藍(lán)牙耳機(jī)的設(shè)計(jì)考慮因素

1、藍(lán)牙耳機(jī)的設(shè)計(jì)考慮因素為了快速設(shè)計(jì)出能給最終用戶帶來愉悅體驗(yàn)的藍(lán)牙耳機(jī)產(chǎn)品，就需要考慮藍(lán)牙芯片、藍(lán)牙協(xié)議棧與耳機(jī)配置軟件、軟硬件開發(fā)套件、參考設(shè)計(jì)、互操作性測試和本地技術(shù)等多種因素，本對(duì)這些設(shè)計(jì)考慮因素鵬芯集成電路的工程師進(jìn)行了一下討論和分析。 藍(lán)牙耳機(jī)由于使用方便，目前市場需求量很大，特別是在法律上嚴(yán)厲禁止駕車時(shí)使用手機(jī)的國家。由于藍(lán)牙耳機(jī)真正獨(dú)立于電話，因此手機(jī)用戶可享受多家不同廠商提供的諸如內(nèi)置相機(jī)與PDA功能等最新手機(jī)功能而不必每次都更換耳機(jī)。 巨大的市場需求推動(dòng)最終用戶市場呈多樣化。目前耳機(jī)市場已劃分成低端、中端和高端三種，這使藍(lán)牙耳機(jī)提供商能夠選擇自己的目標(biāo)市場，以便既能提供更多使

2、自己產(chǎn)品不同于競爭產(chǎn)品的特性，也可選擇向低端、低成本以及大批量的市場進(jìn)軍。 便于使用、成本低廉的低端單聲道耳機(jī)目前仍非常流行，這些耳機(jī)亦可與新手機(jī)進(jìn)行捆綁銷售。中檔耳機(jī)對(duì)那些具有豐富藍(lán)牙使用經(jīng)驗(yàn)的老手更具吸引力，他們通常想要更多功能，比如消噪、LCD屏幕、來電震動(dòng)及語音識(shí)別等。針對(duì)這種應(yīng)用的耳機(jī)本身更像一部迷你電話。對(duì)品牌耳機(jī)廠商來說，聲音質(zhì)量與話音清晰度非常重要。為提高聲音質(zhì)量，中檔耳機(jī)芯片目前已擁有片上DSP以便運(yùn)行回音消除和噪音抑制軟件，如清晰語音捕捉(cVc, Clear Voice Capture)軟件等。 隨著廠商推出專為女性設(shè)計(jì)的耳機(jī)，耳機(jī)市場進(jìn)一步細(xì)分。這些耳機(jī)被設(shè)計(jì)成適合長頭

3、發(fā)和戴太陽鏡的女性使用，它們更像首飾，可戴在脖子上或者像胸針一樣佩戴。這些產(chǎn)品可能具有需小心戴入耳中的小耳件，這些耳件能夠在每次通話后取下來，要優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。 這些新型耳機(jī)產(chǎn)品正推動(dòng)更多的器件級(jí)集成，同時(shí)還需要一些額外特性，例如用于通過回音消除與噪音抑制改善聲音質(zhì)量的DSP、片上電池充電電路以及開關(guān)式電源。 設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) 今天的藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)工程師面臨著許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)不僅包括最終產(chǎn)品的尺寸與重量，還包括功耗、聲音質(zhì)量及互操作性等其它問題，此外還面臨上市時(shí)間、總體成本及最終的“藍(lán)牙認(rèn)證機(jī)構(gòu) (BQB)”測試等其它壓力。甚至除了所有這些需要考慮的因素外，耳機(jī)本身不僅要功能強(qiáng)大，而且還必須以實(shí)用、方便

