【導讀】轎車(chē)已經(jīng)逐漸普及，車(chē)內時(shí)間增加，車(chē)內通話(huà)隨之形成。為了行駛中更加安全，車(chē)載藍牙系統得到發(fā)展。對于車(chē)載應用來(lái)說(shuō)，車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機的設計被提上了日程。
因為目前市場(chǎng)上的藍牙手機大部分都不能支持同時(shí)連接兩個(gè)藍牙免提設備，即手機通過(guò)藍牙免提協(xié)議同時(shí)連接藍牙耳機及車(chē)載藍牙設備。因此，對于車(chē)載應用的這種特殊場(chǎng)景。車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統是一個(gè)很好的解決方案?，F有的耳機都不能和音響互動(dòng)，尤其是行車(chē)時(shí)既聽(tīng)音響又用耳機接電話(huà)，對行車(chē)安全更加不利。在使用車(chē)載藍牙免提電話(huà)進(jìn)行通話(huà)的過(guò)程中，在射頻耳機離開(kāi)機座后，通話(huà)的語(yǔ)音即轉移到耳機上，車(chē)內揚聲器不再發(fā)聲。當通話(huà)結束后，可使用方向盤(pán)按鍵或車(chē)載電話(huà)操作界面掛斷電話(huà)。但在將耳機放回機座之前。車(chē)輛的音頻還會(huì )從耳機輸出。當用戶(hù)放回耳機后。音頻恢復從原有揚聲器上輸出。
一、射頻技術(shù)詳解
文中介紹的車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統，使用了無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，在介紹該方案之前，先將文中涉及的無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)做個(gè)說(shuō)明。
射頻(Radio Frequency，RF)，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍在300 kHz~30 GHz之間。射頻其實(shí)質(zhì)就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱(chēng)。每秒變化小于l000次的交流電稱(chēng)為低頻電流，大于10000次的稱(chēng)為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻技術(shù)作為新一代短距離無(wú)線(xiàn)數據通信技術(shù)，具有體積小、功耗低、性能穩定、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)。并且適合組成小型的通信局域網(wǎng)，因而在工業(yè)、民用領(lǐng)域得到了廣泛的應用與研究。
近些年來(lái)。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)大踏步發(fā)展的同時(shí)，大規模集成電路、數字技術(shù)以及電路系統的制作工藝和水平也在日趨成熟。這就使得無(wú)線(xiàn)通信系統的大部分功能都可以集成到一小塊芯片的內部。以短距離無(wú)線(xiàn)通信系統為例。只需要使用短距離無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)芯片。再配上具有控制功能的微控制器和少量的外圍器件即可構成具有無(wú)線(xiàn)傳輸功能的通信模塊。
在這種小型系統中，電容、電感、晶體振蕩器等器件都已經(jīng)集成在芯片內部，具有很好的通用性，并且其抗干擾能力較強。不易受到環(huán)境變化的影響。射頻收發(fā)芯片可以采用以FSK調制方式為基礎的各種調制方式。一般工作在ISM公用頻段，不用進(jìn)行通信頻道的額外申請，操作簡(jiǎn)單方便。
在通信模塊內部，已經(jīng)含有了一般均會(huì )含有的傳輸數據必須的數據傳輸協(xié)議或用來(lái)增強保密性的加密協(xié)議，并會(huì )盡量使其應用起來(lái)簡(jiǎn)單、透明。發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數可以通過(guò)軟件設置完成，這也就降低了用戶(hù)對無(wú)線(xiàn)通信原理和工作機制掌握程度的要求，使得應用過(guò)程變得更加容易?？傮w來(lái)說(shuō)，用戶(hù)只要依據命令字對具體的控制寄存器進(jìn)行操作即可實(shí)現基本的無(wú)線(xiàn)傳輸功能。
此類(lèi)型的短距離無(wú)線(xiàn)數據通信系統體積小、功耗低、穩定性好、抗干擾能力強，而且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單快速，維護保養方便，并且可以嵌入到其他各種設備中．實(shí)現設備間的無(wú)線(xiàn)連接。完成不同的功能融合。
由于不同公司不同型號的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片種類(lèi)和數量都比較多，因而無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的選擇在設計中是至關(guān)重要的。正確的選擇可減小開(kāi)發(fā)難度、縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。選擇無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片時(shí)需要考慮以下幾點(diǎn)因素：功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元器件數量、芯片成本等。
