【導(dǎo)讀】轎車已經(jīng)逐漸普及，車內(nèi)時間增加，車內(nèi)通話隨之形成。為了行駛中更加安全，車載藍(lán)牙系統(tǒng)得到發(fā)展。對于車載應(yīng)用來說，車載無線射頻耳機(jī)的設(shè)計被提上了日程。
因?yàn)槟壳笆袌錾系乃{(lán)牙手機(jī)大部分都不能支持同時連接兩個藍(lán)牙免提設(shè)備，即手機(jī)通過藍(lán)牙免提協(xié)議同時連接藍(lán)牙耳機(jī)及車載藍(lán)牙設(shè)備。因此，對于車載應(yīng)用的這種特殊場景。車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)是一個很好的解決方案。現(xiàn)有的耳機(jī)都不能和音響互動，尤其是行車時既聽音響又用耳機(jī)接電話，對行車安全更加不利。在使用車載藍(lán)牙免提電話進(jìn)行通話的過程中，在射頻耳機(jī)離開機(jī)座后，通話的語音即轉(zhuǎn)移到耳機(jī)上，車內(nèi)揚(yáng)聲器不再發(fā)聲。當(dāng)通話結(jié)束后，可使用方向盤按鍵或車載電話操作界面掛斷電話。但在將耳機(jī)放回機(jī)座之前。車輛的音頻還會從耳機(jī)輸出。當(dāng)用戶放回耳機(jī)后。音頻恢復(fù)從原有揚(yáng)聲器上輸出。
一、射頻技術(shù)詳解
文中介紹的車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)，使用了無線射頻技術(shù)，在介紹該方案之前，先將文中涉及的無線射頻技術(shù)做個說明。
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稱。每秒變化小于l000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，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線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)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(yīng)用與研究。
近些年來。無線通信技術(shù)大踏步發(fā)展的同時，大規(guī)模集成電路、數(shù)字技術(shù)以及電路系統(tǒng)的制作工藝和水平也在日趨成熟。這就使得無線通信系統(tǒng)的大部分功能都可以集成到一小塊芯片的內(nèi)部。以短距離無線通信系統(tǒng)為例。只需要使用短距離無線射頻收發(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(gòu)成具有無線傳輸功能的通信模塊。
在這種小型系統(tǒng)中，電容、電感、晶體振蕩器等器件都已經(jīng)集成在芯片內(nèi)部，具有很好的通用性，并且其抗干擾能力較強(qiáng)。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(diào)制方式為基礎(chǔ)的各種調(diào)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，操作簡單方便。
在通信模塊內(nèi)部，已經(jīng)含有了一般均會含有的傳輸數(shù)據(jù)必須的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或用來增強(qiáng)保密性的加密協(xié)議，并會盡量使其應(yīng)用起來簡單、透明。發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)可以通過軟件設(shè)置完成，這也就降低了用戶對無線通信原理和工作機(jī)制掌握程度的要求，使得應(yīng)用過程變得更加容易?？傮w來說，用戶只要依據(jù)命令字對具體的控制寄存器進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的無線傳輸功能。
此類型的短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)體積小、功耗低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，而且開發(fā)簡單快速，維護(hù)保養(yǎng)方便，并且可以嵌入到其他各種設(shè)備中．實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無線連接。完成不同的功能融合。
由于不同公司不同型號的無線收發(fā)芯片種類和數(shù)量都比較多，因而無線收發(fā)芯片的選擇在設(shè)計中是至關(guān)重要的。正確的選擇可減小開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期、降低成本、更快地將產(chǎn)品推向市場。選擇無線收發(fā)芯片時需要考慮以下幾點(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(shù)量、芯片成本等。
