[管理学]蓝牙高级音频应用系统的研究与实现.doc

国防科学技术大学硕士学位论文嵌入式蓝牙高级音频应用系统的研究与实现姓名：芮亚楠申请学位级别：硕士专业：计算机科学与技术指导教师：苏金树20050901国防科产技术人学研究生院I：平lt颀十学位论文摘要蓝牙技术是一种用于短距离无线通信的开放性全球规范。蓝牙技术的特点主 要有：低成本、低功耗、抗干扰性强、良好的兼容性和互通性。遵循蓝牙规范的 设备之间能够非常方便的建立数据和语音连接。蓝牙技术越来越多地被要求应用 于便携式终端产品上，如蓝牙耳机、蓝牙遥控器、蓝牙车载免提等设备，这为嵌 入式的蓝牙应用方案提供了广阔的应用前景。随着蓝牙产品的不断普及，消费者 对于蓝牙产品的功能也提出了更高的要求。比如在蓝牙音频应用领域，人们在蓝 牙免提应用中要求通话设备可以提供更好的语音质量，并且要求蓝牙产品具有传 输高质量的立体声音频流的功能。根据蓝牙技术的发展方向，本文提出了嵌入式蓝牙高级音频应用系统 (BluetoothbaSed AdvaIlced Audio System，简称BAAS)的解决方案。此方案包含 了立体声音频传输，无线遥控和免提通话三大功能，并利用回声消除技术避免了 传统车载免提应用的回声干扰大、音频质量差等缺点，具有领先的技术优势。本文首先根据目标产品的定位定义了BAAS系统的应用模型，并设计了基于 CSR公司的Bluccore3Multimedia芯片的系统硬件逻辑电路。通过对于蓝牙音频应 用所涉及的核心协议和应用框架规范的研究，本文设计并实现了符合应用框架规 范要求的蓝牙音频应用软件。然后本文研究并实现了一种基于DSP的回声消除的 算法，并实际调协参数使声效达到优化值。最后本文依照蓝牙射频规范设计了产 品的射频测试方案，测量了产品的射频特性和功耗值。实践表明：BAAS解决方案 具有领先的技术优势和广阔的应用前景。关键词：蓝牙，嵌入式，免提，音频流传输，音视频遥控，回声消除，射频测试第i页国防科学技术人学研究生院】：羊!硕十学俯沦文ABSTRACTThe Bluetooth technology ls a worldwlde open standard for shon-haul wireIess communicationIt of亿rs the following features：low cost，Iow po、ver consumption， strong aIlti-jamming perfonnance，good compatibility a11d imeroperabilityIt couId be used for easiIy establishing the data and the audio links between me di靠erem devices which comply谢th the Bluetooth speciflcationBluetooth techn0109y is increasingly applied in ponable products，such as the Bluetooth headset，the remote contmller，the handfree kit in the car，which ensures the promising development of the embedded Bluetooth印plicationAlong with the Bluetooth product becomes more and morepopular，the consumer demaIlds for more胁ctionsFor example，in the BIuetooth audioapplication，people desire tlle stereo audio stre锄distributionIn this thesis，we proVide a solution of the embedded BluetootIl_based Advanced Audio Syst锄一BAAS for tlle廿end of Bluetootll technologynle BAAS Sol砸on includes mally functions