一种在蜂窝电话和Smart Phone平台上 添加蓝牙功能的设备和方法 【技术领域】
本发明涉及无线通信领域中的蓝牙技术，具体地涉及增加蓝牙通信功能的方法。背景技术
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，旨在建立微功耗、低成本、短距离、小型化的无线连接，是为无线和静态通信环境提供带保护的特殊连接的短程无线电技术。蓝牙技术在工业、农业、公共事业领域，尤其是在消费类电子领域有着广阔的发展前景。蜂窝电话和Smart Phone越来越多地将蓝牙作为必须的装备。
现有的蓝牙蜂窝电话和Smart Phone，多采用外置的蓝牙基带处理机，该处理机与主处理机之间为通用异步收发(UART)格式的传输层接口，采用蓝牙规范定义的主机控制接口(HCI)协议进行信息交互。该方案的特点是，主处理机负责执行蓝牙协议栈和应用框架(Profile)，蓝牙基带处理机完成蓝牙基带处理、射频收发等蓝牙规范定义的较低层功能。
采用上述方法给蜂窝电话和Smart Phone添加蓝牙功能，需要在主处理机上实现蓝牙协议栈和Profile。对于一般地技术人员，在短时间内全面掌握蓝牙技术，从而开发出具有蓝牙功能的产品具有相当大的难度；即使不自己开发、直接采用第三方商用的蓝牙协议栈和Profile，要达到在主处理机平台上和已有GSM/GPRS或CDMA应用协同工作的目的也很不容易。这种现象普遍存在，影响了蓝牙技术的推广。发明内容
本发明的目的在于克服上述的缺陷，提供一种在已有蜂窝电话和Smart Phone平台上添加蓝牙功能的设备和方法。借助该方法，应用工程师可以在不熟悉蓝牙技术的情况下，较快地在已有蜂窝电话和Smart Phone平台上实现满足蓝牙规范的应用。
本发明的一种在已有蜂窝电话和Smart Phone平台上添加蓝牙功能的设备和方法是通过如下的技术方案实现的，所述的设备包括：
人机界面单元，用于人机交互，该人机界面单元与主处理机连接；
GSM/GPRS模块，用于实现GSM/SPRS或CDMA基带的编解码、话音编码，该GSM/GPRS模块包括主处理机，主处理机内置DSP、微控制器、SRAM和闪存等单元；射频模块完成射频的发送和接收相关功能；电源管理模块，用于对设备电源的管理；
蓝牙模块，包括基带处理机和无线收发装置，用于实现对链路管理器、基带控制器、无线收发器和链路管理协议功能模块的控制；
基带处理机同时集成了蓝牙协议栈和多种Profile，通过UART接口与主处理机相连，该基带处理机能够实现对蓝牙服务发现协议(SDP)、串口仿真协议(RFCOMM)、电话控制协议(TCS)、逻辑链接控制和适配协议(L2CAP)及HCI驱动器功能模块的控制，实现包括通用访问应用框架(GAP)、人机设备应用框架(HID)、服务发现应用框架(SDAP)、无绳电话应用框架(CTP)、内部电话应用框架(ICP)、车载免提电话应用框架(HFP)、耳机网关应用框架(HSP/AG)、串口应用框架(SPP)、对象推应用框架(OPP)在内的多种框架(Profile)；
天线，用于对无线信号的接收和发送，并与蓝牙无线收发装置连接。
编码解码器(CODEC)，其一端通过脉冲编码调制(PCM)接口与蓝牙模块相连，将蓝牙模块侧的数字话音信号转换成模拟信号，另一端通过模拟信号接口与GSM/GPRS模块相连，将GSM/GPRS模块侧的模拟信号转换成数字信号。
其它外围设备，包括SIM卡接口电路、受话器/扬声器等，用于传统蜂窝电话、Smart Phone需要的功能。
所述的人机界面单元是按钮、发光二极管、键盘、液晶显示屏或是其它可用的装置。
所述的方法包括：
(a)已有蜂窝电话和Smart Phone的硬件结构不作大的改变，只需增加蓝牙模块和CODEC电路；
(b)在蓝牙基带处理机中集成了蓝牙协议栈和多种Profile；
(c)蜂窝电话和Smart Phone的主处理机和蓝牙基带处理机之间采用UART格式的传输层接口；
(d)蜂窝电话和Smart Phone的主处理机和蓝牙基带控制器之间信息交互不采用蓝牙标准的HCI协议，而采用自定义的简单消息。
采用本发明的方法，使开发人员只需了解如何使用采用自定义的简单消息与蓝牙基带处理机进行信息交互，就可以设计出符合规范的蓝牙产品，不必了解蓝牙协议栈以及Profile的技术细节，降低了产品的设计成本，提高了产品的可靠性，并且使产品能够迅速进入市场。
通过借助附图详细描述本发明的优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点。其中：附图说明
图1是蓝牙基带处理机的硬件结构图；
图2是常规蓝牙基带处理机的功能框图；
图3是根据本发明采用的蓝牙基带处理机的功能框图；
图4是根据本发明实现的蓝牙GSM/GPRS蜂窝电话的硬件结构图；
图5解释根据本发明实现的蓝牙蜂窝电话中主处理机和蓝牙基带处理机进行信息交互的方式。具体实施方案
