基于串口通信開(kāi)發(fā)的BLE芯片測試平臺

低功耗藍牙模塊（BLE) 指的是藍牙4.0 版本以上的模塊，也是建立在傳統藍牙基礎之上發(fā)展起來(lái)的，并區別于傳統模塊，最大的特點(diǎn)就是成本和功耗降低，應用于實(shí)時(shí)性要求比較高。

市場(chǎng)上低功耗的藍牙芯片受用戶(hù)的喜愛(ài)度更深，因為它可以降低電子設備的功耗和成本，滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。BLE藍牙芯片有以下特點(diǎn)：低能耗藍牙芯片具備經(jīng)典藍牙芯片的自適應AFH技術(shù)，可穩定低能耗藍牙芯片的傳輸，因此低能耗藍牙芯片具有可靠性、安全性和穩定性；連接范圍高達300 m；當活動(dòng)停止時(shí)，BLE 藍牙芯片大部分處于休眠狀態(tài)，這樣可以降低設備的功耗；集成性和易用性；可以兼容BLE藍牙技術(shù)和經(jīng)典藍牙技術(shù)，兼容性強，還可以實(shí)現小型電池供電設備的高性?xún)r(jià)比。

要保證BLE 藍牙芯片測試的高效性，本文基于現有藍牙測試儀表針對某款芯片的測試方案開(kāi)發(fā)藍牙芯片測試平臺，完成藍牙芯片的一鍵式自動(dòng)化測試。

1   GMSK調制

GMSK 調制是基于 MSK 調制的，MSK 本身就是一種連續相位頻率偏移調制，在MSK 信號的基礎上，為了改善信號的旁瓣衰減性能，人們提出了在MSK 調制器前端增加一個(gè)濾波器進(jìn)行預調制的設想，引出了最小高斯頻移鍵控（GMSK）的思想。雙極性脈沖序列在通過(guò)高斯低通濾波器后，其信號波形更加平滑，經(jīng)MSK調制器調制后，產(chǎn)生的調制信號的相位路徑更加平滑，功率譜的旁瓣衰減性能更好。GMSK 調制器實(shí)現如圖1所示。

圖1 GMSK調制器

2   非標藍牙信號和標準藍牙信號的區別

針對藍牙信號的兩種測試模式，一種模式是芯片發(fā)出GMSK調制信號，另一種是標準的藍牙測試信號，即帶有藍牙數據包信息的前導。圖2是兩種信號頻率偏移（Frequency Deviation）差異。

圖2 兩種藍牙芯片信號的區別

3   測試方案

針對藍牙芯片發(fā)出的GMSK 調制信號，時(shí)域信號類(lèi)似于連續波，這種模式的信號對測試包的起始位置沒(méi)有特殊要求，只需要抓取足夠長(cháng)的信號，進(jìn)行符號同步，進(jìn)而進(jìn)行測試項的計算即可。

針對正常的藍牙包信號，在時(shí)域上是有GAP 的，在抓取芯片信號的時(shí)候可以用沿觸發(fā)進(jìn)行抓取整包數據，進(jìn)而進(jìn)行正常藍牙信號的解調分析。

藍牙芯片的測試連接圖見(jiàn)圖3。

圖3 藍牙芯片的測試連接圖

針對藍牙芯片發(fā)出的兩種信號，具體的測試流程見(jiàn)圖4。

圖4 藍牙芯片信號處理流程

具體過(guò)程描述如下：

1）控制藍牙芯片發(fā)送GMSK 調制信號（payload類(lèi)型11110000）， 儀表配置信號觸發(fā)模式為“FreeRun”，FPGA 采集數據并保存如DDR 中；

2）ARM 層從DDR 中取所需長(cháng)度的數據點(diǎn)，并對數據進(jìn)行打包等預處理，上傳到驅動(dòng)層；

3）驅動(dòng)層控制完成對信號的解調分析，并計算一些需要的測試項；

4）PC 完成剩余測試項的計算，并統計測試結果上報；

5）控制藍牙芯片發(fā)送GMSK 調制信號（payload類(lèi)型10101010）， 儀表配置信號觸發(fā)模式為“FreeRun”，FPGA 采集數據并保存如DDR 中；

6）重復步驟2~4，完成對GMSK 調制信號的測試。

7）控制藍牙芯片發(fā)送BLE 藍牙信號（payload 類(lèi)型11110000），儀表配置信號觸發(fā)模式為“沿觸發(fā)”，FPGA 采集數據并保存如DDR 中；

8）重復步驟2~4。

9）控制藍牙芯片發(fā)送BLE 藍牙信號（payload 類(lèi)型10101010），儀表配置信號觸發(fā)模式為“沿觸發(fā)”，FPGA 采集數據并保存如DDR 中；

10）重復步驟2~4，完成對BLE 藍牙信號的測試；

11）根據測試需要切換頻點(diǎn)，重復測試步驟1~10。

4   實(shí)例應用

將此方法應用于XX 型號藍牙芯片測試，連接圖如圖5所示。

圖5 XX型號藍牙芯片測試測試連接圖

啟動(dòng)測試軟件，完成芯片測試，測試結果（BLE2M）見(jiàn)圖6。

圖6 芯片測試結果(BLE2M)

由測試結果可見(jiàn)，本平臺完成XX 型號藍牙芯片測試，測試結果均在芯片給定的指標范圍內。

5   結束語(yǔ)

本文針對XX 型號藍牙芯片，基于現有藍牙測試儀表設計藍牙芯片自動(dòng)化測試平臺，通過(guò)設計藍牙芯片和測試儀表的控制流程，完成對藍牙芯片的一鍵式自動(dòng)化測試，測試指標穩定可靠，可應用于藍牙芯片的產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化測試。

參考文獻：

[1] Bluetooth Core Specification v 5.0.[M].

[2] 張振環(huán).基于藍牙的無(wú)線(xiàn)測量系統研究與實(shí)現[D].北京:北京郵電大學(xué),2008.

[3] 劉建泉.一種藍牙射頻自動(dòng)化測試系統開(kāi)發(fā)[D].上海:上海交通大學(xué),2016.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年1月17日）