4、使用以及優(yōu)美的外觀設(shè)計(jì)來吸引廣大用戶。因此，在設(shè)計(jì)一款藍(lán)牙耳機(jī)時(shí)，需要考慮藍(lán)牙芯片、藍(lán)牙協(xié)議棧與耳機(jī)配置軟件、軟硬件開發(fā)套件、參考設(shè)計(jì)、互操作性測試和本地技術(shù)?持等多種因素。 圖1：單聲道藍(lán)牙耳機(jī)的原理框圖。藍(lán)牙芯片 藍(lán)牙芯片本身只是耳機(jī)里眾多元件中的一個(gè)，在考慮何種芯片最適合耳機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，有以下幾個(gè)因素需要仔細(xì)考慮，即成本、尺寸、特性集成與功耗。 圖1是典型單聲道耳機(jī)的設(shè)計(jì)原理框圖，理想上我們可以將很多功能集成在芯片中以減少設(shè)計(jì)的材料費(fèi)以及設(shè)計(jì)尺寸和重量。若將圖1中的所有模塊都包含在芯片里，成本可能會(huì)很高，因?yàn)樗鼘⑿枰谝粋€(gè)封裝中包括多個(gè)電路塊。例如，采用堆疊技術(shù)可以使模擬、數(shù)字電路和多個(gè)電壓

5、集成在同一封裝中。雖然目前市面上已有這種芯片，但對(duì)于大批量、低成本的設(shè)計(jì)來說它們的價(jià)格過高。一種更實(shí)用的解決方案是在一個(gè)芯片上集成RF無線電、存儲(chǔ)器、接口(包括語音編解碼器)、微控制器、電池充電電路、時(shí)鐘發(fā)生器、DAC及開關(guān)式電源模塊(SMPSU)，這樣就只留下不平衡變壓器、濾波器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、電池、用戶按鍵與LED在芯片外部。 圖2：藍(lán)牙耳機(jī)軟件架構(gòu)。此外，我們還應(yīng)考慮封裝類型。封裝應(yīng)盡可能小并采用無鉛以滿足全球環(huán)保要求，還需易于生產(chǎn)使制造成本保持最低。比如，外形尺寸為8×8mm、管腳間距為1.0mm的TFBGA等封裝，就能在可制造性與尺寸之間取得較好平衡。另外，電池是影響耳機(jī)

6、整體尺寸的主要因素，設(shè)計(jì)用于耳機(jī)的典型鋰離子電池的尺寸約為5×12×45mm，遠(yuǎn)大于8×8mm的芯片封裝。 藍(lán)牙軟件 藍(lán)牙的底層硬件與固件基本上由藍(lán)牙規(guī)范確定，并且在手機(jī)、計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)等目標(biāo)終端應(yīng)用中它們都非常相似，不同供應(yīng)商之間的主要差別在于其互操作性測試的水平和范圍。雖然前面描述了諸如電池充電電路和SMPSU等針對(duì)耳機(jī)的一些器件級(jí)特性，但是許多耳機(jī)專用特性都是用軟件來編寫及定義的。 耳機(jī)芯片通常有兩種：一種是基于閃存的芯片，它適用于小批量生產(chǎn)或者試產(chǎn)，其耳機(jī)軟件存儲(chǔ)在閃存中；另一種芯片則基于ROM，耳機(jī)軟件存儲(chǔ)在片上ROM里，而用戶可配置關(guān)鍵碼則存儲(chǔ)在片外

7、的EEPROM中。因此，在基于ROM的芯片中，耳機(jī)特性是在上電時(shí)從EEPROM加載到藍(lán)牙器件中，而基于閃存的芯片則擁有能對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)以適應(yīng)新手機(jī)的優(yōu)勢。但如今，由于有了廣泛的互操作性測試，已不再需要在大批量生產(chǎn)中局限于采用基于閃存的芯片。目前大多數(shù)針對(duì)大批量應(yīng)用的設(shè)計(jì)都已轉(zhuǎn)向基于ROM以降低成本，并通過允許使用EEPROM存儲(chǔ)代碼來減少風(fēng)險(xiǎn)。 藍(lán)牙協(xié)議棧及耳機(jī)配置文件存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器(ROM)中，包含在耳機(jī)軟件中。稱為“永久存儲(chǔ)關(guān)鍵碼(PS Key)”的模塊專用的芯片參考參數(shù)用來設(shè)置信息，PS Key則存儲(chǔ)在外部的小型可重寫存儲(chǔ)器(EEPROM)中。 圖2顯示了運(yùn)行在耳機(jī)專用藍(lán)牙ROM芯片上

