基于AU6860C的多功能蓝牙音箱

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  是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术，具有安全性高和受干扰性小的特点。能在众多固定和可移动设备间进行无线信息交换。技术清除了数据线的束缚，有效简化了移动通信终端设备间和设备与Internet间的通信，从而使数据传输变得更迅速高效，为无线通信拓宽道路。采用分散式网络结构和快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。采用时分双工传输方案实现全双工传输。与其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定和安全。

  蓝牙音箱有其独特的特点：1)应用广泛。蓝牙技术规格全球统一，移动电话、无线耳机、笔记本电脑、汽车、医疗设施等众多设备，只要拥有蓝牙适配器，就能轻松连接蓝牙设备，进行数据传输或语音通信。2)操作简单便捷。蓝牙技术是一项即时技术，它不要求固定的基础设施，且易于安装和设置，无需电缆就可以实现连接，只需简单完成配对就可投入到正常的使用中，操作门槛较低。3)传输速度较快。相比于红外等其他方式，蓝牙传输协议在速度上有着明显的优势，蓝牙4.0理论最高速度达到24Mbps，更快的速度能保证更高的音质，使其有足够的能力承载码率更高的音乐。4传输距离适中和兼容性。蓝牙传输距离一般在10m以内，并可隔墙传输数据，使用起来更便捷。且基本百分百兼容支持现有蓝牙设备。由于蓝牙传输协议和其他2.4G设备一样，共用这一频段信号，难免导致信号互相干扰的情况出现。

  AU6860C是多应用、高性能音频SOC芯片，片上系统基于高性能增强型51 MCU运行。

  本设计方案采用的主控芯片AU6860C系统结构如图1所示，AU6860C内含5组GPIO，集成上下拉电阻，直推LED断码屏、LED灯、LED背光灯，大多具有各种复用功能;芯片供电模块采用宽系统电源输入3.35～5.5V;两种UART，一种是8051内核的UART，另一种是高速UART(最高支持57600bps波特率);内置5路6Bit精度SAR AD模块，外置有2路GPIO口用于ADC功能，可应用在ADC按键、频谱采集、电池低压检测等;其提供14个段码LCD IO口;采用的OTG技术，在没有Host的情况下，实现从设备间的数据传送;SD接口可支持SD/ MMC/TF卡，串行外设接口总线系统，是一种同步串行外设接口，可使MCU与各种外围设备以串行方式来进行通信，以交换信息，为使用者的外围扩展提供了灵活的选择;FM模式、LINEIN模式下分频减低电磁干扰;集成的RTC硬件单元可为系统提供实时时钟、闹钟和休眠模式下的唤醒功能;共有3个IO口具有PWM输出功能，宽频率范围选择、占空比可配置驱动强，可应用于按键BP声、LED呼吸效果等;芯片内部集成了红外信号硬件解码器，支持NEC通讯协议，并支持从SLEEP模式下唤醒系统功能;NVM非易失存储器存储空间为79By te，支持多设备掉电记忆等。

  本系统利用AU6860C作为MCU，在主函数中，进行了相应的初始化设置之后，利用一个while循环，获取按键信息并获取各个设备的状态控制，各功能模块控制依次按顺序结构依次执行，各功能模块内部多数采用状态机结构，各功能模块间采用消息传递和少量全局变量机制。

  此次设计将GPIOA(简写为A1)设置为LED指示灯接口，经过控制该状态灯的闪烁规律，获知此蓝牙音箱处于什么模式，A2为SD卡的检测，A3、A4、A5为SD卡的总线为SPI总线为播放/暂停键，C1是静音键接口，且低电平有效;D0、D1分别为收音机的SCL和SDA，D6、D7分别为LED2、LED1;E0为蓝牙开关机控制，E1为LINE-IN检测，E2为按键接口，E3为电压检测，如图3所示。

  按键模块中，利用每个按键对应串联的电阻值各不相同的原理，在按键按下时，将检测到的电压值传送给MCU，MCU通过该值判断按下的对应按键，从而执行与之相对应的操作。如图4所示。

  插卡模块是该设计的核心模块，包括USB、TF/SD卡等。在插入存储有音乐文件的设备后，该设计便可通过其检测引脚，获取检测设备的插入信号，读取该设备，自动播放能够识别的音乐文件。该模块从工作状态转入空闲状态后，可关闭时钟输出，降低对FM模式的干扰，避免假台增多和收音效果不好等后果。