該方案采用耵的CC85XX器件系列，它能提供強(qiáng)大的、高品質(zhì)、短距離的2．4 GHz無線數(shù)字音頻流的低成本單芯片解決方案。兩個或多個設(shè)備形成PurePath無線音頻網(wǎng)絡(luò)，通過采取謹(jǐn)慎措施，確保了該音頻網(wǎng)絡(luò)可在不同的環(huán)境下提供無間隙和強(qiáng)大的音頻流，它可以與現(xiàn)有的無線技術(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類放大器)和幾個按鈕，開關(guān)或LED用于人機(jī)交互，不做任何軟件開發(fā)即可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)應(yīng)用。外部音頻設(shè)備的控制是I2C或以G10為基礎(chǔ)。包含本地或遠(yuǎn)程音量控制。先進(jìn)的應(yīng)用可以直接連接主機(jī)處理器或DSP與CC85XX及流音頻，同時也能控制設(shè)備及音頻網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的各個方面口。
[page]
二、方案設(shè)計
該車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)與車載收音機(jī)相連，截斷收音機(jī)至前門的兩路音頻輸出(因?yàn)殡娫捳Z音輸出只占用這兩路)，在內(nèi)部通過開關(guān)對音頻輸出方向進(jìn)行控制。車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)會連接射頻天線，實(shí)現(xiàn)通過射頻信號傳輸音頻的功能。具體參見圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖。
圖1：系統(tǒng)架構(gòu)圖
初始狀態(tài)下，射頻耳機(jī)已經(jīng)與射頻模塊完成配對過程。同時，為便于維修更換，射頻耳機(jī)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(jī)，也可以從耳機(jī)接收射頻通信連接和斷開(即耳機(jī)取出和放回的狀態(tài))信號，車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)可利用此信號控制輸出音頻的去向。車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)的音頻輸入來自收音機(jī)，音頻可以被輸出至原有揚(yáng)聲器或者通過射頻天線以無線形式發(fā)送。輸出切換控制通過電路選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)，切換時間少于l00 ms。該系統(tǒng)可確保前后揚(yáng)聲器音頻輸出的同步，同時不產(chǎn)生Pop音。在系統(tǒng)工作時，可保證收音機(jī)不會檢測到揚(yáng)聲器斷路而產(chǎn)生DTC。
電源管理方面，當(dāng)系統(tǒng)休眠時，其功耗處于較低水平，僅需監(jiān)控收音機(jī)的功耗變化，其他模塊都不工作，直至下一次系統(tǒng)啟動才可進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)檢測到收音機(jī)打開時，系統(tǒng)在5 s后進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)啟動后，會自動進(jìn)行一次開機(jī)診斷，根據(jù)耳機(jī)狀態(tài)調(diào)整開關(guān)位置。當(dāng)收音機(jī)進(jìn)入休眠狀態(tài)時，系統(tǒng)在5 s后進(jìn)入休眠狀態(tài)，電路選擇開關(guān)切換至揚(yáng)聲器，且該連接不受系統(tǒng)工作狀態(tài)影響。在休眠狀態(tài)，車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)僅需檢測收音機(jī)功耗，作為系統(tǒng)啟動的判定條件。具體設(shè)計參見圖2。
圖2：電源管理流程圖
[page]
耳機(jī)音量可通過收音機(jī)上的音量旋鈕調(diào)整。耳機(jī)上不設(shè)其他按鍵，但預(yù)留了隱藏觸點(diǎn)用來進(jìn)行更換配對。耳機(jī)上帶有指示燈，閃爍表示正在充電，常亮表示電池已滿，常滅表示不再充電。射頻信號發(fā)射器與射頻耳機(jī)進(jìn)行傳輸具有完善的加密機(jī)制，保證了傳輸數(shù)據(jù)的安全。
該系統(tǒng)的電源設(shè)計要求，參見表1。
圖3：PIN腳定義
本文設(shè)計的車載無線射頻耳機(jī)系統(tǒng)是根據(jù)車載應(yīng)用環(huán)境及車主行車方便安全提出的方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方案設(shè)計完全符合性能指標(biāo)。
相關(guān)閱讀：
用于無線傳感器的緊湊型無線射頻芯片
無線射頻技術(shù)在無人值守病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計
基于短距離無線通訊技術(shù)的汽車無線射頻識別系統(tǒng)設(shè)計