including me Stereo stre锄distribution，t11e audi“video remote con们l a11d the hand一疗ee for t11e cal】When the product js in the hand一疔ee mode，it usesthe echo canceIlation tcchnology to aVoid the echos inteerence and provides a good voice qualityIn t11is paper、e presem me BASS solution as follows：At first，this thesis defmesa11 application model by the products features，and designs the hardware circuit according to the CSRs BlueCore3一Multimedia BIuetooth chipW色construct the soRware emity which is in accord with the Bluetooth specification through tlle research of the Bluetooth pronle，At last，the t11esis designs the RF test solution according to the Bluetoom Radio Specification，and meaSurcs the products RF parameter afld power consumptionThe result indicatesthat tIle BASSsolution has the techIlical predominanceThere is no doubt that the BAAS will haVe a fh-ranging application in the 6ltL】re!Key Words：Bluet00th，Embedded，Hand-free，RF testEcho canceatio Audio、，ideo remote cotr01Audio sneamsdistribution第ii页国防科技术人节研究生院f群硕十学俺论文图目录图21蓝牙协议堆栈模型4 图22蓝牙服务发现机制6 图2_3 HFP的协议模型7 图24A2DP的协议模型一8图25AVDTP层与上下层间的关系9图26AVRCP的协议模型10 图31BAAS的系统组成一11 图41Bc3一M芯片组成原理一13图42信源端硬件组成原理14图43充电及电源状态指示电路15 图44信宿端硬件组成原理16 图45音频供电电路原理图一16图51耳机软件状态转换图18图52适配器软件状态转换图19 图5-3 免提应用的通信流程20 图54进行免提操作的AT指令过程图55免提软件实体的状态转换 图5 6音频流的建立连接过程 图57音频流的启动传输过程扒uM 图58音频流的释放过程 图59音频流传输软件实体的状态转换 图510蓝牙遥控应用的通信流程 图61回声消除原理图62自适应滤波器原理 图6|3 DsP自适应滤波的计算流程 图64 回声消除应用的程序流程 图71 输出功率测试示意图 图72频载偏移测试示意图一 图73 分组灵敏度测试示意图图74调制指数测试示意图M巧拍如弛驺弘弘”第|Il页国防科学技术人学研究生院l。料硕十学位论文第一章绪论11蓝牙技术概况随着社会经济的迅速发展，人们对于能够提供信息服务的移动终端设备与宽 带无线通信网络的需求越来越迫切。近几年，与便携式智能终端以及无线通信相 关的新技术层出不穷，其中短距离无线通信技术更是受到了世界各国工业界与研究机构的广泛关注。 蓝牙技术是一种用于短距离无线通信的开放性全球规范。目前具有代表性的短距离无线通信技术标准主要包括IrDA、IEEE8021 1、Bluetooth、HomeRF、uwB 等标准。在合理利用无线频率这一自然资源的前提下，人们应当针对不同的应用 环境采用不同的无线通信技术，这样才能充分发挥每一种无线通信技术的优势。 