近年來隨著通信技術的迅猛發展，人們在享受移動通信帶來的便捷性的同時，也承擔了一些相應的負面影響：首先是手機微波輻射，長時間的微波輻射會引起人體神經衰弱、心悸胸悶、頭暈目眩、精神不振等病癥，并可能會造成的嚴重的惡性腦瘤;其次移動通信網絡和固話網絡之間的切換，多數人既是移動通信網的用戶，同時也是固話網用戶，而兩者之間的不兼容性造成了通信資源浪費。因此，人們對于移動通信網絡和同話網絡之間的無縫切換需求在不斷提高。

　　1 系統方案的分析與論證

　　1.1 需求分析

　　當前，許多用戶因為不同的應用需求，同時擁有移動通信網和固話網兩種通信業務，尤其是商務用戶，往往擁有多部移動手機，在室內辦公時常常會因為接聽不同的電話而手忙腳亂。

　　而且由于手機通信是不間斷地與發射基站聯系，而必定需要接收和發送強力的通訊電波。在使用手機過程中，天線恰恰離大腦最近，所以會對人腦有負面影響。

　　人們迫切地需要一款設備，使得只通過固定電話即可接聽所有通信網絡的來電。眼下較熱門的固網和移動網融合（Fixed-mobile eonver gence，FMC）正是這些用戶的切實需要。

　　文中通過設計一款藍牙PSTN網關把所有手機來電轉移到固定電話，達到移動通信網和固話網的融合，使得用戶可以通過同定電話接聽所有的來電，也完全避免了手機對人體的頻繁輻射，滿足了用戶“一機多接”和健康環保的需求。

　　1.2 經濟效益

　　根據市場研究公司Informa Telecoms&Media報告：到2011年，全球FMC用戶將達到9 200萬，FMC收入也將達到280億美元，占全球移動用戶總數的3%。

　　FMC在是個新興市場，未來擁有巨大的發展潛力，在市場具有較大的經濟效益。

　　1.3 社會效益

　　方案具有使用方便、成本低廉、綠色環保等優點。推廣開來能為人們的工作生活帶來便利，提高通信網絡資源的利用率，響應現在人們綠色生活的提議，具有一定的社會效益。

　　文中的研究設計針對現在的FMC提出了一種新的設計思路和解決方案，闡述了一種實用性很強的嵌入式藍牙網關系統的開發方法。

　　藍牙（Bluetooth）是一種短距離無線通信技術，支持點對點及對多點的通信。目前幾乎所有的移動通信網手機都支持藍牙技術，所以文中通過設計一款嵌入式藍牙PSTN網關，即可實現手機通過藍牙無線方式接入固話網絡（Public Switched Telephone Network，PSTN）。這樣利用網關，用戶手機可以轉移到固定電話上，避免了手機造成的微波輻射傷害，也充分利用了現有網絡資源，其結構如圖1所示。

　　2 系統總體設計

　　設計主要由藍牙模塊、音頻編解碼模塊和電話機接口模塊等幾部分組成。其系統總體設計框圖入圖2所示。

　　網關控制器接收到藍牙模塊發來的數據并通過協議棧解釋為摘機、掛機、來電顯示等命令，按照相應命令通過線路切換電路進行網絡間的切換，當通話鏈接建立后，手機將語音數據通過藍牙的SCO鏈路轉接到MC145483芯片轉換為模擬信號，最后送往電話機模塊。來電姓名、電話號碼在液晶屏上顯示，鍵盤用來進行網絡線路的切換。

　　3 各部分模塊的設計

　　3.1 主要芯片簡介

　　系統中的藍牙模塊采用CSR公司的BlueCore4-External藍牙芯片。BlueCore4-External是一款包含高頻組件和基帶控制器的單芯片解決方案，該芯片完全遵循藍牙系統的數據和音頻連接，其基于Class 2功率級別，能有效保證10 m以內數據的穩定傳輸，音頻接口支持PCM協議，模塊和設備同件完全兼容藍牙規范V2.1和EDA。芯片還集成了如下功能模塊：

　　（1）RF接收器，由低噪聲放大器，A/D轉換器組成。

　　（2）RF發送器，帶功率放大器，IQ調制器，D\A轉換器。

　?。?）功率控制校準器。

　?。?）基帶邏輯，由MMU，批量控制器組成。

　?。?）基帶DSP，負責向前糾錯，HEC，CRC校檢，數據白化，編解碼。

　　（6）48 kB系統RAM，供MCU使用。

　?。?）4 Mbit ROM，藍牙協議棧固件。

　　芯片接口豐富，提供標準的UART，USB，SPI，語音PCM，可編程B0口。其性能完全滿足室內的應用需求。

　　語音芯片采用摩托羅拉公司的MC145483芯片，該芯片支持13位線性ADC/DAC轉換，集成了帶通濾波器和低通濾波器及RC電路的前沿和后沿濾波器，并且采用差分模擬電路，以達到低噪聲，其接收信號增益控制以3 dB的步長可以從0 dB變化到20dB。

