第一節(jié) 產品技術發(fā)展現狀

1、藍牙目前暫時共有四個版本：V1.1/1.2/2.0/2.1。

2、以通訊距離來在不同版本可再分為 Class A(1)/Class B(2)。

3、版本的區(qū)別

1.1：為最早期版本，傳輸率約在748~810kb/s，因是早期設計，容易受到同頻率之產品所干擾下影響通訊質量。

1.2：同樣是只有748~810kb/s的傳輸率，但在加上了(改善Software)抗干擾跳頻功能。(太深入之技術理論不再詳述!)。

4、通訊距離版本

1)Class A 是用在大功率/遠距離的藍芽產品上，但因成本高和耗電量大，不適合作個人通訊產品之用(手機/藍牙耳機/藍牙 Dongle 等等)，故多用在部份商業(yè)特殊用途上，通訊距離大約在 80~100M 距離之間。

2)Class B 是目前最流行的制式，通訊距離大約在 8~30M 之間，視乎產品的設計而定，多用于手機內/藍牙耳機/藍牙 Dongle 的個人通訊產品上，耗電量和體積較細，方便攜帶。

5、無論1.1/1.2版本的藍牙產品，本身基本是可以支持Stereo音效的傳輸要求，但只能夠作（單工）方式工作，加上音帶頻率響應不太足夠，并未算是最好之Stereo傳輸工具。

6、版本2.0是1.2的改良提升版，傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s，可以有（雙工）的工作方式。即一面作語音通訊，同時亦可以傳輸檔案/高質素圖片，臺灣有部份藍牙Dongle已經有在市面發(fā)售，但在手機內有支持藍牙2.0版本則是很少。藍牙耳機能夠真正使用的亦不多。

第二節(jié) 產品工藝特點或流程

藍牙耳機由于使用方便，目前市場需求量很大，特別是在法律上嚴厲禁止駕車時使用手機的國家。由于藍牙耳機真正獨立于電話，因此手機用戶可享受多家不同廠商提供的諸如內置相機與PDA功能等最新手機功能而不必每次都更換耳機。

巨大的市場需求推動最終用戶市場呈多樣化。目前耳機市場已劃分成低端、中端和高端三種，這使藍牙耳機提供商能夠選擇自己的目標市場，以便既能提供更多使自己產品不同于競爭產品的特性，也可選擇向低端、低成本以及大批量的市場進軍。

便于使用、成本低廉的低端單聲道耳機目前仍非常流行，這些耳機亦可與新手機進行捆綁銷售。中檔耳機對那些具有豐富藍牙使用經驗的老手更具吸引力，他們通常想要更多功能，比如消噪、LCD屏幕、來電震動及語音識別等。針對這種應用的耳機本身更像一部迷你電話。對品牌耳機廠商來說，聲音質量與話音清晰度非常重要。為提高聲音質量，中檔耳機芯片目前已擁有片上DSP以便運行回音消除和噪音抑制軟件，如清晰語音捕捉(cVc, Clear Voice Capture)軟件等。

隨著廠商推出專為女性設計的耳機，耳機市場進一步細分。這些耳機被設計成適合長頭發(fā)和戴太陽鏡的女性使用，它們更像首飾，可戴在脖子上或者像胸針一樣佩戴。這些產品可能具有需小心戴入耳中的小耳件，這些耳件能夠在每次通話后取下來，要優(yōu)于傳統(tǒng)設計。

這些新型耳機產品正推動更多的器件級集成，同時還需要一些額外特性，例如用于通過回音消除與噪音抑制改善聲音質量的DSP、片上電池充電電路以及開關式電源。

1、設計挑戰(zhàn)

今天的藍牙耳機設計工程師面臨著許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)不僅包括最終產品的尺寸與重量，還包括功耗、聲音質量及互操作性等其它問題，此外還面臨上市時間、總體成本及最終的“藍牙認證機構(BQB)”測試等其它壓力。甚至除了所有這些需要考慮的因素外，耳機本身不僅要功能強大，而且還必須以實用、方便使用以及優(yōu)美的外觀設計來吸引廣大用戶。因此，在設計一款藍牙耳機時，需要考慮藍牙芯片、藍牙協議棧與耳機配置軟件、軟硬件開發(fā)套件、參考設計、互操作性測試和本地技術等多種因素。