与其他的短距离无线通信技术相比，蓝牙的特点主要有【2J：定位在无线通信的最后10米；低成本、低功耗、抗干扰性强；全球统一的、开放的接口标准规范；良好 的产品兼容性和互通性。蓝牙技术规范中定义的协议栈具有多层结构，分别负责实现数据流的过滤和 传输、跳频和数据帧传输、连接的建立和解除，以及链路控制、数据包的拆装、 服务质量和协议复用等功能。整个协议栈的结构比较简单，并且在物理层使用前 向纠错编码及自动重传等机制保证链路的可靠性。遵循蓝牙规范的不同设备之间能够利用无线通信链路取代错综复杂的电缆，非常方便地实现快速、安全、低功耗的数据和话音通信。 蓝牙技术的灵魂就在于它是全球统一的、开放的技术标准，这保证了不同厂商的蓝牙产品之间的互通性。蓝牙技术体系中设计的主要原则包括：尽可能地利 用现有的各种应用协议，保证蓝牙技术与已得到广泛应用的协议的融合性；尽可 能地利用已通过蓝牙验证的软硬件资源，并根据产品的实现方式选择相应的蓝牙 测试规范对产品进行验证，确保产品符合蓝牙技术规范要求。12蓝牙技术应用现状1999年Ericsson联合IBM、Intel、Nokia、3COM、Motomla、Lucent、MicrosoR 和Toshiba几家公司正式成立了蓝牙专业兴趣组织(Bluetooth special Interest Group，简称BsIG)，成为9个蓝牙技术的倡导发起成员。BSIG着眼于全球化的 统一应用，将蓝牙技术标准完全公丌：1999年公布了蓝牙规范10版；2001年公 布了蓝牙规范11版；2003年公布了蓝牙核心规范l-2版；2004年公布了目前最第l页国防科学技术人学研究生院l：程硕f：学俺论文4设计并实现了符合应用框架规范要求的蓝牙音频应用软件。5研究并实现了一种基于DSP的回声消除算法，并按实际应用调协参数使声 效达到优化值。6设计了系统的射频和功耗测试方案，并根据测试结果调整了系统的射频性 能和功耗水平。14论文结构本文共分为七章。 第一章为绪论。介绍了蓝牙技术的特点，分析了蓝牙技术应用的现状，并况明了课题研究的主要内容。 第二章为蓝牙技术规范。主要介绍了蓝牙核心规范中各主要协议的功能与特点，并按照自己的理解对与蓝牙音频应用相关的框架规范进行了分析。 第三章为BAAS系统结构及应用模型设计。主要设计了BAAS系统的应用模型，定义了应用模型中的角色分配，并描述了BAAs系统中各实体的操作过程以 及所具有的功能。第四章为BAAS硬件设计。以系统构成框图的方式分别阐述了蓝牙适配器和立体声耳机的硬件组成原理。第五章为BAAS软件设计。主要论述了如何利用框架规范中定义的通信过程 构造蓝牙音频应用框架的软件实体，并分别阐述了蓝牙免提通话、立体声音频流 传输和音视频遥控软件实体的设计过程。第六章为回声消除的研究与实现。分析了回声消除技术的原理，研究并实现了一种基于DsP的回声消除的算法，最后调协参数使声效达到优化值。第七章为测试及结果分析。阐述了蓝牙射频测试规范，并根据产品特点设计 了相应的测试方案。最后对于产品的射频特性和功耗水平进行了测试与调整。第3页国防科学技术人学研究生院【捌碗十。i：位论文的应用模型和市场需求的不断变化，蓝牙的应用框架也不断的得到扩充。蓝牙应 用框架相当于具体蓝牙技术应用产品的解决方案，它规定了各类蓝牙产品的功能 和应用范围，并给出了相关的蓝牙协议栈结构。蓝牙应用框架指出了如何适当的 使用和配置各层协议，并说明了上层主要功能实体的通信过程。在开发蓝牙应用 产品的过程中，必须严格遵循相应的蓝牙应用框架，以使产品具有良好的兼容性 和互通性。本文将分别对于蓝牙免提应用框架、高级音频分发框架和音视频遥控 框架进行研究，以构建应用层的软件实体。22 1免提应用框架蓝牙免提应用框架(Halld Free Prome，简称HFP)的协议栈结构如图23所 示，它是基于串口框架(Serial Pon Pro矗1e，简称sPP)来定义的【8J。它通过在 RFCOMM层传输AT控制指令来实现手机通话的免提接昕功能。HFP中定义了两 种设备角色音频网关(Audio Gateway，简称AG)和免提设备(Halld Free， 简称HF)。其中AG是指音频输入输出的网关设备，典型的音频网关主要有蓝牙 手机；HF是指可以收发音频并遥控AG的设备，典型的免提设备主要有蓝牙耳机 和蓝牙车载免提设备。