基于BlueCore2External藍牙芯片的藍牙主機－主機控制器模型方案

1、前言

藍牙是一種全新的無線數據交換技術，他的應用省卻了各種數字設備之間需要經過復雜的軟件安裝與調試的有線連接過程，做到緊緊咬合、無縫連接，使各種電子設備與家用電器融為一體，給人們的生活和工作帶來全新的感受。

藍牙技術集成到各種數字設備中的方式有2種：一種是單微控制器方式，即所有的藍牙低層傳輸協議（包括藍牙射頻、基帶與鏈路控制器、鏈路管理器）與高層傳輸協議（包括邏輯鏈路控制與適配協議、服務發現協議、串口仿真協議、網絡封裝協議等）以及用戶應用程序都集成到一個模塊當中，整個處理過程由一個微處理器來完成；另一種是雙微控制器方式，即藍牙協議與用戶應用程序分別由主機和主機控制器來實現（低層傳輸協議一般通過藍牙硬件模塊實現，模塊內部嵌入的微處理器稱為主機控制器，高層傳輸協議和用戶應用程序在個人計算機或嵌入的單片機、DSP等上運行，稱為主機），主機和主機控制器之間通過標準的物理總線接口（USB，RS 232等）連接。

在藍牙的主機－主機控制器連接模型中，主機接口HCI（Host Controller Interface）作為藍牙軟件協議堆棧中軟硬件之間的接口，他提供了一個控制基帶與鏈路控制器、鏈路管理器、狀態寄存器等硬件的統一接口。目前，藍牙HCI傳輸層的物理接口有通用串行總線USB，串行端口RS 232、通用異步收發器 UART等。當主機和主機控制器通信時，HCI層以上的協議在主機上運行，而HCI層以下的協議由藍牙主機控制器硬件完成，他們通過HCI傳輸層進行通信。主機和主機控制器中都有HCI，他們具有相同的接口標準。主機控制器中的HCI解釋來自主機的信息并將信息發向相應的硬件模塊單元，同時還將模塊中的信息（包括數據和硬件/固件信息）根據需要向上轉發給主機。如圖1所示為藍牙主機－主機控制器模型。

藍牙主機－主機控制器模型方案采用了CSR公司的BlueCore2External藍牙芯片的藍牙模塊、附加模塊和對接對象模塊來實現藍牙的USB接口。

2、藍牙模塊、附加模塊和對接對象模塊概述

2.1藍牙模塊

2.1.1BlueCore2External芯片

BlueCore2External是一個單一芯片無線電和基帶鏈路控制器的BlueTooth 2.4 GH z系統，他采用0.18 μmCMOS技術集成了射頻、基帶和帶有全部集成藍牙協議棧的MCU以及收發器。工作電源為1.8 V，相對該公司的第一代藍牙產品BlueCore1提高了內部的RAM（3 2 kB），對擴展的外部FLASH提高到了8 Mb，且能量消耗更低。采用BlueCore2Extern al芯片進行設計減少了外部射頻元件的數目，確保產品模塊的成本減到最小。裝置合并自動校正和建立內部的自我測試程序使發展簡單化，類型一致和實現生產測試。所有的硬件和裝置固件都與BlueTooth規格v1.1完全適用。若配合使用包含有CSR藍牙協議棧的外部閃存，就可以實現數據和語音通信。該芯片除了藍牙規范v1.1中定義的USB接口和UART接口，以及PCMCODEC音頻接口外，還定義了串行外設接口，并行可編程I/O端口和I2C總線接口，這些接口使得編程仿真、調試和測試更加方便，也大大加強了與外部設備的接口能力。該芯片的內部結構如圖2所示。

2.1.2MBM29LV800BA90PBT閃存器芯片

MBM29LV800BA90PBT是FUJITSU公司生產的8 Mb閃速存儲器。他是通過每8 b1 MB方式或者每16 b512 kB組織起來的，3.3 V單電源供電，具有編程和擦除功能，可將系統電源需求減到最小，支持JEDEC控制標準，與E2PROM使用相同的控制軟件。

2.2附加模塊

附加模塊由2塊芯片組成即MAX878芯片和XC6209B182MR芯片，這是2塊電壓轉換芯片，主要為藍牙模塊中的BlueCore2External芯片及閃存芯片MBM29LV800BA90PBT提供電壓。這2塊芯片的電壓由對接對象模塊USB設備提供，由于USB插座均由PC機內部獲得5 V電源，而BlueCore2External芯片需1.8 V和3.3 V兩種電源，閃存芯片MBM29LV 800BA90PBT需3.3 V單電源，故電壓轉換芯片需完成由5 V轉換到1.8 V和3.3 V。MAX878芯片完成由5 V到3.3 V的轉換，XC6209B182MR芯片完成由3.3 V到1.8 V的轉換。

2.3對接對象模塊USB

USB是由“通用串行總線實施論壇”組織公開發布推廣的一種串行接口標準。藍牙沒有為USB 接口開發新的協議，而是使用已有的USB協議。USB接口支持符合藍牙規范v1.1，可以和其他數字設備兼容通信，USB設備硬件能夠以2種方式裝入設備中，一種是形狀類似于U盤的US B dongle；另一種是集成到電腦的主板上面。具體藍牙USB接口端點的配置請參考藍牙規范1.1。

綜上所述，具體設計的硬件信號流程如圖3所示。

3、軟件程序實現

對于USB硬件驅動程序可以使用微軟提供的軟件開發包DDK，該軟件包為驅動程序開發者提供了用于開發驅動程序所需的資源文件、編譯連接程序、開發技術文檔等。藍牙協議沒有為US B接口開發新的協議，而是使用已有的USB協議，限于篇幅，對于USB接口硬件驅動程序部分不再詳述。只著重介紹通過藍牙HCI傳輸層USB的物理接口來實現藍牙連接和數據通信。以VC++6.0為軟件開發平臺，由于條件所限，只給出點對點的藍牙連接和通信的程序，至于點對多點的只需對某些參數稍做修改。點對點的軟件的流程框圖如圖4所示。