采用單片RF收發(fā)器方案加速無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的設計

　　藍牙方案的精髓在于單芯片解決方案，對不同的供應商而言，單芯片代表不同的含義。但對大多數公司來(lái)說(shuō)，指的是單芯片RF收發(fā)器。一個(gè)完整的藍牙方案應該包含RF收發(fā)器、基帶電路和接口。

　　Zeevo公司的TC2000芯片集成了所有的RF輸入/輸出電路(阻抗匹配、不平衡變換器和開(kāi)關(guān)等)，因此在使用該芯片時(shí)無(wú)需外部器件及專(zhuān)門(mén)的RF技巧。該芯片采用0.18μm CMOS工藝，片上集成了無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能、鏈路控制器、基帶控制器和接口(圖1)。盡管RF輸入/輸出濾波器和匹配網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有置入芯片內，但它們通過(guò)傳輸線(xiàn)得以實(shí)現，并嵌入到同一封裝內了。

　　這種混合設計方法解決了無(wú)法將RF濾波器電路集成進(jìn)芯片內的問(wèn)題，而且仍是一個(gè)單芯片方案。外部器件包括一個(gè)12MHz晶振、4個(gè)電容器、一個(gè)電阻和天線(xiàn)。這些元器件在同一封裝內，但并不在一個(gè)芯片內。

　　接收部分

　　來(lái)自單引腳天線(xiàn)(single-lead antenna)的輸入信號通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò )和發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)與低噪聲放大器耦合。放大器可在天線(xiàn)輸入端為接收器提供超過(guò)-80dBm的靈敏度。I和Q混頻器直接將信號下行變頻到基帶，這一直接轉換方法無(wú)需外部SAW濾波器(圖2)。

　　從基帶到1.5 MHz中頻的上行變換不存在與直接轉換接收器相關(guān)的直流偏置等問(wèn)題，該方法減少了兩個(gè)A/D轉換器及相關(guān)電路，IF濾波采用模擬電路，解調則采用數字電路。

　　模擬信號通過(guò)一個(gè)ADC轉換成數字信號，然后被解調。在被送到鏈路管理器和基帶部分之前還要經(jīng)過(guò)循環(huán)冗余校驗(CRC)處理?！?/p>

 　　發(fā)射器端

　　基帶數據可用于產(chǎn)生CRC，然后信號被擴譜，這是一個(gè)對數據進(jìn)行隨機化處理以消除連續0和1序列的過(guò)程，它可以減少接收器端的直流偏置問(wèn)題。接著(zhù)，開(kāi)始FEC操作，輸出被轉換為模擬信號，并生成GFSK信號，然后上行變換到輸出頻率。頻率合成器是配備單電壓壓控振蕩器的傳統PLL，其信道頻率與接收機相同。

　　集成功率放大器可提供2類(lèi)或3類(lèi)功率輸出，輸出信號通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò )和開(kāi)關(guān)耦合到天線(xiàn)，該輸出也可驅動(dòng)外部功率放大器使之工作于1類(lèi)功率放大。該功率放大器還配備一個(gè)片上控制引腳，可用于控制輸出功率。

　　基帶部分

　　芯片的基帶部分包括一個(gè)ARM7TDMI處理器、64KB SRAM、8KB啟動(dòng)ROM以及4Mb內部閃存。與處理器相連的4個(gè)DMA單元可處理所有的數據傳輸，從而使處理器能夠將更多的資源分配給其它功能。藍牙操作僅占用處理器運算能力和閃存資源的一半，另一半留給用戶(hù)自由支配。

　　基帶部分還包括USB1.1和UART接口、8個(gè)通用輸入/輸出線(xiàn)以及一個(gè)用于語(yǔ)音的PCM音頻編解碼器。TC2000符合藍牙1.0b標準，以及1.1版標準的規范。

　　除滿(mǎn)足藍牙規范外，TC2000可處理點(diǎn)對點(diǎn)操作，以及帶有7個(gè)從屬設備的點(diǎn)對多點(diǎn)操作。它可容納4個(gè)Pico網(wǎng)和Scatter網(wǎng)。此外，TC2000還擁有一個(gè)主/從開(kāi)關(guān)，可支持打印設備。

 　　該藍牙收發(fā)器的加密特性包括：密匙長(cháng)度從0到128位，以8位遞增(欲了解更多關(guān)于藍牙的信息，請參閱“A Low Power,Frequency Hopping System”, p.98)。

　　此外，Zeevo芯片還有一個(gè)獨特的2x或4x加速模式，可幫助加速數據傳輸率。目前，最大藍牙速率為723kbps。利用Zeevo芯片的專(zhuān)有加速模式，壓縮/解壓縮算法可使數據傳輸率達到3Mbps。

　　如果兩個(gè)Zeevo藍牙產(chǎn)品相互通信，它們可自動(dòng)切換到加速模式，使用較高的傳輸率。而當Zeevo芯片與非Zeevo產(chǎn)品通信時(shí)，它采用標準速率。

　　軟件和工具

　　利用Zeevo芯片來(lái)開(kāi)發(fā)藍牙產(chǎn)品的主要工作是軟件而不是硬件(圖3)。Zeevo所提供的軟件包括帶主控制接口(HCI)的藍牙底層堆棧，它駐留在閃存內。另外，該公司還在目標或源代碼中提供了高層和低層堆棧，并支持所有1.0b規范。這些規范定義了藍牙器件在常見(jiàn)應用中的工作過(guò)程，它們包括串行端口、無(wú)繩電話(huà)、傳真機、LAN接入和文件傳輸等。Zeevo還提供了BlueOS專(zhuān)用操作系統，并支持Nucleus Plus。

　　該方案所具備的軟件靈活性有利于基于主機的應用開(kāi)發(fā)，因為大部分軟件都在一臺主機上。對于一部分軟件位于器件上(比如蜂窩電話(huà))的項目，而大部分軟件都駐留在藍牙電路上的應用，該方案也可行。用戶(hù)可創(chuàng )建完全嵌入式的方案，如開(kāi)發(fā)游戲設備、數字相機、條碼掃描儀、耳機、鍵盤(pán)或鼠標等，在這些應用中所有的軟件都駐留在藍牙芯片內。

　　開(kāi)發(fā)這些應用的最快方法是使用TC2000開(kāi)發(fā)工具。該工具包括兩個(gè)開(kāi)發(fā)板(每一個(gè)都包含TC2000芯片)、4MB SRAM、8MB閃存、2個(gè)UART端口、一個(gè)USB端口、8個(gè)通用I/O線(xiàn)和JTAG功能。所有必需的軟件、線(xiàn)纜和文件都配備完整。