-免提应用程序 音频嗣关应用程序T指令控铡蒜+A丁指令经铡层 RFl- SDP-+ SDP簿coMI LL2CP -+L 2IP LPBoseB；nd+BaseBandR2dio-+Rodio卜F 朋 图23HFP的协议模型具体的免提应用过程中，首先AG和HF要基于ACL链路建立起RFCOMM 连接，并通过发送AT命令完成一些基本信息交互，例如HF端需把本地的麦克风 和扬声器的增益值通知AG端，而AG端则需要把本地所支持的服务信息通知 HF。任务完成后，二者之问即相当于建立起一条服务级链路。在服务级链路建成 之后，一旦AG检测到有与远端用户通话的过程，将主动建立与HF端的scO语 音链路连接。语音链路成功连接后，AG即采用cVSD编码格式将通话进行转移至第7页国防科学技术人学研究生院J样硕十学位论文HF端。此时本地用户即可通过HF端的扬声器和麦克风与远端用户进行通话。222高级音频分发应用框架 蓝牙sc0信道的最大64Kbps的数据传输率传输限制了它只能用于一般的语音通信。为了能够实现高级音频应用，BsIG发布了高级音视频分发传输掷议(AvDTP)和高级音频分发框架(Advallced Audio Distmution Pmtocol，简称 A2DP)，其中前者定义了基于L2CAP层使用数据传输率更快的ACL链路实现高 质量立体声音频流传输的机制，后者则描了利用AVDTP进行音频传输的过程。高 级音频分发框架的协议栈结构如图24所示，其中点对点音频分发设备分别称为信 源端(source，sRC)和信宿端(Sink，sNK)例。SRC是指音频流传输的起点， SNK则是指音频流传输的终点。A2DP要求sRC和SNK至少要支持低复杂度子带 编解码(Low compIexity subband Codec，简称SBC)标准。sBC是专门为蓝牙音 频流的传输而设计的，它可以在中等的数据传输率下获得较高的音频质量，并且 具有较低的计算复杂度。-耋瀛端应用程序 信宿i曷应用程序)TP SDP -ISDP DTP LIPL2CpP +L2c4P LhIP-日aseBand8aseBandRadIo_Radi 0S睹(图24A2DP的协议模型具体的音频分发过程中，AvDTP实体通过L2cAP分组进行音频数据流的传 输和信令的交换，相应的L2CAP分组用特定的协议朋艮务复用标识值(ProtocolSeice MuItiplexer，简称PSM)来表明此分组的属性是AvDTPn音频流的传输部分共包含三种分组形式：媒介分组，用于封装音频数据流：校正分组，包含校F数据，可以重建无线传输中丢失的媒介分组；报告分组，包含相关的Qos报告 数据，提供了媒介分组时问校准和分组丢失的信息。AVDTP层中的信令提供了音 频数据流的发现、配置、建立及传输配置功能。图25描述了AvDTP、蓝牙核心协议栈和高层应用程序的相互关系。接口1 是SDP接口，用于高层调用实现服务发现及服务访问功能：AVDTP和高层应用第8页国防科学技术人学研究生院J程硕十学位论文32 BAAS应用模型的功能描述下面将通过介绍BAAS系统中各设备实体的操作与交互过程来对BAAS应用 模型的功能进行描述：1)首先蓝牙立体声耳机要和蓝牙手机进行配对操作，经过安全验证的过程后双方建立起服务级的连接，以确保手机来电时会自动将通话转移到耳机上。2)然后将蓝牙适配器插入便携式播放器并开启，令蓝牙立体声耳机进入可发 现模式，同时令适配器进行指定服务的发现过程，最后蓝牙适配器与立体声耳机 建立起音频流传输和音视频控制的协议层连接。3)一旦连接建立完毕，蓝牙适配器先将播放器输出的模拟音频转化为数字音 频，然后对之进行SBC编码，经由音频流连接传输至立体声耳机；立体声耳机对 收到的音频数据进行SBC解码操作，然后再将之转化为模拟音频，通过本地扬声 器进行音频输出。4)蓝牙立体声耳机中集成了控制器，具有播放暂停、停止、前一曲、后一曲 等功能按键。用户在使用耳机接收音频流数据的同时可以进行遥控操作。耳机把 功能键的按键信息转化为标准AVc数字接口指令并通过蓝牙指令控制层连接传 送至适配器；适配器根据当前状态对于收到的AVC指令通过播放器的线控接口作 出相应的控制操作。5)在使用蓝牙立体声耳机接受音频流收听音乐时，如果耳机检测到与之配对 的蓝牙手机收到外部打来的电话，则自动挂起当前音频流的传输进入到免提通话 的应用模式。