PCM、μ律PCM及連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSDM）之間的相互轉(zhuǎn)換?；鶐Э刂破鱉T1020包含一個嵌入式微處理器內(nèi)核，來實(shí)現(xiàn)基帶及鏈路層的功能。嵌入式微處理器由32位RISC架構(gòu)的ARM7TDMI中央處理單元、專用的模塊交互總線（IMB）和其他一些功能塊組成。 ARM7TDMI是一款性能優(yōu)異的嵌入式CPU、具有極快的運(yùn)算速度和很低的功耗，利用其內(nèi)部的 Thumb指令壓解器可支持16位指令碼，并支持?jǐn)U展調(diào)試、快速乘法等功能、通過模塊交互總線與其他功能塊交換數(shù)據(jù)。其中外設(shè)控制器是MT1020A中內(nèi)部總線與外部總線進(jìn)行通信的主要通道，支持動態(tài)總線寬度，并能產(chǎn)生訪問外設(shè)所需要的控制信號。串行I/O用來連接各種串行接口器件，例如與串行EEPROM、串行時鐘等器件接口。ARM7TDMI處理器接受兩種中斷請求，普通中斷請求和快速中斷請求，根據(jù)用戶所需要的優(yōu)先級，所有中斷都可設(shè)置成兩種類型中的一種。中斷控制器能處理8個外部中斷和兩個內(nèi)部中斷，外部中斷可被編程設(shè)置成電平觸發(fā)或沿觸發(fā)。為減少中斷響應(yīng)的延遲時間，對每種類型的中斷，中斷控制器能進(jìn)行硬件優(yōu)先級判斷，以加快中斷實(shí)時響應(yīng)。 MT1020A提供兩個雙獨(dú)立32位定時器/計(jì)數(shù)器，與系統(tǒng)時鐘同步，可以在程序中輪詢，也可設(shè)置成溢出中斷，并能自行重裝。在DMA控制器中有兩個引擎，可以配置成一對，從而支持ARM7TDMI中任意兩個內(nèi)存塊的DMA傳輸，也可以單獨(dú)使用。通用異步收發(fā)器接口形式為RS-232，支持硬件握手和XON/XOFF軟件協(xié)議，收發(fā)通道上各有一個緩沖器，可以在程序中輪詢，也可以使用中斷形式，其內(nèi)部的波特率發(fā)生器用來產(chǎn)生需要的數(shù)據(jù)速率。系統(tǒng)存儲器掛在UIM總線上，MT1020有20KB的內(nèi)部靜態(tài)RAM，用于程序變量的存儲，用戶需要外接一個外部Flash ROM來存儲Bluetooth鏈路控制和管理協(xié)議代碼及應(yīng)用軟件棧。在MT1020的下一個版本中，將提供片上ROM來存儲用戶代碼，簡化用戶設(shè)計(jì)、降低功耗。
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5 Bluetooth ASIC電路系統(tǒng)的 接口
目前多數(shù)Bluetooth應(yīng)用電路都是三芯片結(jié)構(gòu)：無線射頻收發(fā)器ASIC、基帶控制器ASIC和內(nèi)含Bluetooth軟件棧的程序存儲器Flash ROM。通過內(nèi)外接口以及UART/PCM和USB與應(yīng)用設(shè)備接口，構(gòu)成Bluetooth設(shè)備。
Bluetooth ASIC電路系統(tǒng)接口如圖4所示，PH2401無線射頻收發(fā)器與 MT1020基帶控制器之間經(jīng)過內(nèi)部接口，組成Bluetooth模塊。Bluetooth 模塊內(nèi)部接口過程由串行口、數(shù)據(jù)口、輸入控制和輸出控制口完成，其中基帶和射頻ASIC之間的通信在串行口（SI）上實(shí)現(xiàn)，串行口由控制數(shù)據(jù)輸入（SI-CDI）、控制模式選擇（SI-CMS）、控制時鐘（SI-CLK）以及控制數(shù)據(jù)輸出（SI-CDO）等信號組成?；鶐Э刂破魍ㄟ^串行口對無線射頻收發(fā)器內(nèi)部寄存器的讀寫實(shí)現(xiàn)跳頻、調(diào)諧等控制，控制過程由SI-CLK （4MHz）上升沿時SI-CMS的輸入值來決定，SI-CMS及SI-CDI和SI-CDO的值將在SI-CLK的下降沿變化。指令寄存器（IR）的一個掃描周期在狀態(tài)信息下傳時開始，即捕獲IR。串行接口的時序邏輯如圖5所示，串行接口在13MHz的系統(tǒng)時鐘SYS-CLK及POR-EXT為高電平時操作有效。
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Bluetooth 模塊與電源控制、晶振、天線以及駐留協(xié)議棧的程序存儲器Flash ROM等的外部接口，即可向數(shù)據(jù)和語音設(shè)備提供全兼容的Bluetooth接口。其中Flash ROM采用Intel公司的28F800B3T120，與基帶控制器的接口由地址總線（EXT-AB）、數(shù)據(jù)總線（EXT-DB）、讀寫以及片選等控制總線（EXT-CB）實(shí)現(xiàn)。Bluetooth 模塊通過UART/PCM和USB與應(yīng)用設(shè)備之間進(jìn)行接口。
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6Bluetooth嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)
由HT1020和PH2401等接口的Bluetooth電路系統(tǒng)提供高至HCI層的功能，向數(shù)據(jù)和語音設(shè)備提供全兼容的Bluetooth接口，因此可以很方便地構(gòu)成Bluetooth設(shè)備。根據(jù)Bluetooth規(guī)范對無繩電話的協(xié)議要求，無繩電話實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧如圖6所示。通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議SDP，子機(jī)尋找通信范圍內(nèi)所有Bluetooth設(shè)備信息和服務(wù)類型，從而與無繩電話主機(jī)建立連接。
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