基于藍牙技術的音箱方案設計

金振飛

摘 要：文章將藍牙應用廣泛、傳輸迅速等優勢與音箱設計相結合，提出了一種以AU6210芯片為基礎的多功能藍牙音箱設計方案。此類音箱的功能強大，不僅具有傳統音箱的播放功能，同時集RTC時鐘、鬧鐘，耳機播放，紅外遙控，藍牙播歌、通話等功能于一體。除此之外，該類音箱無需電源，能夠為電池供電，并且體積小，攜帶方便，具有巨大的發展優勢。

關鍵詞：藍牙技術；音箱；AU6210

1 藍牙音箱特點

藍牙音箱特點主要有：（1）可以廣泛應用。由于藍牙的規格在全球范圍內一致，因此，只要是擁有藍牙適配器的設備，就可以連接藍牙，傳送文件和信息。主要設備包括筆記本電腦、藍牙耳機、移動電話及醫療設備等。（2）操作簡單便捷。藍牙相關技術的使用不需要耗費太大的精力，確切地說，其是一項即時技術。其對基礎設施無要求，在使用中不需要接入電纜，只需將傳送文件雙方進行配對即可使用。（3）傳輸速度快。藍牙傳輸協議與紅外線等傳輸方式相比，具有很強的速度優勢，如藍牙4.0，在理論上其傳輸速度可高達25Mbps。在傳輸過程中，速度決定了音樂的音質，快速的傳輸使藍牙能夠承載碼率更高的音樂。（4）具有兼容性。藍牙傳輸協議兼容了現有的藍牙設備，即其共用一個頻段的信號，這就導致在傳送過程中容易出現信號混亂、互相干擾的情況。

2 一種藍牙音箱的設計方案

2.1 硬件設計

2.1.1 選擇合適的主控芯片。文章以AU6210作為主控芯片，其具有增強型的8051內核，可使用兩組MMC/SD插口讀取MP3、FAT16及FAT32格式的文件，支持USB2.0，該芯片通過I2C接口間接控制USB/SD控制器，以此將文件送至解碼器解碼。該芯片支持多設備掉電記憶，并具有集成FM Receiver的強大功能。

2.1.2 主控芯片外圍的連接模塊設計。（1）電源模塊。文章中所研究的音箱以保證使用質量為前提最大限度降低功耗，提高電池的蓄電時間，而AU6210芯片則可以在一定程度上滿足這一條件。該芯片內置有LDO模塊，因此只需給其一組LDO輸入電源（3.35-5.5V）。當輸入電壓為5V時，LDO輸出電流最大值為150mA，這樣就可以在很大程度上降低功耗。（2）藍牙模塊。在本設計中，藍牙模塊將主控芯片AU6210與藍牙芯片state引腳、電源引腳、多功能引腳以及按鍵控制引腳一一對應接入，使得主控芯片可以實現對其的控制。（3）插卡模塊。此模塊的應用有著很長的歷史，其作為核心功能出現在最早的便攜式多媒體音箱上，能夠在插入U盤或SD卡之后自動識別并播放音頻文件。該模塊有著很大的優點，即沒有自身的存儲限制。隨著音箱的不斷發展，現在的插卡模塊有了更多的功能，在接入USB數據線之后，音箱可當做讀卡器來使用，能夠直接將U盤插入音箱或者對SD卡進行修改或更新。此外，音箱還可以實現充電功能，在插入手機之后，可以自動為手機充電，并且其自帶的聲卡可以使音質更好。（4）按鍵模塊。文章中的按鍵模塊與平常的按鍵區分不盡相同，其是利用電壓對端口的檢測來實現區分按鍵的功能。本設計中每個按鍵所對應的電路中電阻值各不相同，當按鍵被觸發時，MCU則會接收到相應的電壓值并對其進行判斷，從而識別出是哪個按鍵被觸發，進行與按鍵相對應的操作。AU6210在按鍵模塊中具有很大的優勢，能夠同時使用兩組AD按鍵，通過使用兩個GPIO端口對其進行控制。（5）收音機模塊。收音機模塊選取的是E8035收音機模塊，此型號的收音機模塊有強大的功能，將所有關鍵的射頻組件集中在了芯片上，因此，該模塊完成功能只需幾件配套的原件即可，這不僅節約了PCB板空間，還能夠在很大程度上降低生產成本，充分發揮其優勢。（6）LED顯示模塊。AU6210芯片中IO內部帶有兩個下拉電流源，能夠將電路中的電阻免去，從而使LED二極管直接驅動。兩電流源分別為1.7mA和2.4mA。AU6210的功能非常強大，極限可以驅動6COM、8SEG的LED大屏，即AU6210能夠將四到六位的數字顯示和十多個圖標顯示驅動起來，可謂是功能強大。

2.2 軟件編寫

音響設計不僅需要硬件的設計，同時也需要軟件程序的編寫，同樣，藍牙音箱亦是如此，需要將AU6210與程序相結合控制系統運作。文章中的系統軟件編寫以C語言為主導，并且輔以匯編語言，編譯軟件為Keil μ Vision 4，其中以while循環函數為main函數。

2.2.1 初始化編寫。系統初始化過程是編程中非常重要的一個步驟，不能輕視。本系統中的初始化主要包括系統時鐘、GPIO口、計時器、中斷、按鍵等外接模塊的初始化。如果初始化編寫出現問題或者沒有初始化，那么在音箱使用的過程中將會出現各種難以解決的問題，影響音箱的正常使用。系統初始化的時間是在開機讀取斷電記憶之后，主循環開始執行之前進行，有且只有一次。

2.2.2 主循環編寫。本系統中的main函數是一個包含while的循環函數，通過使用while（1）{}的方式，使系統無線循環下去直到收到跳出循環命令。在編寫循環程序時需要注意，要使用多線程，一條執行循環語句，另外一條接受指令，以便跳出死循環。

2.2.3 PWM 呼吸燈應用編寫。AU6210支持多路同時輸出，最多為3路，應用廣泛。應注意的是，GPIO_A[0]與GPIO_D[5]、GPIO_A[1]與GPIO_D[6]、GPIO_A[2]與GPIO_D[7]不能同時使用。

2.2.4 LED屏掃描程序編寫。LED屏掃描程序將會用在測試階段，放在主函數之前執行。6COM和8SEG的掃描程序如下：

2.2.5藍牙模塊編寫。主控芯片將配置IO口的高、低電平作為控制藍牙工作狀態的方式，并且通過中斷檢測藍牙的工作狀態。

3 結束語

文章深入研究了藍牙音箱的設計及組成，展示了藍牙音箱的強大優勢，如收音機、MP3播放、多媒體讀取播放、藍牙耳機等，具有良好的發展前景。同時，此類音箱也具有一定的弊端，如AU6210的OTP存儲空間有限，不能夠同時連接所有模塊運行。藍牙音箱是新時期音箱發展的趨勢，相信在未來，藍牙音箱的技術會更加完善，應用更加廣泛。

參考文獻

[1]游有超.基于藍牙技術的多功能音箱方案設計[D].武漢輕工大學，2013（5）.

[2]包建.基于安卓系統的智能藍牙音箱設計研究[D].昆明理工大學，2014（10）.