广播专用蓝牙音频接口设计
刁 鹏
（珠海广播电视台 珠海 519000）
摘要：在音频广播设备中，信号线作为连接调音台与不同移动设备的传统方式，具有可靠性低、操作不便的缺点。本文设计了一种广播专用蓝牙音频接口设备，设计中充分考虑到广播工作中的特殊场合，在芯片选择、电路设计、功能设置、外观设计等方面均进行了匹配设计。最终成品达到设计功能，并在实用得到验证。
关键词：音频广播；蓝牙；apt-x
Abstract：In the audio broadcasting equipments, as the traditional audio aceess interface, audio cable tommects the mixer and different mobile devices, but it has the shortcomings of low reliability and operating inconvenience. In this paper, a specialized broadcasting-purpod Bluetooth audio interface device is propod. Its design fully considers the working condition in broadcasting station. In this paper, chip lection, circuit design, function tting and indus-trial design are prented. Final products fully meet the design function, and are verified in actual application.
Key words：audio broadcasting; bluetooth; apt - x红色婚纱
Design of Bluetooth Audio Interface Ud for Broadcasting
随着随身移动上网设备使用的日益广泛，微信微博等自媒体渗入融合到传统广播业。最初技术部门应节目部门要求使用耳机输出信号作为移动设备到调音台的音频接入手段，但使用中存在下面几方面的问题：1）使用者经常更换不同种类的播放设备，如平板电脑、手机、笔记本等输出信号的电平难以统一；
2）通过设备的3.5 mm耳机插口物理插拔接口本身也具有风险，会造成接触噪声，接口长期使用频繁插拔降低了设备音频通道使用中的可靠性；
3）耳机输出的线缆相对平衡传输来说共模抑制能力差，会引入传输噪声，降低广播系统本身整体信噪比；
4）有线方式连接的线缆羁绊难以满足使用者对舒适性的需求。因此，迫切需要开发一种用以连结播放设备与调音台的无线音频接口。本文介绍了一种广播专用蓝牙音频接口设备的设计与功能。
1设计方案与芯片选择
新开发的广播蓝牙音频接口设备的音频指标应符合广播专业音频的水准，功能设置与广播业紧密结合。因此，我们选取了CSR公司的蓝牙4.0芯片方案进行设计，采样率支持48 kHz最高96 kHz，具有极高的信噪比。由于市面的高级移动设备如三星系列手机，苹果公司new iPad后的iPad版本，一部分国产设备如步步高旗舰Xplay3S手机等均已经支持apt-x蓝牙音频编码，因apt-x编码基于子带编码ADPCM（SB-ADPCM），当对于普通的SBC（Sub-bandCoding）编码方式有很大优势，体现在以下几方面[1]：
1）压缩率：4：1（aptX Live 为8：1，SBC为3：1到6：1之间）；
2）Word Depth：支持16 bit，24 bit音频（aptX Enhanced还支持20 bit音频）；
3）编解码延时：采样频率48 kHz时< 2 ms；（SBC 为2.5 ms+缓冲时间）
4）dynamic range（响度）：16 bit时>92 dB，24 bit
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时>120 dB（aptX Enhanced 20 bit 时>112 dB，SBC 16 bit 时为70 dB 至75 dB）；
5）频率响应范围：20 Hz ~ 22 kHz（aptX Enhanced 为10 Hz ~ 24 kHz，SBC 为20 Hz ~ 17 kHz）；
6）高达48 kHz 的采样频率（8，16，24，32，44.1，48 kHz）；
7）容错性好（BER<1：10 000时完美再生）；8）完整的AUTOSYNC 编解码同步方案，再同步时间< 3 ms。
Apt-x 技术主要用于专业音频领域，提供高品质的音频。本设计的蓝牙音频接口采用CSR8645方案，对应支持音频apt-x 编码，能够获得比普通蓝牙音频编码更低的时延特性（更好的立体声相位稳定度），以及更接近CD
的几乎无损音频传输质量。
图1 蓝牙音频接口的电路原理图
2基本功能的电路实现
图1是蓝牙音频接口的电路原理图[2]。根据设备的基本功能要求，主要进行如下的几点的设计：
1）功能上首先需要做到通电即可使用，为此设计了一个上电开机电路，该电路设计使得上电时，CSR8645的MFB 引脚获得一个开机上升沿，通过对CSR8645芯片的工作参数设计，配合电路完成上电自动开机功能。