待通话结束后，耳机再自动激活音频流传输，继续收听音乐。第12页国防科学技术人学研究生院1程硕十学位论文第四章BAAS硬件设计为实现音频流传输功能，BAAs中的信源端和信宿端均基于CSR公司的 BlueCore3一Multimedia(以下简称Bc3M)芯片来构造系统的硬件逻辑电路。BC3一M 是一个完整的单芯片系统，其硬件组成和底层的协议固件完全符合蓝牙12协议标准，蓝牙12标准中所采用的自适应跳频技术通过统计哪些信道传输时重传的次数较多，避开衰落大的频率信道来确保蓝牙的连接的稳定性，并减少了蓝牙与其它 无线设备之间的干扰。RF州RFOUT图41BC3-M芯片组成原理BC3一M的组成原理如图41所示，芯片内部集成了较为完整的射频单元和一 些标准的外围接口，具有8MFlaSh程序存储空间和32KRAM。芯片内含基带DSP 和16位可编程MCU，以及16位高质量立体声CODEC，具有较强的信号及数据 处理能力，并降低了外围电路的复杂程度。尤其是该芯片内置了具有32MIPS处理 能力的Kalimba DsP进行音频编解码处理工作。对比采用ARM处理器、外置编解 码器或采用软件解码方案的其他蓝牙芯片，Bc3M的DSP架构不仅提高了数据的 处理能力，减小了PCB尺寸，而且极大地降低了设备的功耗。下面将分别说明信 源端和信宿端硬件组成的基本原理。41信源端硬件设计第13页国防科学技术人学研宄生院1样硕十。产化论文T图43充电及电源状态指示电路时钟电路部分，信源端采用16M晶振为射频振荡器和主芯片的内部数字时钟 电路提供参考时钟信号。应注意每种晶振都具有优化的偏移量，从而使射频振荡 器上的相位噪声降至最低。因此在使用晶振时，晶振的偏移量必须单独配罨。此 部分应根据不同厂商的晶振参考电路来设定晶振的匹配电容值，并根据射频检测 中初始化频率漂移的测试结果来调节晶振时钟的偏移参数。按键部分，主要包括电源按键和查询按键。前者用于开关机操作，后者强制 蓝牙适配器进入到查找高级音频服务的模式。音频接口电路部分，信源端主要通过耳机音频接口将便携式播放器左右声道 的模拟音频数据采样至BC3一M主芯片。信源端首先使用本地cODEC对之进行双 路ADC转换，再调用KaIimba DsP对数据音频进行SBC编码，最后通过蓝牙无 线链路转发给信宿端。控制接口电路部分，主要负责产生用于控制播放器操作的电平信号。蓝牙适 配器同时也是音视频遥控应用模式中的目标机，适配器要根据接收到的AVC指令 和当前的状态产生与播放器原有的线控相对应的控制电平信号，并通过线控接口 传至播放器。42信宿端硬件设计作为音频流信宿端的蓝刁：j：体声耳机，其组成原理如图44所示第l 5页国防科学技术人学研究生院l群硕十学位论文图44信佰端硬件组成原理信宿端的电源管理部分和状态指示部分的电路设计原理与信源端基本一致， 对于原理中相似的部分此处不做赘述。不同之处主要在于信宿端加入了独立的音 频供电电路。在耳机应用中对控制噪声的要求非常严格，特别是人耳所能感应到 的20Hz20kHz的频段范围，而且由于蓝牙工作的频段24GHz是一个开放频段， 所以要求音频电路的电源芯片要有很高的抑制噪声能力。我们采用了xC6204B高 速LDo电源芯片，该芯片具有突出的抑制噪声能力(75dBlkHz，70dB10kHz)，可以比常规产品省略1个过滤噪声的旁路电容，有利于成本控制 以及PCB的面积控制。实际的音频供电电路设计如图45所示，由BC3M芯片的 特定输出引脚(PIOll)来驱动音频供电电路的工作。MICPMICN幽45音频供l乜LH路原理幽 第16页四防科学技术人学明究生院l：样硕七学化论文对于按键部分电路而言，除开关机按键外，耳机端软件将根据当前的应用模 式决定按键的实际功能。如果耳机当前还未与蓝牙适配器建立高级音频服务的连 接，处于免提应用的工作模式，此时耳机将把按键信息解释为接听挂断电话，调 节话音音量等的免提控制操作。如果耳机已与适配器建立了蓝牙音视频控制服务 连接，处于高级音频的应用模式，此时耳机将把按键信息解释为暂停播放、停止、 前一首、后一首等对于便携式播放器的遥控操作，并将之转化为标准的AvC数字 接口指令，通过蓝牙无线链路发往作为目标机的蓝牙适配器。时钟电路部分，信宿端采用26M晶振为射频振荡器和主芯片的内部数字时钟提供参考时钟信号。 