摘要 蓝牙技术广泛应用于局域网络中各类数据及语音设备的无线传输。根据蓝牙耳机的协议栈原理描述蓝牙无线耳机的硬件电路设计和软件设计的实现过程；详细说明其系统内部传输音频数据的I2S总线的接口原理、读写时序和控制函数；按照蓝牙耳机应用规范中各层数据处理要求，给出嵌入式实时操作系统VxWorks在蓝牙芯片ZV4301上的部分程序移植，最后通过协议模型讲述语音网关与蓝牙耳机进行语音传输的具体过程。
关键词 蓝牙 耳机 I2S总线 VxWorks

蓝牙耳机是一种无线语音传输技术，是基于耳机在无线技术方面的延伸。它是相配于蓝牙技术而进入多媒体个人区域网络的。随着蓝牙技术的日趋完善和蓝牙产品市场占有率逐渐提升，蓝牙耳机在技术上也将不断得到改进，使之成为个人多媒体区域网络的主要配套产品。蓝牙耳机的应用范围除了手机以外，PDA、无绳电话应用、汽车免提工具、电话终端等，也是蓝牙耳机发挥技术优势的应用领域。本文设计的蓝牙耳机支持蓝牙规范1．2版本，传输距离达10 m，传输速率达723．2 kb／s，并且具有低功耗和(几乎)无辐射等技术优点和优势。

1 蓝牙技术
蓝牙作为一种低成本、短距离的无线连接技术标准，是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba五家公司共同倡导的一种全球无线技术标准，是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范。它以低成本的短距离无线连接为基础，为固定设备与移动设备通信环境建立一个特别连接。其实质是建立通用的无线空中接口及其控制软件的公开标准，实现设备问的电缆替代。

蓝牙技术规范包括协议和应用规范两个部分。协议定义了各功能元素各自的工作方式，整个蓝牙协议体系结构分为4层，即核心协议层、线缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其他协议层；应用规范则阐述了为了实现一个特定的应用模型，各层协议间的运转协同机制。较典型的应用规范有拨号网络、耳机(headset)、局域网访问和文件传输等。蓝牙耳机的协议栈原理如图1所示。

2 硬件设计
硬件电路信号处理与控制部分采用Zeevo公司的基于ARM7的音频处理器ZV4301。ZV4301处理器是在一个单芯片收发器上加入一个集成RF、数字信号处理、通信处理和运算及控制处理功能的48 MHz APM7微处理器，片外扩展闪存，以实现需要技术和高度最佳化的音频处理。

编解码芯片采用飞利浦公司的UDAl380音频芯片。UDAl380是一颗专为便携式产品所设计的单芯片立体声音频编解码器，可以提供立即可用的先进音频功能。这颗音频编解码器具有24位数据路径、多重时钟支持、DC偏移消除、支持多重数据格式以及数字静音检测等集成功能。本设计中，UDAl380利用与微控器接口作音控处理．并利用L3接口来控制音量。

3 I2S总线
本设计在硬件电路上使用基于I2S总线的音频系统体系结构。I2S(Inter-IC Sound bus)是飞利浦公司提出的串行数字音频总线协议。

I2S总线只处理声音数据，其他信号(如控制信号)必须单独传输。为了使芯片的引脚尽可能少，I2S只使用了三根串行总线。这三根线分别是：提供分时复用功能的数据线(SD)、字段选择线(声道选择WS)、时钟信号线(SCK)。

此设计中采用电源统一供电，ZV4301作为主设备，UDAl380作为从设备。ZV4301使用3个通用I／O口来模拟I2S总线。其读写I2S总线的数据主要包括以下几个函数；
word_selection()； ／／字选择函数
serial_clock()； ／／时钟信号函数
serial_data()； ／／ 串行数据函数
shift_register()； ／／寄存器移位函数

4 软件设计
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统。良好的持续发展能力、支持多种硬件环境、高性能的内核以及友好的用户开发环境，使之成为所有独立于处理器实时系统中最具特色的操作系统。

在该设计中，软件协议全部下载到蓝牙设备内核处理器的外置闪存中，操作通过人机接口控制。基于VxWorks的软件编写工作主要包括：BSP包的改动、程序的编写和操作系统的裁减。由于VxWorks的高度灵活性，可以很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发，来满足系统的实际应用需要。BSP包的改动指根据目标硬件实际配置修改系统的配置参数宏(MAC-RO)，主要修改config．h、makefile．h、bspname．h文件。

程序编写函数主要包括以下7个。
(1)系统引导函数
VxWorks操作系统在一些板级系统初始化后自动执行tUsrRoot()函数，以完成初始化。
tUsrRoot()
…… ／／必要初始