2）由于usb 接口提供的5 V 电源是很容易获得的供电设备，很有可能被作为所设计的接口设备的电源，为了对抗usb 电源恶劣的干扰环境，减少电源污染对音频的污染，我们设计了一个DC-DC 电源转换器B0505前置在5 V 电源输入接口，为后部电路获得干净的电源供应。圆梦之家
3）为了适应广播专业设备的需求，蓝牙接口被设计为具有fader start 功能，图1电路U2是一个光耦开关
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AQW414。光隔离的输入端设计为接受一个5 V 逻辑电平输入时，输出即可触发蓝牙音频接口模块的IO 引脚。通过软件参数设计，将引脚的触发设置为向播放设备发出“play/pau”的指令，从而实现了只要在直播台推上通道的fader，所连接的设备就自动开始播放。而拉下fader，则设备自动停止播放。
4）模拟音频接口使用了设备的差分输出接口，方便与调音台的平衡接口匹配使用，具有很高的音频信号共模抑制比。
3专用场合的特殊设计
因为本接口设备的设计应用场合是于广播电视机房，因此要求有高的设备稳定性、可靠性、安全性、可扩展性以及操作上的简易性。为此，对该设备进如下特殊设计：
对号符号复制3.1稳定性与可靠性设计
1）设置蓝牙接口的参数，达到：①通电即可开机，快速进入工作状态；②开机即可自动进行最后一次的蓝牙设备重新连接，无需人工干预建立蓝牙音频通道。
2）提高接头可靠性，使用航空接插件作为蓝牙音频接口到调音台设备的接插件。成品造型使用铝合金长条形外壳，坚固小巧。
3.2安全性设计
设置蓝牙接口的参数，如果没有可连接的设备，则进入可连接状态，并且新设备如果需要连接则需要由开发技术人员设定的特定密码，防止了其他非法的设备或者人员无意识接入造成播出安全隐患。做法如下：
续断的功效与作用
使用工具PSTtool 修改键local supported features block: 最后一个双字 8759 改为8753则设备必须严格鉴别配对密码方可连接。在键 Fixed pin 中自定义需要的特殊连接字符串，该字符串为ascii 码格式，0030对应数字0。
3.3 可扩展性设计1000字检讨书
印刷电路板PCB 正方两面的设计见图2。电路使用
双面印刷电路板设计，充分考虑了信号走线的合理性，为功能扩展预留信号输入与输出接口。设计实例既可作为蓝牙音频单向传输使用，也可作为电话耦合器使用，可以应用在录音室作为手机音频接口进行采访录音，或者外出转播时作为电话传输设备的音频接口使用。 启用wired line in 功能，需要设定线路输入的电平到对应的线路电平增益模式，对键值ur configuration data 4修改：
0006 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 4007 4007 xxxx xxxx
3.4 操作简易性设计
针对广播电视机房工作人员的日常操作的需求，还
图2 蓝牙音频接口设备PCB 设计图
(a)
联想电脑开机黑屏
(b)
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增加了两个功能:
1）LED 灯显示音频流工作状态
额外设计了一个广播用户特别注重的音频工作状态提示灯：由于广播用户特别关注音频流在蓝牙接口中的工作状态，开发人员设计了PIO1及PIO8两个引脚以逻辑“或”驱动同一个LED，作为系统之外额外的指示灯对音频流进行指示，这个指示灯的工作状态定义过程如下：在PSTool 工具软件中定义PIO1跟随芯片内部编解码器使能输出工作状态；在另一个配置工具软件Config Tool 中将PIO8设置为当来电话接通及去拨出电话接通时点亮。两者叠加就可以覆盖所有音频流工作状态，做到了只要音频流经由设备工作，LED 就点亮，为广播技术人员提供一个可靠的工作指示。
2）自带fader 播放功能测试按键
活出生命的精彩即使不经调音台使用fader start 功能，也可以不需要操作播放设备本身，只通过按动测试键进行设备播放也是可行的。测试键的设计过程如下:
将芯片PIO-0/7引脚设置为输入模式，强下拉作为开关检测脚，同时将PIO1/8脚设置为输出模式初始状态设置为低电平:
在芯片开发工具PSTools 中将键（key）设置为：Initial state of PIO0-PIO15 pins=0183 0102 0000 0000
参考文献：
[1]王建锋.蓝牙技术的应用及发展前景[J].郑州航空工业管理学院学报, 2003, 21(2):107-109.
[2]郭昌建.吴永忠.基于ACL 的蓝牙音频应用模型及算法研究[J].计算机技术与发展
, 2008, 18(9).68-71.
图3 蓝牙音频接口设备PCB 实物图
图4 蓝牙音频接口设备实物图
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4结语
该广播专用蓝牙音频接口设备的PCB 及器件实物见图3及图4。笔者所在单位委外制作了共300只，部分替代了传统的信号线音频传输方式，该设备可靠性高、操作简便，给工作上带来极大的便利。