音频接口电路部分，对于通过蓝牙无线链路收到音频数据流，信宿端首先使用KaIimba DSP对之进行sBC解码操作，再由本地CODEC将解码后的音频数据 变为双声道模拟量予以输出。第17页国防科学技术人学研究生院l：样硕十学位论文第五章BAAS软件设计我们使用CSR的BlueLab SDK软件开发套件来开发蓝牙音频应用的软件实 体，开发套件所编译的嵌入式程序可直接运行于BlueCore芯片内部的16位McU 之上。BlueLab的底层协议栈固件提供了虚拟机(VM)环境，使得我们开发的应用层软件直接运行于VM之上的用户RAM空间中，而蓝牙核心协议栈运行在受保 护的存储空间中。整个底层协议栈固件相当于一个组件，可被上层的应用软件所 调用，而且应用层软件不会干扰底层协议栈的正常运行。BlueLab还提供了丰富的 库资源，提供了对ANSII c的支持以及对于蓝牙协议栈服务、芯片通用Io引脚以 及定时器等实体的配置与访问功能。其中对于协议栈中各通信层服务的访问主要 通过调用相应的库函数来实现。本课题主要设计并实现了BAAS系统中蓝牙立体声耳机和蓝牙立体声适配器的软件实体。系统中的蓝牙手机只需是符合蓝牙规范的标准音频网关设备即可， 其软件的实现不属于本文的研究范畴。蓝牙立体声耳机需要与适配器和蓝牙手机进行交互，并同时参与免提、音频流传输和音视频遥控三种应用模式。耳机软件实体的状态转换如图51所示，图中 状态为耳机工作的主要状态，其中免提、音频流传输和音视频遥控应用中的具体 状态变化情况将在各软件应用模块的设计中予以介绍。幽51耳机软件状态转换蚓第18页国防科学技术人学f究生院I科硕士学位论文蓝牙立体声适配器相对；端信号的语音樱剩灌 晰悔；着，的翟雄寄藕新雕拳封墓涎沤磁淄瑁谢研尚I土|i罐二谚雠灞糯雠豸淄斟新驰 帮帕射H|錾夏m逼翅冥实值氯燮廖氡酣薯硝翻掣引到圣：善；：娑毫霞鲤擘 愎信号进行反j相銮捌趔：叩驱蜒翮鞭蜓鬻塑露臻磊非兰M魏翟技萄戈诓嘭鹰淦怛嚏毽勃班鬻部妾朝所有低于某个 电平阈值的信号，并且用舒适的仿真背景噪声来替代 这些信号。单麦克风解决方 案组件的原理是在回波信号上应用噪声抑制的功能，以使回 声消除器可以更 加准确地确定出回波信号的功率电平。通过消除因噪音附着而导 致的失真，使回声消除器可以准确的识别音频信号的增益水平。这样就显著降低 了回声消除器将 回声信号误认为是有效语音信号的可能性。62自适应滤波算法自适应滤波器以 最小均方(LeaSt Mean square，简称LMs)算法为基础。采 用LMs算法的 自适应滤波器原理如图62所示。在图62中，假设x(k)为k时刻 滤波器存储的输 入序列状态向量X(k)2x(k)，x(k1)，x(k-N)】1(1) 设谢(k)为滤波 器k时刻第i个权值，则与输入向量相对应的自适应滤波器权向量为w(k) =wO(k)，wl(k)，w2(k)，、vN(k)7(2) 在图62 中d(k) 为k时刻参考信号，y(k)为滤波器k时刻的输出在图6_2 中国防科。学技术人学研究生院I。科硕士学位论文程序在匹配模式下首先调用函数进入到Discoverable状态，此时对蓝牙手机进行操 作令其开始查找HFP服务，免提软件实体将根据收到的查询消息对AG作出回复， 并对之发起验证请求。AG收到HF的验证请求，输入相应的PIN码发至HF。免 提软件实体调用函数对PIN码进行验证，并将PIN码确认的消息返回给AG，以结 束匹配的过程。匹配成功后，HF向AG发起建立服务级连接的过程。HF首先通 过查找服务发现记录获得必需的参数，初始化与AG的RFcOMM连接，再与AG 建立服务级的连接。在得到AG返回的确认信息后，免提软件实体则认为已经与 远端AG建立了服务级连接。AppI icatiOn 坪硒HbInjt；a廿0n *节INIT eFH巳油IDi”7袖I-stlrt l“哪G-I唧IRYI岫u廿wi女Req日r PlN eodoIIr惦-pJ旧IdneCt 批ri舶SLC0wv他tco印tH慵。吖黼tSLC CNECT eFTO：_-_rdRIq。nandAT删nd，r90r啊0nSe一啪蔗sHfpsL；nt1neCt 0；t。”mti”sLC-0ISc0NcF_图53免提应刚的通信流程AT命令与响应阶段，此时HF和AG端可通过在RFCOMM层传输蓝牙耳机 应用框架规范中的AT指令以实现蓝牙免提通话的全部功能。