采用單片RF收發(fā)器方案加速無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙方案的精髓在于單芯片解決方案，對不同的供應(yīng)商而言，單芯片代表不同的含義。但對大多數(shù)公司來說，指的是單芯片RF收發(fā)器。一個(gè)完整的藍(lán)牙方案應(yīng)該包含RF收發(fā)器、基帶電路和接口。

　　Zeevo公司的TC2000芯片集成了所有的RF輸入/輸出電路(阻抗匹配、不平衡變換器和開關(guān)等)，因此在使用該芯片時(shí)無需外部器件及專門的RF技巧。該芯片采用0.18μm CMOS工藝，片上集成了無線收發(fā)功能、鏈路控制器、基帶控制器和接口(圖1)。盡管RF輸入/輸出濾波器和匹配網(wǎng)絡(luò)沒有置入芯片內(nèi)，但它們通過傳輸線得以實(shí)現(xiàn)，并嵌入到同一封裝內(nèi)了。

　　這種混合設(shè)計(jì)方法解決了無法將RF濾波器電路集成進(jìn)芯片內(nèi)的問題，而且仍是一個(gè)單芯片方案。外部器件包括一個(gè)12MHz晶振、4個(gè)電容器、一個(gè)電阻和天線。這些元器件在同一封裝內(nèi)，但并不在一個(gè)芯片內(nèi)。

　　接收部分

　　來自單引腳天線(single-lead antenna)的輸入信號通過匹配網(wǎng)絡(luò)和發(fā)送/接收開關(guān)與低噪聲放大器耦合。放大器可在天線輸入端為接收器提供超過-80dBm的靈敏度。I和Q混頻器直接將信號下行變頻到基帶，這一直接轉(zhuǎn)換方法無需外部SAW濾波器(圖2)。

　　從基帶到1.5 MHz中頻的上行變換不存在與直接轉(zhuǎn)換接收器相關(guān)的直流偏置等問題，該方法減少了兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器及相關(guān)電路，IF濾波采用模擬電路，解調(diào)則采用數(shù)字電路。

　　模擬信號通過一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后被解調(diào)。在被送到鏈路管理器和基帶部分之前還要經(jīng)過循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)處理?！?/p>

 　　發(fā)射器端

　　基帶數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生CRC，然后信號被擴(kuò)譜，這是一個(gè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)化處理以消除連續(xù)0和1序列的過程，它可以減少接收器端的直流偏置問題。接著，開始FEC操作，輸出被轉(zhuǎn)換為模擬信號，并生成GFSK信號，然后上行變換到輸出頻率。頻率合成器是配備單電壓壓控振蕩器的傳統(tǒng)PLL，其信道頻率與接收機(jī)相同。

　　集成功率放大器可提供2類或3類功率輸出，輸出信號通過匹配網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)耦合到天線，該輸出也可驅(qū)動外部功率放大器使之工作于1類功率放大。該功率放大器還配備一個(gè)片上控制引腳，可用于控制輸出功率。

　　基帶部分

　　芯片的基帶部分包括一個(gè)ARM7TDMI處理器、64KB SRAM、8KB啟動ROM以及4Mb內(nèi)部閃存。與處理器相連的4個(gè)DMA單元可處理所有的數(shù)據(jù)傳輸，從而使處理器能夠?qū)⒏嗟馁Y源分配給其它功能。藍(lán)牙操作僅占用處理器運(yùn)算能力和閃存資源的一半，另一半留給用戶自由支配。

　　基帶部分還包括USB1.1和UART接口、8個(gè)通用輸入/輸出線以及一個(gè)用于語音的PCM音頻編解碼器。TC2000符合藍(lán)牙1.0b標(biāo)準(zhǔn)，以及1.1版標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。

　　除滿足藍(lán)牙規(guī)范外，TC2000可處理點(diǎn)對點(diǎn)操作，以及帶有7個(gè)從屬設(shè)備的點(diǎn)對多點(diǎn)操作。它可容納4個(gè)Pico網(wǎng)和Scatter網(wǎng)。此外，TC2000還擁有一個(gè)主/從開關(guān)，可支持打印設(shè)備。

 　　該藍(lán)牙收發(fā)器的加密特性包括：密匙長度從0到128位，以8位遞增(欲了解更多關(guān)于藍(lán)牙的信息，請參閱“A Low Power,Frequency Hopping System”, p.98)。

　　此外，Zeevo芯片還有一個(gè)獨(dú)特的2x或4x加速模式，可幫助加速數(shù)據(jù)傳輸率。目前，最大藍(lán)牙速率為723kbps。利用Zeevo芯片的專有加速模式，壓縮/解壓縮算法可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到3Mbps。

　　如果兩個(gè)Zeevo藍(lán)牙產(chǎn)品相互通信，它們可自動切換到加速模式，使用較高的傳輸率。而當(dāng)Zeevo芯片與非Zeevo產(chǎn)品通信時(shí)，它采用標(biāo)準(zhǔn)速率。

　　軟件和工具

　　利用Zeevo芯片來開發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品的主要工作是軟件而不是硬件(圖3)。Zeevo所提供的軟件包括帶主控制接口(HCI)的藍(lán)牙底層堆棧，它駐留在閃存內(nèi)。另外，該公司還在目標(biāo)或源代碼中提供了高層和低層堆棧，并支持所有1.0b規(guī)范。這些規(guī)范定義了藍(lán)牙器件在常見應(yīng)用中的工作過程，它們包括串行端口、無繩電話、傳真機(jī)、LAN接入和文件傳輸?shù)?。Zeevo還提供了BlueOS專用操作系統(tǒng)，并支持Nucleus Plus。

　　該方案所具備的軟件靈活性有利于基于主機(jī)的應(yīng)用開發(fā)，因?yàn)榇蟛糠周浖荚谝慌_主機(jī)上。對于一部分軟件位于器件上(比如蜂窩電話)的項(xiàng)目，而大部分軟件都駐留在藍(lán)牙電路上的應(yīng)用，該方案也可行。用戶可創(chuàng)建完全嵌入式的方案，如開發(fā)游戲設(shè)備、數(shù)字相機(jī)、條碼掃描儀、耳機(jī)、鍵盤或鼠標(biāo)等，在這些應(yīng)用中所有的軟件都駐留在藍(lán)牙芯片內(nèi)。

　　開發(fā)這些應(yīng)用的最快方法是使用TC2000開發(fā)工具。該工具包括兩個(gè)開發(fā)板(每一個(gè)都包含TC2000芯片)、4MB SRAM、8MB閃存、2個(gè)UART端口、一個(gè)USB端口、8個(gè)通用I/O線和JTAG功能。所有必需的軟件、線纜和文件都配備完整。