　　設計中的電話線路接口芯片采用SHL603C，該芯片內置-48 V饋電電源和75 V鈴流源，且包含了饋電和饋鈴切換電路，無需外接饋電和饋鈴切換繼電器，并且增加了倒極功能。

　　3.2 藍牙模塊

　　藍牙模塊包括藍牙射頻電路、基帶處理電路和MCU控制電路，設計中使用了BlueCore4-External單芯片解決方案，其結構如圖3所示。

　　BlueCore4-External芯片自帶一個16位的RSIC微處理器，通過自帶的MCU可以處理藍牙協議棧和藍牙數據，并運行相應的功能程序。

　　芯片提供有15個PIO，包括12個數字PIO和3個模擬PIO。其中PI09-PIO11分配給鍵盤模塊，用于接收控制命令;PIO7連接SLC603C，其高電平時作為掛機狀態，低電平處于摘機狀態。具體的電路圖如圖4所示。

　　3.3 電話機模塊

　　SHL603C是采用單5 V供電的用戶接口電路芯片，集成了用戶接口電路的所有功能，簡化了用戶外圍電路的設計。其中RC引腳是饋鈴饋電控制引腳：當高電平時模塊振鈴;低電平時模塊饋電。設計中將BC4-ext芯片的PIO4和PIO5分別分配給SHK2引腳和RC引腳。其詳細電路如圖5所示。

　　3.4 語音編解碼模塊

　　語言編解碼模塊負責對語音數據進行A/D和D/A轉換。藍牙模塊通過PCM數據接口構成其與語音芯片MC145483的收發數據通道，并通過PCM_SYNC控制語音同步，通過PCM_CLK控制控制送給語音芯片的時鐘信號。設計電路如圖6所示。

　　4 軟件設計

　　應剛程序的開發，選擇CSR公司的Bluelab。BlueLab的藍牙軟件開發包主要由以下幾部分組成：

　?。?）xIDE集成開發環境。

　?。?）包含藍牙協議棧的BlueCore固件。

　　（3）常用的幾種藍牙剖面。

　?。?）庫文件和相應的頭文件。

　　BlueLab允許程序員根據特殊的需要以靈活的方式開發應用程序，使用參考示例代碼簡化開發進程。在對藍牙語音收發組件的軟件進行設計時，就可以以相關剖面（Profile）進行開發。

　　軟件部分的設計主要包括按鍵處理子程序、顯示處理子程序以及主程序。主程序用于進行系統的初始化，負責藍牙語音設備的配對連接，并響應按鍵模塊的命令，處理手機和同定電話之間的語音切換，同時負責將獲取的狀態信息，如通話狀態、來電顯示等傳遞給液晶顯示模塊進行顯示。

　　按鍵子模塊分為3個按鍵功能：（1）“固話”按鍵;（2）“手機”按鍵;（3）“拒接”按鍵。當PSTN網絡或移動通信網有來電呼叫時，對應的“固話”或“手機”按鍵的指示燈會閃爍，這時通過按鍵即可進行不同通信網絡問的切換。顯示部分子程序包含了顯示驅動芯片的初始化函數，并定義了分屏顯示、顯示漢字、顯示圖形等函數。

　　4.1 主程序設計

　　Bluelab提供了一種虛擬多任務的體系架構VM（Virtual Machine），使得應用程序可以處理多任務。該機制把應用程序中需要處理的各種消息分類，設立多個消息隊列，每個消息隊列的消息都采用一個單獨的TASK來處理，如同有不同的TASK在處理不同的事物，實現了多任務機制。

　　在Main函數中對系統初始化以后會調用消息處理函數MessageLoop（），開始進行消息調度。之后整個系統的程序都以消息機制進行運行，當系統接收到不同的狀態，app_handler（）函數負責將對應的消息分發到相應的處理子程序函數進行處理，主程序流程圖如圖7所示。

　　4.2 按鍵處理及顯示處理子程序設計

　　按鍵處理子程序的作用主要是響應按鍵中斷，從而完成掛斷、接聽及網絡間的切換等功能實現。系統的3個按鍵分別使用了PIO9-PIO11這3個PIO口，使用PioGetPin（）和PioSetPin（）函數即可靈活的對PIO引腳進行監測和修改。

　　顯示程序中將整塊顯示屏分為上下兩部分，通過chn_dispup（）和chn_dispdown（）兩個函數分別對上、下半屏的字符顯示進行處理。另外設計了圖形顯示程序img_disp（）用來對未來的需求進行支持，顯示程序流程圖如圖8所示。

　　5 結束語

　　設計的嵌入式藍牙PSTN網關，能兼容市面上大多數的藍牙手機，可以支持PSTN網絡和移動通信網同時來電接聽，并能即時且方便地在兩個通話網絡之間互相切換。通過實際使用測試，手機和網關在10 m的距離以內，音質清晰、通話質量良好。

　　嵌入式藍牙PSTN網關，融合了同話網絡和移動通信網絡，做到了“二網合一”，增加了通信的便捷性，避免了通信資源的浪費，更重要的是能使手機使用者盡可能得避免微波輻射，符合現在生活的環保理念。