如图54所示，比如 蓝牙手机收到来电，则会向耳机发送振铃IuNG指示，耳机即可本地驱动扬声器 进行实际的振铃提示。此时耳机可按下接听按键触发“AT+CKPD=200”指令发往 手机，与之建立SC0通话连接，实现免提接听的功能。在免提通话的过程中AG 还可以通过发送结果码“+VGS”和“+VGM”来控制HF的扬声器及麦克风的增 益值。如果HF通过按键调整了本地音量，也会发送“AT+VGS”和“AT+VGM”第20页国蓑罅弘“苦墓学研究生雾i罐询：i互蛋i疆螽淄髦蒸蓊进仃撂臻箨茹!i刖鬟彰蓍罚勰l!薹I嬲型萋薹l；均可以在薹i藿i盯雾醴聪开湘鲫萋ii默；l霉i讲弓孑备羹醚i撑嚣丽Mj墨l；继蕴蜡鑫软件实体首贬劐篓囊纛；!i囊!萎圃i；蠕般忆婴筝墨毫嚣戳剀ii霎；i鞋扛蘸鸥昭绣獭磁罐!蔓；一i毒l；紊薛i罐崮溷鞯两怄爱扛垂鬻i；尊!i妻iil薯i羹赢冬受孽璎强衙衙髦l萋硼固卫蔓!i篓ll鐾霪笔菲翼萋幢皓垡喜盟亘望霉琴博噶帐键罐罐嵫椎彤 鬻一国防科学技术人学研究生院I：样硕十学位论文流建立阶段，具体的建立过程如图56所示。首先出信源端程序发起流端点发 现过程，查找并发现信宿端的流端点。然后信源端收集信宿端流端点所包含的服 务能力信息。在了解到信宿端的服务能力之后，信源端进入到Configuring状态。信源端选择合适的音频流参数对流端点进行应用服务能力(比如采样频率)和传输服务能力(比如多路复用)的配置，配置过程中分配给流端点的资源将被锁定。 正确配置完sEP后，信源端发起音频流连接建立过程，建立L2cAP信道连接并打 开相应的传输会话，进入到AVDTP连接状态。一旦建立了音频流连接，则后续的 操作可由信源和信宿两端中的任何一方发起，软件中相应的设备脚色也转换为发 起方INT和接受方ACP。图56晋频流的建立连镁过程数据流传输阶段，启动的过程如图57所示。首先由信源端和信宿端的任意一 方调用函数启动数据流传输，使得信源端和信宿端都处于随时准备收发数据的 Stre锄ing状态。音频流传输时，信源端首先调用CODEc库函数通过音频接口对 便携式播放器输出的模拟音频数据进行采样、量化、编码的ADC转换工作。然后调用DsP库中相应的编码函数对音频数据进行SBC编码操作。最后在AVDTP层 把数据流封装为媒介分组，经由L2cAP信道传至蓝牙底层协议最终形成基带分组 通过无线链路传输到信宿端；信宿端将收到的底层分组进行重组并在AVDTP层还 原为媒介分组。然后调用DSP解码函数对接受到音频数据进行sBC解码操作。最 后调用cODEc库函数将解码生成的数字音频数据变换为模拟音频信号驱动本地 扬声器进行输出。第23页国防利学技术人学研究生院工程硕十学位论文图57音频流的启动传输过程音频流释放阶段，释放的过程如图5，8所示。由任意一端作为INT调用函数关 闭本地流端点。一旦AcP端收到远端流端点关闭的消息，则释放分配给本地流端 点的相关资源，INT端收到流端点的资源已被释放的确认信息后，继而释放本地流 端点资源并断开相应的传输信道，回到Ready状态。图58音频流的释放过程音频流传输软件实体的状态转换过程如图59所示。第24页国防科学技术人学研究生院：样硕十学位论文图59音频流传输软什实体的状态转换实际的软件设计过程中，必须考虑通信过程中所有可能出现的逻辑错误情况， 并且在逻辑错误处理函数中要求针对每一种错误都要有相应的处理程序实体，现 将我们考虑到的在音频流传输过程中可能出现的主要逻辑错误枚举如表5_2：表52音频流传输应刖中的主要逻辑错误序号错误类型 说明1a2dpjIlit_筋1应用框架实例初始化失败2a：2dpdeVicenot-co衄ected目标设备已断开连接3a2dpjimeout 等待响应超时4a2dpservice-c印terror 获取服务能力信息出错5a2dpunsupported_feature访问远端不支持的特性6a2dp_unknowLseid 无法识别的端标识sEID7a2dpclosedby_remote_deVice远端设备已经关闭流端点8 a2dp unsupponedcodec 不支持的编码方式9 a2dpnoresource 访问或配置不存在的资源10 a2dprejectedbyremotedevice操作被远端设备拒绝1la2dpservicecapsincompatible两端流端点的服务能力不匹配第25弧国防科学技术人学研究生院I：程硕十学位论文53音视频遥控应用的软件设计为实现音视频控制指令的传输，我们根据音视频遥控框架AVRCP中所描述的 通信流程构造了遥控应用软件的实体。