  此外，本设计还支持USB声卡和USB读卡器，支持数据的读取和写入。具体如图5所示。

  QN8035是一枚高性能、全功能的低功耗数字调频接收单芯片。其集成了完整的FM接收、自动搜索和空台扫描等功能。QN8035体积小，所需外部元件数量少，且支持多个时钟频率，可靠性高，便于被集成到多种小型低功耗便携式应用中。如图6所示，系统切换至收音机模式时，电源端口为QN8035模块供电，接收到的信号直接传递给DAC通道输出。

  LINEIN模块顾名思义为线路输入，在检测到LINEIN的接入后，可采集其他音频设备(电脑或者手机等)的音频信号。具体如图7所示。

  电源模块采用的TP4054，是一款完整的单节锂离子电池，其适用于USB电源和适配器电源工作。其充电电压固定于4.2V，充电电流可通过电阻器进行外部设置，可达500mA。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4054将自动终止充电循环。当输入电压被拿掉时，其进入低电流状态，将电池漏电流降至2A以下。其较少的外部元件数目使得TP4054成为便携式应用的理想选择。

  而蓝牙模块采用HP5013 LDO稳压器，具有低输出噪音、高纹波抑制比、低压差和出色的瞬间响应能力，输出稳定性高、成本低，适用于多种移动电子设备。且CE功能允许调节器的输出被关闭，当系统切换至其他模式后，MCU的E0引脚可将该位进行清零设置，关闭CE，降低系统的功耗。具体如图8所示。

  AU6860C芯片本身内置LDO(低压差线性稳压器)，支持正常工作电压范围为3.35～5.5V。且当LDO输入端输入电压为5V时，LDO最大输出电流仅为150mA，功耗相对很低。AU6 860C提供分频模式，内部MCU能够更好的降低工作频率，分频工作模式下，结合关闭不使用的功能模块，可以轻松又有效地降低系统功耗和EMI，同时人机接口的功能(如按键、显示)仍然正常工作。在进入POWERDOWN模式后，RTC不工作，保持NVM数据存储记忆，存储断点播放信息，芯片电源输入端消耗的电流10A。

  MCU的DAC_L和DAC_R分别外接两个电容对DAC内部电路提供参考电压，两个电容应尽可能靠近MCU，并使用模拟地包裹两根音频信号线，以避免音频模拟信号受到外围信号干扰，如图9所示。

  本设计采用的功放为HT6871，如图10所示，此款功放内部集成免滤波器数字调制技术，可直接驱动扬声器，并最大限度减小脉冲输出信号的失线内置的关断功能使待机电流最小化，还集成了输出端过流保护、片内过温保护和电源欠压异常保护等功能，输出无需滤波网络，仅需要极少的外部元器件，在节省系统空间的同时也降低了成本，是便携式应用的不二选择。

  在本设计中，通过MCU对蓝牙模块的芯片中的state引脚、电源引脚、多功能引脚以及按键控制引脚的对应连接，实现对蓝牙的控制。支持带有蓝牙功能的各种移动终端，手机、电脑等轻松无线m，且兼容性好，拥有非常良好的稳定性，其原理图如图11所示。

  蓝牙模块的引入大幅度提升了音箱的实用性与多样性。首先，其优化了用户的体验快感。当音箱切换到蓝牙模式时，会自动回连手机，建立连接后，便可播放手机中的音乐，并实现小范围的遥控式双向操作。其次，引入蓝牙模块的音箱可进行蓝牙通话。在如今蓝牙已确定进入了语音时代的大环境下，拥有蓝牙模块的音箱能轻松实现回拨电话、接听电话、拒接电话等一系列的功能，可即时通话。使用者在开车时可通话，保证驾驶员在驾驶过程中的行驶安伞，方便快捷。

  本设计在拥有卡的控制播放、USB声卡/读卡器播放、收音机、LINEIN等功能的基础上，全面实现了多功能音箱的多媒体读取和播放，具有断电记忆等功能，同时还搭载了蓝牙模块，具有蓝牙耳机的功能，可通过蓝牙播放歌曲、建立通信。低EMI，有效提升了FM等无线设备的接收效果，增加了产品的抗干扰的能力。低功耗在节能环保的同时，增加了电池的续航时间，提高了产品的竞争力。

  正常情况下，本系统运行稳定、可靠，系统切实可行，且简单易操作、使用便捷，具有一定的应用推广价值，并可借鉴应用在其它嵌入式系统软件开发及推广中。

  同时，此设计受限于AU6860C的OTP存储空间，需在软件编写中尽量优化代码，减小代码空间，也因此所有模块不能同时连接运行。所以应综合考虑系统资源及其经济实用性，合理制定蓝牙音箱设计的具体方案。