8、的耳機(jī)專用軟件系統(tǒng)架構(gòu)。 除無線電校準(zhǔn)外，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)器件都分配有一個(gè)稱為藍(lán)牙地址的唯一識(shí)別碼，該地址是用模塊專用PS Key來設(shè)置的。 模塊專用PS Key用于配置每個(gè)模塊的專用參數(shù)，這些參數(shù)主要針對(duì)模塊的無線電性能。藍(lán)牙公司將提供推薦的測試計(jì)劃以及測試軟件，并對(duì)藍(lán)牙耳機(jī)生產(chǎn)測試系統(tǒng)的建立提供?持。 人機(jī)界面(HMI)配置關(guān)鍵碼在開發(fā)過程中(當(dāng)定義耳機(jī)用戶界面時(shí))設(shè)置一次，并隨后被編程到每一個(gè)耳機(jī)中。 軟硬件開發(fā)系統(tǒng) 隨著當(dāng)今市場上的芯片變得越來越復(fù)雜，芯片制造商將提供高質(zhì)量的開發(fā)系統(tǒng)來盡量減少新產(chǎn)品的上市時(shí)間。典型的硬件開發(fā)系統(tǒng)將包括一塊帶有預(yù)加載到藍(lán)牙器件里的耳機(jī)軟件、經(jīng)過很好設(shè)計(jì)的

9、全功能應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)板，還應(yīng)包括更改PS Key值所需的合適軟件、應(yīng)用指南、數(shù)據(jù)資料及用戶設(shè)置指南。對(duì)于大多數(shù)藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)來說，最好能有一個(gè)現(xiàn)成的耳機(jī)解決方案，并允許在PS Key中有足夠的用戶配置以滿足最終用戶要求。這種方法非常適用于快速推出一種經(jīng)過充分互操作性測試且風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的耳機(jī)產(chǎn)品。 但是為了更改深度嵌入的功能，必須使用軟件開發(fā)套件(SDK)，如CSR BlueLab SDK，這些SDK可使耳機(jī)定制化達(dá)到最高水平。 圖3：整體藍(lán)牙耳機(jī)解決方案組成框圖。參考設(shè)計(jì) 藍(lán)牙天線與射頻設(shè)計(jì)仍是整個(gè)藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)中最復(fù)雜的部分，且需經(jīng)過批準(zhǔn)方能進(jìn)行。一個(gè)好的參考設(shè)計(jì)價(jià)值非常高，因?yàn)樗x了可用來確保

10、任何板上器件都不會(huì)引起干擾或EMI問題的實(shí)際PCB布局布線。藍(lán)牙器件廠商應(yīng)能提供進(jìn)行參考設(shè)計(jì)及其制作所需的一切，包括材料價(jià)格全部已知的BOM、設(shè)計(jì)原理圖以及PCB布局布線的菲林文件，以保證最終設(shè)計(jì)一次就能獲得成功。 互操作性 互操作性是設(shè)計(jì)任何一種藍(lán)牙產(chǎn)品時(shí)的首要考慮因素。CSR公司位于劍橋的實(shí)驗(yàn)室專門進(jìn)行互操作性測試，以確?；贑SR公司藍(lán)牙芯片的設(shè)計(jì)能夠與所有現(xiàn)有的及新型藍(lán)牙產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)互操作。廣泛的測試使CSR產(chǎn)品與眾不同，并有助于生產(chǎn)可靠以及容易使用的藍(lán)牙耳機(jī)產(chǎn)品。廣泛的互操作性測試還能確保獲得非常愉悅并立竿見影的最終用戶體驗(yàn)，這種一流的最終用戶體驗(yàn)?zāi)軠p少需占用資源的最終用戶技術(shù)?持。 本文小結(jié) 藍(lán)牙耳機(jī)的設(shè)計(jì)不僅僅與芯片有關(guān)，還與無線芯片廠商(如CSR)提供的總體解決方案有關(guān)，需要對(duì)從板布局布線、軟件、合適芯片的選擇到參考設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)以及生產(chǎn)測試(包括互操作性測試)的整個(gè)端到端設(shè)計(jì)過程進(jìn)行仔細(xì)考慮。此外，高質(zhì)量的本地技術(shù)?持對(duì)于確保終端產(chǎn)品的成功以及客戶滿意度也非常重要。 IC解密、芯片解密、PCB抄板、克隆、軟件編程硬件設(shè)計(jì)、電路板批量生產(chǎn)加工深圳市鵬芯集成電路有限公司咨詢熱線/p>