作者：楊春燕，劉軍蘭，王永泉

1 藍牙技術簡介

藍牙技術是用微波技術取代傳統網絡中錯綜復雜的連接電纜來實現家庭或辦公場中的電話、便攜式計算機、打印機、復印機以及其它外設之間的互連互通的一種新型通訊解決方案。利用這一方案可實現點對點對多點的通訊傳輸，并把設計人員從無數錯綜復雜的電纜連接中解放出來，從而可以方便地設計自己的個人網絡。有了藍牙技術，人們甚至不用掏出自己的移動電話，就可以用PDA（個人數字助理）通過口袋中的移動電話來查詢新聞、預定機票以及進行其它電子商務活動。

藍牙技術是一種取代數據電纜的短距離無線通信技術，能完成點對點對多點的無線難?？梢杂盟{牙無線通信技術將家庭或辦公室中的各種數據和語音設備取成一個 PICONET網（也叫作微微網）。而且可以將幾個PICONET網進一步互連，組成一個更大的分布式網絡（也叫作SCATTERNET網），以在各個設備之間進行快速方便的通信聯系。

藍牙技術的工作頻段為全球開放的2.4GHzISM（工業、科學和醫學）頻段，該頻段能夠保證人們在施行時可以毫無障礙且方便可靠地合作藍牙設備。但是，由于ISM頻段對所有無線電都開放，汽車、微波爐以及其它高頻微波設備都有可能成為藍牙技術不可預測的干擾源，因此，一般的藍牙技術方案都特別設計了快速確認和調頻方案來確保通信的穩定連接和數據的可靠保密。在目前公布的Bluetooth V1.0藍牙技術規范中，數據的最大傳出速率為721kbit/s，通信距離為10米。如果加大發射功率，其通信距離可加大到100米左右。

藍牙技術解決方案的概念是愛立信公司于1995年提出的。這一概念一經提出，便被業界普遍接受。同時，全球各大電子廠商（如愛立信、諾基亞、摩托羅拉、 3COM、IBM、INTEL等公司）也迅速成立了一個藍牙特殊利益集團（SIG）?？梢姌I界對藍牙技術的重視程度非同一般。目前，全球已有2000多家廠商技術這一技術。據IDC的數據預測：到2005年，全球圍繞移動通信設備、桌面設備和其它設備將有40億件藍牙產品得到廣泛應用。由此可見，藍牙技術的市場發展潛力十分巨大。

2 MT1020A的主要特點

MT1020A是MITEL公司推出的低成本、微功耗藍牙基帶控制器芯片。它和其它的無線收發器一起可以構成一個完整的低功耗小于藍牙技術系統。MT1020A采用CMOS工藝制作，是低功耗無線通信應用系統中理想的藍牙基帶微處理器件。