图1是蓝牙基带处理机的硬件结构图。如图1所示，蓝牙基带处理机300由多个硬件单元构成。其中，微处理机360是芯片的核心，是控制软件的执行平台。控制软件的程序和数据分别存放在ROM 390和SRAM 380中。蓝牙基带处理机的各种对外接口分别由相关的硬件单元管理。基带控制逻辑370完成基带控制中可由逻辑电路实现的功能，与外部的射频芯片相连。射频芯片也可以内置于蓝牙基带处理机中。UART 310支持UART格式的传输接口。USB 320支持通用串行总线(USB)格式的传输接口。UART 310和USB 320通常用于与外部处理机通信，传送符合蓝牙规范的HCI命令和数据。GPIO 330用于与外部的硬件进行交互。音频CODEC 340采用脉冲编码调制(PCM)的格式，是蓝牙基带处理机进行语音信号收发的通路。外部存储器接口用于存储器的扩充，包含数据线、地址线、片选信号等。
图2是常规蓝牙基带处理机的功能框图，基于图1所示的硬件(含有内置射频芯片)。其中，链路管理器240负责接收上层模块发送的命令和数据，并将结果返还给上层。链路管理器240通过基带控制器220和射频模块210完成相应的功能。链路管理协议230用于不同蓝牙设备链路管理器之间的相互通信。基带控制器220根据链路管理器240的命令操作。射频模块210根据标准的规格无线地发送和接收信息。可以看出，蓝牙基带处理机本身不能构成独立的产品，必须与外部处理机相连，在外部处理机上执行蓝牙应用程序。
图3是根据本发明采用的蓝牙基带处理机的功能框图。基于图1所示的硬件。其中，射频模块450、基带控制器460、链路管理器470、链路管理协议440、与图2相应模块的功能一致。SDP(服务发现协议)440、TCS(电话控制协议)480和RFCOMM(串口仿真协议)490是各种蓝牙协议。标准通信协议L2CAP(逻辑链接控制和适配协议)430多路复用上层的各种协议。蓝牙应用程序410包括了GAP(通用访问应用框架)417、HID(人机设备应用框架)418、SDAP(服务发现应用框架)416、CTP(无绳电话应用框架)415、ICP(内部电话应用框架)414、HFP(车载免提电话应用框架)413、HS/AG(耳机网关应用框架)412、SPP(串口应用框架)411、OPP(对象推应用框架)419等。在其它可能的实施中，蓝牙基带处理机装入的应用程序可能是本图蓝牙应用程序410的一个子集。传输层接口419用于与主处理机进行通信，解释和处理主处理机发来的命令和数据，并将蓝牙基带处理机的状态和相关数据发送至主处理机。
图4是根据本发明实现的蓝牙GSM/GPRS蜂窝电话的硬件结构图。其中，人机界面单元510，用于人机交互，与主处理机连接；GSM/GPRS模块520，包括主处理机521、射频522和电源管理523。主处理机521内置DSP、微控制器、SRAM和闪存等单元，主要功能为GSM/SPRS基带的编解码、声音语音编码等；此外，GSM/GPRS的应用程序也以此为执行平台。射频模块522完成射频的发送和接收相关功能。电源管理523负责各种省电模式的控制。蓝牙模块550包括基带处理机551和无线收发装置552，能够实现对链路管理器、基带控制器、无线收发器和链路管理协议功能模块的控制。基带处理机551同时集成了蓝牙协议栈和多种Profile(参照图3)，通过UART接口与主处理机521相连。天线560用于对无线信号的接收和发送，并与蓝牙无线收发装置连接；编码解码器(CODEC)540，一端通过脉冲编码调制(PCM)接口与蓝牙模块550相连，将蓝牙模块侧的数字话音信号转换成模拟信号；另一端通过模拟信号接口与GSM/GPRS模块520相连，将GSM/GPRS模块侧的模拟信号转换成数字信号。其它外围设备530，包括SIM卡接口电路、受话器/扬声器等，用于传统蜂窝电话、Smart Phone需要的功能。
图5解释根据本发明实现的蓝牙蜂窝电话中主处理机和蓝牙基带处理机进行信息交互的方式。首先，主处理机向蓝牙基带处理机发送命令，进行初始化配置(S100)。命令可采用AT命令的格式。如，用“ATBTCONF n0n1n2”设置一条纪录，其中，n0为以16进制表示的记录类型；n1为以16进制表示的记录长度；n2为16进制表示的纪录内容。蓝牙基带处理机在收到该命令后，进行配置操作，成功后返回“OK”，否则，返回“ERROR”。接着，实现具体的功能。这里以该蜂窝电话需要与指定的某个蓝牙耳机进行配对(Pairing)为例(S110)。主处理机向蓝牙基带处理机发送命令，要求进入等待配对状态(S120)。如：“ATBTWAITn0n1”。其中，n0为允许与之配对设备的类型，用一个数字字符表示，0为所有设备；1为耳机；2为计算机；等等。n1为此次配对所需要的个人信息码(PIN)。等待配对的时间可以用另外一个AT命令“ATBTSET”来加以设定。蓝牙基带处理机的响应是，配对成功后，返回耳机的名字和一个索引号(S140，S130)。该索引号可用于日后获取该耳机的相关信息。主处理机得到该响应后，即可经人机界面通知用户结果(S140)。
如上所述，由于与蓝牙相关的应用都集成到了蓝牙基带处理机中，主处理机的工作被极大地简化了。对于一般的技术人员，可以在短时间内掌握蓝牙基带处理机的接口规则，从而可以较迅速地开发出具有蓝牙功能的产品。
虽然本发明是参考其优选实施例示出和描述的，但本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离附属的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节的各种改变。