其中立体声耳机作为遥控器CT，蓝牙适配 器作为目标机TG。并使遥控应用与免提应用和音频流传输应用一起协同工作。遥控应用的软件核心部分被构造成一个有限状态机，它通过AvCTP层进行信 令的交换并根据响应信息进行状态的跃迁，从而实现控制信道的配置过程、建立 过程、基于Avc指令集的数据分组收发处理过程和信道的释放过程。信令的交换 采用命令响应事务模型，即TG对于收到的信令必须回复相应的响应信息。应用 程序中定义了超时定时器RTx TIMER，一旦在定时器窗口内TG无法生成回复信 息，则向CT发送中间响应Interim消息表示最终响应稍后到达，以防止超时引起 底层服务断开连接。音视频遥控的通信流程基本上可为初始化、连接建立、指令响应分组的生成 与传输和连接释放四个阶段，如图510所示。图中的虚线表示信令和响应消息在 cT和TG两端的蓝牙底层进行无线传输。下面将对一般的通信过程中软件所定义 的状态和函数消息调用过程作以描述。cT应用程序鼬舯 A、脚TG应用 程序AvrcpInitAvrcpInitInitijIIHITF-IHl T a-vrcpConnect。N眶CT l町Connect rconnec晾esAvCON眶cTcFM Co-andReauestHHID l-D ConandReoDondC。_。n嘏。coMHA帕FMVrcpD；sconnect。l$cOnnectDISC00畦cTI町 DISc00NEcTl帕幽510监牙遥控应川的通信流程初始化阶段，此时cT和TG均处于Initiating状态，应用程序凋用函数初始化第26页国防科学技术人学研究生院I：程硕十学位论文opid一6，opid_8， opid一9，opidch锄elup opidjhanneldown，opid-power opidV01umeup，opid_nute，opid_play，opidpause，opid_record， opid_-rewind， opid_风t_fonvard，opid巧ect， opid-fonvard， opid-backward，opidVendor二unique=(Ox7e)实际的软件设计过程中，必须考虑通信过程中所有可能出现的逻辑错误情况， 并且在逻辑错误处理函数中要求针对每一种错误都要有相应的处理程序实体，现 将我们考虑到的在音视频遥控应用过程中可能出现的主要逻辑错误枚举如表53：第28页国防科学技术人学研究生阮=摧蛳童学侍论塞 黟j?r封酣箍孽孽磊姥幕箱掣上资髓 额信道上 载波i目g嚣妻譬ij兽营j! 咀略驸始初始载频容限测试蠹鹾#毒囊囊耋暑匿自蚕摹l里晡挈喜；董吐信号反向频偏的最大值。茎墅嚣雾兰糕扣燮刮重耆蔷；毒l蘩菇藿船蓦錾至一曼酵静蒜=脚翼 孺嗡岩鑫遁辇器妄萋覆考蕊缓圭骜f堂貉积鬻 频偏亚j蚋氮耐墅落联蛩丽霪譬卧鎏；|自； 翟睡慧嚏雪；。删删蝴依 次到第十组，再返回第一组，不断重复。EuT设为环回状态，分别在国防科学技术人：学研究生院1程硕十学位论文行音频处理任务。 消息传送阶段，在使用DSP进行回声消除的过程中，当本地进行调整音量的操作或是本地音频的特征参数超过某一阀值时，需要构造相应的消息实体通知 DSP。DsP根据算法运算后返回响应消息。最后应用程序从DSP响应消息中提取 出需要调整的输入或输出的增益值，并将其应用于CODEC上。断开连接阶段，一旦应用实体检测到SCO连接已经断开，则断开DSP的音频 处理连接，并构造相应的消息通知DSP。应用程序 DSPlnitioIC代：iaIINI TlLCFHConnectDspTocodIIo ConnectScoToD邓。ctIOncoN粗cL钎-C比DSP E摊。aeosaICvc D辨睢SSGED i sconnectScoToDspDectD19H屹CT：cF-图64回声消除应用的程序流程64回声消除器的车载应用在使用回声消除器进行车载免提应用的过程中，为实现最佳的回声消除性能， 首先要进行免提设备的合理安装：a