MT1020A的主要特點如下：

●符合高至HCI層的藍牙控制協議；

●符合Bluetooth V1.0規范；

●帶有USB和UART主接口；

●內部具有帶濾波器的雙音頻多媒體數字信號編解碼器（CODEC）；

●內含數字轉換器，可進行線性PCM（脈沖編碼調制）、A律PCM、μ律PCM和CVSD（連續變化斜率增量調制）間的相互轉換；

●采用先進的模塊化電源管理；

●帶有嵌入式ARM7TMDI TM微處理器內核；

●I/O電源電壓可在1.8～3.6V之間選擇；可采用低達1.8V的電源電壓以減小功耗；

●芯片內含IP硬件電路和軟件協議，可直接使用；

MT1020A是一種單CPU藍牙控制芯片，可廣泛應用于個人數字助理（PDA）、無線聯絡和控制、蜂窩電話、數碼相機以及汽車電子等方面。

3 引腳功能

MT1020A采用11×11球形焊珠陣列121腳SSBGA封裝形式。圖1所示為其引腳排列圖。各引腳的功能如下：

A1（nScs）：系統片選引腳，低電平有效；

A2（Hst_usb_d_pls）：USB主機接口數據正端；

A3（Hst_uart_cts）：串行主機接口發送清零；

A4（SubGND）：芯片接地端；

A5（LaVDD）：芯片電源引腳；

A6（GND）：公共接地端；

A7（OpVDD）：系統I/O電源；

A8（Sadd）：地址端（19位總線）；

A9（Sadd）：地址端（19位總線）；

A10（SubGND）：芯片接地端；

A11（Bsio_clk）：串行I/O口時鐘輸出；

B1（Sdata）：數據端（19位總線）；

B2（GND）：公共接地引腳；

B3（Hst_usb_d_mns）：SUB主機接口數據負端；

B4（PLLVDD）：鎖相環電源；

B5（nSoe）：系統輸出使能端，低電平有效；

B6（nScs）：系統片選引腳，低電平有效；

B7（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

B8（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

B9（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

B10（Bsio_data_in）：串行I/O口數據輸入；

B11（Bsio_data_out）：串行I/O口數據輸出；

C1（OpVDD）：系統I/O電源；

C2（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

C3（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

C4（Hst_uart_rts）：串行主機接口發送準備好；

C5（Hst_uart_rxd）：串行主機接口接收數據端；

C6（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

C7（Sdata）；系統數據端（15位總線）；

C8（Sadd）：系統地址（19位總線）；

C9（Sdata）：系統數據端；

C10（Bsio_ss）：串行I/O口從機選擇；

C11（Gpio）：通用I/O口；

D1（GND）：公共接地引腳；

D2（nSub）：系統高位，低電平有效；

D3（Sadd）：系統地址（19位總線）；

D4（Sdata）：系統數據（15位總線）；

D5（Hst_uart_txd）：串行主機接口數據發射端；

D6（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

D7（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

D8（Sdata）：系統數據端（15位總線）；

D9（Gpio）：通用I/O口；

D10（Gpio）：通用I/O口；

D11（GND）：公共接地端；

E1（LaVDD）：芯片電源端；

E2（U1cts）：UART1發送清零；

E3（U1txd）：UART1數據發送；

E4（Sadd）：系統地址（19位總線）；

E5（PLL_at1）：鎖相環1模擬測試引腳；

E6（nScs）：系統片選引腳，低電平有效；

E7（Sdata）：系統數據（15位總線）；

E8（Gpio_）：通用I/O口或芯片USB喚醒輸出引腳；

E9（Gpio）：通用I/O口或芯片USB HPWR輸出引腳；

E10（Gpio）：通用I/O口或芯片USB HPWR輸入引腳；

E11（LaVDD）：微處理器電源端；

F1（GND）：公共接地端；

F2（Lin_pcm_in）：16-bit線性PCM輸入數據流；

F3（U1rxd）：UART1數據接收端；

F4（U1rts）：UART1發送準備好；

F5（Lin_pcm_out）：16-bit線性PCM輸出數據流；

F6（Gpio）：通用I/O或外部中斷2；

F7（Sdata）：系統數據（15位總線）;