該方案采用耵的CC85XX器件系列，它能提供強大的、高品質(zhì)、短距離的2．4 GHz無(wú)線(xiàn)數字音頻流的低成本單芯片解決方案。兩個(gè)或多個(gè)設備形成PurePath無(wú)線(xiàn)音頻網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)采取謹慎措施，確保了該音頻網(wǎng)絡(luò )可在不同的環(huán)境下提供無(wú)間隙和強大的音頻流，它可以與現有的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。在擁擠的2．4 GHzISM頻段友好共存。
只需要將CC85XX連接到外部音頻源或信宿(例如：音頻編解碼器，S/PDIF接口或D類(lèi)放大器)和幾個(gè)按鈕，開(kāi)關(guān)或LED用于人機交互，不做任何軟件開(kāi)發(fā)即可以實(shí)現大多數應用。外部音頻設備的控制是I2C或以G10為基礎。包含本地或遠程音量控制。先進(jìn)的應用可以直接連接主機處理器或DSP與CC85XX及流音頻，同時(shí)也能控制設備及音頻網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)的各個(gè)方面口。
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二、方案設計
該車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統與車(chē)載收音機相連，截斷收音機至前門(mén)的兩路音頻輸出(因為電話(huà)語(yǔ)音輸出只占用這兩路)，在內部通過(guò)開(kāi)關(guān)對音頻輸出方向進(jìn)行控制。車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統會(huì )連接射頻天線(xiàn)，實(shí)現通過(guò)射頻信號傳輸音頻的功能。具體參見(jiàn)圖1系統架構圖。
圖1：系統架構圖
初始狀態(tài)下，射頻耳機已經(jīng)與射頻模塊完成配對過(guò)程。同時(shí)，為便于維修更換，射頻耳機和射頻模塊都支持重新配對功能。射頻模塊可以發(fā)送音頻信號至耳機，也可以從耳機接收射頻通信連接和斷開(kāi)(即耳機取出和放回的狀態(tài))信號，車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統可利用此信號控制輸出音頻的去向。車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統的音頻輸入來(lái)自收音機，音頻可以被輸出至原有揚聲器或者通過(guò)射頻天線(xiàn)以無(wú)線(xiàn)形式發(fā)送。輸出切換控制通過(guò)電路選擇開(kāi)關(guān)實(shí)現，切換時(shí)間少于l00 ms。該系統可確保前后揚聲器音頻輸出的同步，同時(shí)不產(chǎn)生Pop音。在系統工作時(shí)，可保證收音機不會(huì )檢測到揚聲器斷路而產(chǎn)生DTC。
電源管理方面，當系統休眠時(shí)，其功耗處于較低水平，僅需監控收音機的功耗變化，其他模塊都不工作，直至下一次系統啟動(dòng)才可進(jìn)入工作狀態(tài)。當車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統檢測到收音機打開(kāi)時(shí)，系統在5 s后進(jìn)入工作狀態(tài)。當系統啟動(dòng)后，會(huì )自動(dòng)進(jìn)行一次開(kāi)機診斷，根據耳機狀態(tài)調整開(kāi)關(guān)位置。當收音機進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí)，系統在5 s后進(jìn)入休眠狀態(tài)，電路選擇開(kāi)關(guān)切換至揚聲器，且該連接不受系統工作狀態(tài)影響。在休眠狀態(tài)，車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統僅需檢測收音機功耗，作為系統啟動(dòng)的判定條件。具體設計參見(jiàn)圖2。
圖2：電源管理流程圖
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耳機音量可通過(guò)收音機上的音量旋鈕調整。耳機上不設其他按鍵，但預留了隱藏觸點(diǎn)用來(lái)進(jìn)行更換配對。耳機上帶有指示燈，閃爍表示正在充電，常亮表示電池已滿(mǎn)，常滅表示不再充電。射頻信號發(fā)射器與射頻耳機進(jìn)行傳輸具有完善的加密機制，保證了傳輸數據的安全。
該系統的電源設計要求，參見(jiàn)表1。
圖3：PIN腳定義
本文設計的車(chē)載無(wú)線(xiàn)射頻耳機系統是根據車(chē)載應用環(huán)境及車(chē)主行車(chē)方便安全提出的方案。實(shí)驗結果表明，方案設計完全符合性能指標。
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