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蓝牙产品

客户成功故事与项目成功案例

蓝牙音频播放器控制板设计


随着蓝牙技术的不断发展,蓝牙被应用到越来越多的电子产品中,例如蓝牙音乐播放器就是其中之一。音乐播放器原本是早期的便携磁带播放器,后来发展到CD碟片再发展到MP3随身听,无论是从形状或者是音质上已经发生了巨大的变化。MP3机的音乐存储在固态的flash闪存中,可以实现音乐的存储和播放,但是当内存满的时候想听其他歌曲只有删除原来的歌曲重新下载新的歌曲才可以实现播放,带来一定的不便。现在多媒体技术的发展越来越快,音乐播放器作为在生活中经常出现的一种消费类的电子产品,需求量在不断增长,竞争也在不断地增大,促使生产厂商必须积极采用先进的技术来提高产品竞争力。音乐播放器的设计开始慢慢加入蓝牙技术,带有蓝牙功能的音频播放器可以使用户的娱乐体验增强,使得带蓝牙功能的音乐播放器越来越多地在各种场所使用。具备蓝牙功能的音频播放器能带给消费者更加便捷的音乐体验,在多媒体技术迅猛发展的今天,占有重要地位。

针对传统音乐播放器不易携带、手动操作等局限,设计蓝牙音乐播放器支持无线遥控技术,可以远程遥控音乐的播放,同时在播放器上也可以实现暂停、播放、上/下等功能。同时加入SD卡和U盘,使产品支持蓝牙传输的同时也支持SD卡和U盘,实现多方式传输,与传统的音乐播放器相比更受大众喜爱。

一、蓝牙音频播放器整体方案设计

设计的原理图流程如图1所示。

采用蓝牙芯片作为主控芯片的AC4601具有很多功能,支持蓝牙遥控、USB、TF等,基本能够满足设计的需求。其中蓝牙模块在电路中并没有直接的硬件体现。

图 1 音频播放器设计原理流程图

音频放大模块中为了让音频可以低失真低噪声地放大和传输,同时驱动喇叭发出声音。选择MIX3018作为音频放大的芯片。

主控芯片对通过蓝牙或者音频插口、SD卡等接收到或读取的音频进行解码,将解码后的音频传输至音频放大器进行低失真低噪声的放大最后从喇叭播放出声音。功能按键电路可以控制音频播放的开始暂停,上下曲等的操作。电源电路则为整个系统供电。

二、蓝牙播放器硬件设计

2.1主控模块AC4601

采用AC4601芯片作为整个音频播放器的主控芯片。AC4601是杰理公司推出的一款蓝牙芯片,属于AC460N系列。LQFP48封装,MP3和WAV格式的音乐和没有经过有损压缩音乐的都可以用该芯片解码。同时还支持24位的DAC数模转换的输出。AC4601的功能总体分为蓝牙、插卡和收音。

AC4601中解码系统进程分两个进程,一个是master解码系统进程另一个是slave解码系统进程,两个进程共同负责解码系统的命令控制,Master通道支持上下曲、暂停或播放、插拔设备等的操作响应,Slave通道用于播放指定的音频文件,限制播放时间、次数等,解码器线程负责歌曲解码,如MP3、WAV,该系统支持多通道同时解码,解码后的数据通过音效处理叠加后输出。

为了更好的Master解码通道,它大致程序流程如下:首先创建一个解码进程,然后获取系统的信息,开始初始化解码系统的参数,初始化完之后激活music任务,开始解码,如果解码出错了,回到等待系统消息的那个步骤。在音乐播放过程中,如果接收到按键消息,对消息进行处理,可以控制歌曲的暂停、播放、上下曲等。当一首歌曲播放完毕之后,系统自动查找下一首歌曲播放。如果有新设备插入,则系统会进入最新插入的设备,查找歌曲进行播放。

解码输出是会变化的,当音效成功启动之后,解码输出得到的音效,结束音效处理后输出到DAC;音效无效的时候,解码输出直接到DAC。

2.2音频放大模块MIX3018

在主控芯片输出的音频信号是非常弱小的,这时候需要一个音频功放讲音频信号放大,设计中采用了MIX3018芯片作为音频放大电路的核心。MIX3018音频功率放大器的作用是对输入的比较小的音频信号进行放大,使其功率增加并且保证音频低失真低噪声地输出,同时驱动功率比较大的喇叭,使之发出声音。同时连接一个音量调节按钮,通过音量调节按钮可以调节播放器播放出来的声音大小。

三、音频播放器软件设计

软件总体设计就是将MP3解码部分和播放部分相结合,实现边解边播,即实时解码的实现。声音是一个连续不断的模拟信号,传输前必须把声音处理一下才能传输,处理的过程是采样、量化、编码,最后得到pcm数据,即脉冲编码调制数据,也就是MP3的源。

MP3的解码总共可以分为9个过程:比特流分解,霍夫曼解码,逆量化处理,立体声处理,频谱重排列,抗锯齿处理,IMDCT变换,子带合成,pcm输出。MP3解码是双通道的,两个通道的解码信息分开解码然后合成滤波输出。

比特流分解实际上是把MP3文件打开,读取出相关的头信息、边信息和比例因子信息等。打开的方式是二进制方式,读取信息的依据是压缩时的格式定义。

设计中AC4601芯片自带硬件解码功能,只需要调用其引脚,给其相应的解码指令就可以对获取到的音频进行解码,不需要另外的软件解码。首先选择相应的模式,系统读取或接收音乐文件,申请解码接口资源,解码输出至音频放大模块。

蓝牙协议栈是实现蓝牙功能最重要的东西。两个设备之间可以进行相互定位、连接和传输交换数据都离不开蓝牙协议。在逻辑上可以把协议栈的各个单元分为:应用组、中间件协议组、传输协议组三个部分。传输协议组包含的协议主要有两个功能,一是可以使开启这蓝牙功能的设备能够相互确认彼此的位置,另一个是对物理逻辑链路进行创建、配置和管理等,方便其他高层协议数据的传输。在音效处理过程中EQ均衡这一步骤是不能省去的一个工作,EQ调整的都是音轧的播放的高音量、中音、以及重音的音频变化。均衡的EQ可以使音乐更加动听,乐器的音色是可以被改变的,只要在数字EQ中,调节频段db的大小就可以实现。

结语

生活中,蓝牙音频播放器也可以应用到很多地方,例如蓝牙耳机,现在高音质的蓝牙耳机已经越来越受人们的欢迎,蓝牙耳机可以实现听音乐与打电话等的功能。蓝牙音频播放器还可以应用在车载蓝牙中,或者一些其他电子设备中。从系统本身来说,系统容易操作,实现的功能也比较简单。设计的硬件成本相对比较低廉,可以达到享受远程遥控音乐播放带来的乐趣。对于音质要求不高的用户来说,这也是一个不错的选择。

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