F8（Gpio）：通用I/O或外部中斷1；

F9（Sdata）：系統數據（15位總線）；

F10（Swait）：系統等待；

F11（OpVDD）：系統I/O電源；

G1（La VDD）：芯片電源引腳；

G2（Lin_pcm_clk）：16-bit線性PCM時鐘主輸出/從輸入；

G3（Lin_pcm_frm）：16-bit線性PCM幀同步主輸出/從輸入；

G4（Tdo_bdiag_2）：ICE測試數據輸出或者Xdiag輸出；

G5（Tck_bdiag-0）：ICE測試時鐘輸入或者Xdiag輸出；

G6（Ri_txd）：無線電數據發射端；

G7（Ri_rx_act）：無線電數據解調接收端；

G8（Sadd）：系統地址（19位總線）；

G9（Sadd）：系統地址（19位總線）；

G10（Sadd）：系統地址（19位總線）；

G11（GND）：公共接地引腳；

H1（OpVDD）：系統I/O電源；

H2（Tdi_bdiag_1）：ICE測試數據輸入或者Xdiag輸出；

H3（Tms_bdiag_3）：ICE掃描測試模式輸入或者Xdiag輸出；

H4（Sadd）：系統地址（19位總線）；

H5（Ri_tx_en）：無線電發射使能；

H6（Ri_spi_clk）：無線電串行接口時鐘；

H7（Ri_spi_en）：無線電串行接口使能；

H8（Hest）：測試使能端；

H9（Sadd）：系統地址（19位總線）；

H10（Sadd）：系統地址（19位總線）；

H11（nSreset）：系統復位端，低電平有效；

J1（Sadd）：系統地址（19位總線）；

J2（Sadd）系統地址（19位總線）；

J3（nTrst）：Xpins/diag模式或ICE復位和ARM/UIM測試模式，低電平有效；

J4（Sadd）：系統地址（19位總線）；

J5（Ri_rx_en）：無線電接收使能；

J6（Ri_spi_misod）：無線電串行接口數據輸入；

J7（Lp_clk_in）：3.2kHz時鐘輸入，用于藍牙休眠定時；

J8（SubGND）：芯片接地端；

J9（nICE）：Xpins/diag模式或ICE模式，低電平有效；

J10（Ear_minus）：CODEC（多媒體數字信號編解碼器）耳機聽筒音頻差分輸出負端；

J11（Ear_plus）：CODEC（多媒體數字信號編解碼器）耳機聽筒音頻差分輸出正端；

K1（Sadd）：系統地址（19位總線）；

K2（Sadd）：系統地址（19位總線）；

K3（nSwe）：系統寫使能引腳；

K4（Sadd）：系統地址（19位總線）；

K5（OpVDD2）：系統無線電接口電源；

K6（GND）：公共接地引腳；

K7（LaVDD）：芯片電源引腳；

K8（Ri_reset_O）：系統無線電復位引腳；

K9（Mic_plus）：CODEC（多媒體數字信號編解碼器）麥克風音頻差分正輸入端；

K10（VREF）：音頻CODEC（多媒體數字信號編解碼器）VREF濾波電容接入端，使用時應在該端與地之前接一個100nF的電容器；

K11（VDDP）：CODEC（多媒體數字信號編解碼器）輸出放大器模擬電源；

L1（SubGND）：芯片接地端；

L2（nSwe）：系統寫入使能；

L3（Sadd）：系統地址（19位總線）；

L4（Sadd）：系統地址（19位總線）；

L5（Ri_rxd）：無線電數據接收端；

L6（Ri_spi_misod）：無線電串行接口數據輸出；

L7（Clk_in）：系統時鐘輸入；

L8（AVDD）：CODEC模擬電源端；

L9（Mic_minus）：CODEC（多媒體數字信號編解碼器）麥克風音頻差分負輸入端；

L10（SubGND）：芯片接地端；

L11（GNDp）：CODEC輸出放大器接地端。

4 內部結構

圖2所示是MT1020A的內部結構框圖。它由嵌入式微處理器和藍牙基帶外圍電路兩大部分組成，可使用5MHz的內部時鐘。微處理器內核采用2V電壓供電，內部帶有硬件解碼電路，且支持DMA傳輸。

4.1 藍牙基帶外設

MT1020A的基帶外圍電路主要由主機接口、總線接口、藍牙鏈路控制器、12kB緩沖RAM、隊列管理器、音頻編解碼器以及音頻和其它通信接口電路功能塊組成。該部分可用最小的軟硬件開銷完成各種重要的藍牙系統操作。

基帶外圍電路中的總線接口主要用于完成微處理器與基帶外圍電路之間的各種通信，而外圍電路內部各部分之間的數據傳輸則使用外圍電路中的BT總線來完成。鍵路控制器用來完成與外部無線收發器之間的通信，以實現數據發送時的裝配、加同步字、幀頭和CRC校驗以及數字接收時的解碼和檢錯等。緩沖RAM是專門存儲藍牙數據包和變量的存儲器，容量為12kB。隊列管理器可實現緩沖RAM與鏈路控制器以及主機接口與音頻或其它通信接口之間的DMA傳輸。音頻解碼器是一個全雙工的解碼器，內含麥克風放大器和耳機驅動器，其中的數字轉換器可進行線性PCM、A律PCM、μ律PCM和CVSD間的相互轉換。

4.2 嵌入式微控制器內核

MT1020A中嵌入式微控制器主要由ARM7TDMI微處理器、外設控制器、串行I/O、中斷控制器、定時/計數器、DMA控制器、通用異步收發器以及系統存儲器等部分組成。

ARM7TDMI 微處理器是一個高性能的嵌入式CPU，它功耗低，運算速度快，內含Thumb指令碼器，可支持16位指令，同時支持調試和快速乘法等功能，并可通過模塊互交總線與基功能模塊進行數據交換；外圍控制器是MT1020A中內部總線和外部總線進行通信的主要通道，它可動態調整總線寬度，并產生訪問外設的控制信號；串行I/O用來連接各種串行接口器件；中斷控制器可用來處理8個外部中斷和2個內部中斷，并可判斷硬件中斷優先級以減小中斷響應的延遲時間，從而加快對中斷的實時響應；DMA控制器中含有兩個DMA引擎，它們可以獨立使用，也可以配置成一對使用以支持ARM7TDMI中任意兩個內存塊的DMA傳輸；通用異步收發器的接口可以與RS-232總線接口，它支持硬件握手和XON/XOFFF軟件協議，其收發通道上各有一個緩沖器，可在程序中輪詢并可使用中斷形式；系統存儲器是掛在UIM總線上的20kB的內部靜態RAM，可用來存儲程序變量。也可使用外掛的ROM/FLASH來存儲藍牙鏈路控制和管理協議代碼。

5 應用

利用MT1020A和一片無線收發器件可以很方便地構成一個完整的低成本、微功耗小型藍牙無線收發系統。圖3所示是一個基于MT1020A的小型藍牙系統的典型應用框圖。圖中的MCU用來完成對框圖。圖中的MCU用來完成對鍵盤、顯示器件和其它外設的控制以及各種藍牙通信協議的協調和實現。MT1020A則用來控制無線收發器的接收和發送。受話器和送話器直接和MT1020A基帶控制器相連。無線收發器的作用是在MT1020的控制下，通過天線對各種數字和音頻數據進行發射和接收。

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