基于蓝牙技术的音箱方案设计

金振飞

摘 要：文章将蓝牙应用广泛、传输迅速等优势与音箱设计相结合，提出了一种以AU6210芯片为基础的多功能蓝牙音箱设计方案。此类音箱的功能强大，不仅具有传统音箱的播放功能，同时集RTC时钟、闹钟，耳机播放，红外遥控，蓝牙播歌、通话等功能于一体。除此之外，该类音箱无需电源，能够为电池供电，并且体积小，携带方便，具有巨大的发展优势。

关键词：蓝牙技术；音箱；AU6210

1 蓝牙音箱特点

蓝牙音箱特点主要有：（1）可以广泛应用。由于蓝牙的规格在全球范围内一致，因此，只要是拥有蓝牙适配器的设备，就可以连接蓝牙，传送文件和信息。主要设备包括笔记本电脑、蓝牙耳机、移动电话及医疗设备等。（2）操作简单便捷。蓝牙相关技术的使用不需要耗费太大的精力，确切地说，其是一项即时技术。其对基础设施无要求，在使用中不需要接入电缆，只需将传送文件双方进行配对即可使用。（3）传输速度快。蓝牙传输协议与红外线等传输方式相比，具有很强的速度优势，如蓝牙4.0，在理论上其传输速度可高达25Mbps。在传输过程中，速度决定了音乐的音质，快速的传输使蓝牙能够承载码率更高的音乐。（4）具有兼容性。蓝牙传输协议兼容了现有的蓝牙设备，即其共用一个频段的信号，这就导致在传送过程中容易出现信号混乱、互相干扰的情况。

2 一种蓝牙音箱的设计方案

2.1 硬件设计

2.1.1 选择合适的主控芯片。文章以AU6210作为主控芯片，其具有增强型的8051内核，可使用两组MMC/SD插口读取MP3、FAT16及FAT32格式的文件，支持USB2.0，该芯片通过I2C接口间接控制USB/SD控制器，以此将文件送至解码器解码。该芯片支持多设备掉电记忆，并具有集成FM Receiver的强大功能。

2.1.2 主控芯片外围的连接模块设计。（1）电源模块。文章中所研究的音箱以保证使用质量为前提最大限度降低功耗，提高电池的蓄电时间，而AU6210芯片则可以在一定程度上满足这一条件。该芯片内置有LDO模块，因此只需给其一组LDO输入电源（3.35-5.5V）。当输入电压为5V时，LDO输出电流最大值为150mA，这样就可以在很大程度上降低功耗。（2）蓝牙模块。在本设计中，蓝牙模块将主控芯片AU6210与蓝牙芯片state引脚、电源引脚、多功能引脚以及按键控制引脚一一对应接入，使得主控芯片可以实现对其的控制。（3）插卡模块。此模块的应用有着很长的历史，其作为核心功能出现在最早的便携式多媒体音箱上，能够在插入U盘或SD卡之后自动识别并播放音频文件。该模块有着很大的优点，即没有自身的存储限制。随着音箱的不断发展，现在的插卡模块有了更多的功能，在接入USB数据线之后，音箱可当做读卡器来使用，能够直接将U盘插入音箱或者对SD卡进行修改或更新。此外，音箱还可以实现充电功能，在插入手机之后，可以自动为手机充电，并且其自带的声卡可以使音质更好。（4）按键模块。文章中的按键模块与平常的按键区分不尽相同，其是利用电压对端口的检测来实现区分按键的功能。本设计中每个按键所对应的电路中电阻值各不相同，当按键被触发时，MCU则会接收到相应的电压值并对其进行判断，从而识别出是哪个按键被触发，进行与按键相对应的操作。AU6210在按键模块中具有很大的优势，能够同时使用两组AD按键，通过使用两个GPIO端口对其进行控制。（5）收音机模块。收音机模块选取的是E8035收音机模块，此型号的收音机模块有强大的功能，将所有关键的射频组件集中在了芯片上，因此，该模块完成功能只需几件配套的原件即可，这不仅节约了PCB板空间，还能够在很大程度上降低生产成本，充分发挥其优势。（6）LED显示模块。AU6210芯片中IO内部带有两个下拉电流源，能够将电路中的电阻免去，从而使LED二极管直接驱动。两电流源分别为1.7mA和2.4mA。AU6210的功能非常强大，极限可以驱动6COM、8SEG的LED大屏，即AU6210能够将四到六位的数字显示和十多个图标显示驱动起来，可谓是功能强大。

2.2 软件编写

音响设计不仅需要硬件的设计，同时也需要软件程序的编写，同样，蓝牙音箱亦是如此，需要将AU6210与程序相结合控制系统运作。文章中的系统软件编写以C语言为主导，并且辅以汇编语言，编译软件为Keil μ Vision 4，其中以while循环函数为main函数。

2.2.1 初始化编写。系统初始化过程是编程中非常重要的一个步骤，不能轻视。本系统中的初始化主要包括系统时钟、GPIO口、计时器、中断、按键等外接模块的初始化。如果初始化编写出现问题或者没有初始化，那么在音箱使用的过程中将会出现各种难以解决的问题，影响音箱的正常使用。系统初始化的时间是在开机读取断电记忆之后，主循环开始执行之前进行，有且只有一次。

2.2.2 主循环编写。本系统中的main函数是一个包含while的循环函数，通过使用while（1）{}的方式，使系统无线循环下去直到收到跳出循环命令。在编写循环程序时需要注意，要使用多线程，一条执行循环语句，另外一条接受指令，以便跳出死循环。

2.2.3 PWM 呼吸灯应用编写。AU6210支持多路同时输出，最多为3路，应用广泛。应注意的是，GPIO_A[0]与GPIO_D[5]、GPIO_A[1]与GPIO_D[6]、GPIO_A[2]与GPIO_D[7]不能同时使用。

2.2.4 LED屏扫描程序编写。LED屏扫描程序将会用在测试阶段，放在主函数之前执行。6COM和8SEG的扫描程序如下：

2.2.5蓝牙模块编写。主控芯片将配置IO口的高、低电平作为控制蓝牙工作状态的方式，并且通过中断检测蓝牙的工作状态。

3 结束语

文章深入研究了蓝牙音箱的设计及组成，展示了蓝牙音箱的强大优势，如收音机、MP3播放、多媒体读取播放、蓝牙耳机等，具有良好的发展前景。同时，此类音箱也具有一定的弊端，如AU6210的OTP存储空间有限，不能够同时连接所有模块运行。蓝牙音箱是新时期音箱发展的趋势，相信在未来，蓝牙音箱的技术会更加完善，应用更加广泛。

参考文献

[1]游有超.基于蓝牙技术的多功能音箱方案设计[D].武汉轻工大学，2013（5）.

[2]包建.基于安卓系统的智能蓝牙音箱设计研究[D].昆明理工大学，2014（10）.