2、藍牙芯片

藍牙芯片本身只是耳機里眾多元件中的一個，在考慮何種芯片最適合耳機設計時，有以下幾個因素需要仔細考慮，即成本、尺寸、特性集成與功耗。

除無線電校準外，藍牙標準要求每個器件都分配有一個稱為藍牙地址的唯一識別碼，該地址是用模塊專用PS Key來設置的。

模塊專用PS Key用于配置每個模塊的專用參數，這些參數主要針對模塊的無線電性能。藍牙公司將提供推薦的測試計劃以及測試軟件，并對藍牙耳機生產測試系統(tǒng)的建立提供支持。

人機界面(HMI)配置關鍵碼在開發(fā)過程中(當定義耳機用戶界面時)設置一次，并隨后被編程到每一個耳機中。

單聲道藍牙耳機的原理框圖

3、藍牙軟件

藍牙的底層硬件與固件基本上由藍牙規(guī)范確定，并且在手機、計算機鍵盤和鼠標等目標終端應用中它們都非常相似，不同供應商之間的主要差別在于其互操作性測試的水平和范圍。雖然前面描述了諸如電池充電電路和SMPSU等針對耳機的一些器件級特性，但是許多耳機專用特性都是用軟件來編寫及定義的。

耳機芯片通常有兩種：一種是基于閃存的芯片，它適用于小批量生產或者試產，其耳機軟件存儲在閃存中；另一種芯片則基于ROM，耳機軟件存儲在片上ROM里，而用戶可配置關鍵碼則存儲在片外的EEPROM中。因此，在基于ROM的芯片中，耳機特性是在上電時從EEPROM加載到藍牙器件中，而基于閃存的芯片則擁有能對軟件進行升級以適應新手機的優(yōu)勢。但如今，由于有了廣泛的互操作性測試，已不再需要在大批量生產中局限于采用基于閃存的芯片。目前大多數針對大批量應用的設計都已轉向基于ROM以降低成本，并通過允許使用EEPROM存儲代碼來減少風險。

藍牙協議棧及耳機配置文件存儲在只讀存儲器(ROM)中，包含在耳機軟件中。稱為“永久存儲關鍵碼(PS Key)”的模塊專用的芯片參考參數用來設置信息，PS Key則存儲在外部的小型可重寫存儲器(EEPROM)中。

藍牙耳機軟件架構

除無線電校準外，藍牙標準要求每個器件都分配有一個稱為藍牙地址的唯一識別碼，該地址是用模塊專用PS Key來設置的。

模塊專用PS Key用于配置每個模塊的專用參數，這些參數主要針對模塊的無線電性能。藍牙公司將提供推薦的測試計劃以及測試軟件，并對藍牙耳機生產測試系統(tǒng)的建立提供支持。

人機界面(HMI)配置關鍵碼在開發(fā)過程中(當定義耳機用戶界面時)設置一次，并隨后被編程到每一個耳機中。

4、軟硬件開發(fā)系統(tǒng)

隨著當今市場上的芯片變得越來越復雜，芯片制造商將提供高質量的開發(fā)系統(tǒng)來盡量減少新產品的上市時間。典型的硬件開發(fā)系統(tǒng)將包括一塊帶有預加載到藍牙器件里的耳機軟件、經過很好設計的全功能應用設計開發(fā)板，還應包括更改PS Key值所需的合適軟件、應用指南、數據資料及用戶設置指南。對于大多數藍牙耳機設計來說，最好能有一個現成的耳機解決方案，并允許在PS Key中有足夠的用戶配置以滿足最終用戶要求。這種方法非常適用于快速推出一種經過充分互操作性測試且風險相對較小的耳機產品。

但是為了更改深度嵌入的功能，必須使用軟件開發(fā)套件(SDK)，如CSR BlueLab SDK，這些SDK可使耳機定制化達到最高水平。

5、參考設計

藍牙天線與射頻設計仍是整個藍牙耳機設計中最復雜的部分，且需經過批準方能進行。一個好的參考設計價值非常高，因為它定義了可用來確保任何板上器件都不會引起干擾或EMI問題的實際PCB布局布線。藍牙器件廠商應能提供進行參考設計及其制作所需的一切，包括材料價格全部已知的BOM、設計原理圖以及PCB布局布線的菲林文件，以保證最終設計一次就能獲得成功。

6、互操作性

互操作性是設計任何一種藍牙產品時的首要考慮因素。CSR公司位于劍橋的實驗室專門進行互操作性測試，以確?；贑SR公司藍牙芯片的設計能夠與所有現有的及新型藍牙產品實現互操作。廣泛的測試使CSR產品與眾不同，并有助于生產可靠以及容易使用的藍牙耳機產品。廣泛的互操作性測試還能確保獲得非常愉悅并立竿見影的最終用戶體驗，這種一流的最終用戶體驗能減少需占用資源的最終用戶技術支持。

藍牙耳機的設計不僅僅與芯片有關，還與無線芯片廠商(如CSR)提供的總體解決方案有關，需要對從板布局布線、軟件、合適芯片的選擇到參考設計、產品開發(fā)以及生產測試(包括互操作性測試)的整個端到端設計過程進行仔細考慮。此外，高質量的本地技術支持對于確保終端產品的成功以及客戶滿意度也非常重要。

整體藍牙耳機解決方案組成框圖

第三節(jié) 國內外技術未來發(fā)展趨勢 分析

目前應用最為廣泛的是Bluetooth2.0+EDR標準，該標準在2004年已經推出，支持Bluetooth2.0+EDR標準的產品也于2006年大量出現。雖然Bluetooth 2.0+EDR標準在技術上作了大量的改進，但從1.X標準延續(xù)下來的配置流程復雜和設備功耗較大的問題依然存在。

為了改善藍牙技術目前存在的問題，藍牙SIG組織（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的藍牙技術。

1、改善裝置配對流程

由于有許多使用者在進行硬件之間的藍牙配對時，會遭遇到許多問題，不管是單次配對，或者是永久配對，在配對的過程與必要操作過于繁雜，以往在連接過程中，需要利用個人識別碼來確保連接的安全性，而改進過后的連接方式則是會自動使用數字密碼來進行配對與連接，舉例來說，只要在手機選項中選擇連接特定裝置，在確定之后，手機會自動列出目前環(huán)境中可使用的設備，并且自動進行連結。

而短距離的配對方面，也具備了在兩個支持藍牙的手機之間互相進行配對與通訊傳輸的NFC（Near Field CoMMunication）機制。NFC是短距離的無線RFID技術，在針對1~2公尺的短距離聯機應用上，以電磁波為基礎，取代傳統(tǒng)無線電傳輸。由于NFC機制掌控了配對的起始偵測，當范圍內的2臺裝置要進行配對傳輸時，只要簡單的在手機屏幕上點選是否接受聯機即可。不過要應用NFC功能，系統(tǒng)必須要內建NFC芯片或者是具備相關硬件功能。

2、更佳的省電效果

藍牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能，透過設定在2個裝置之間互相確認訊號的發(fā)送間隔來達到節(jié)省功耗的目的。一般來說，當2個進行連結的藍牙裝置進入待機狀態(tài)之后，藍牙裝置之間仍需要透過相互的呼叫來確定彼此是否仍在聯機狀態(tài)，當然，也因為這樣，藍牙芯片就必須隨時保持在工作狀態(tài)，即使手機的其它組件都已經進入休眠模式。為了改善了這樣這樣的狀況，藍牙2.1將裝置之間相互確認的訊號發(fā)送時間間隔從舊版的0.1秒延長到0.5秒左右，如此可以讓藍牙芯片的工作負載大幅降低，也可讓藍牙可以有更多的時間可以徹底休眠。根據官方的報告，采用此技術之后，藍牙裝置在開啟藍牙聯機之后的待機時間可以有效延長5倍以上。

3、藍牙技術未來的新版本

1）UWB超寬帶版本：整合了UWB技術的新版藍牙將使用戶能夠對大量數據同速進行和傳輸，并使便攜式設備能夠實現更多先進的視頻和音頻應用。在藍牙技術規(guī)范下，UWB技術在10米的有效范圍內速率可達到480Mbps，超過了許多應用中最高要求的200Mbps，將MP3播放器或高畫質數碼相機的同速進行即是此技術的應用實例。

2）Wibree超低功耗版本：由諾基亞開發(fā)的極低耗電量無線技術Wibree的組織Wibree論壇，并入了藍牙技術聯盟。藍牙技術整合Wibree技術規(guī)格的新技術規(guī)格在2008年上半年發(fā)布。

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