基于嵌入式处理器的家庭蓝牙网关的实现

三、蓝牙网关的实现方案

家庭蓝牙网关的实现方案如图Fig-1所示，主要包括蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网连接模块三部分。其中，以MCF5272为核心部件的蓝牙网关控制模块对家庭网络通过射频收发模块为与信息家电的连接提供了无线接口，对外与PSTN 网通过RJ11接口连接，与Internet网通过RJ45接口连接，成为公共网进入家庭的咽喉要道。



1、蓝牙网关控制模块

蓝牙网关控制模块是家庭蓝牙网关的核心部分，采用了Motorola嵌入式处理器MCF5272，具有较好的处理能力的同时也支持蓝牙上层协议栈、终端的接入控制、话路交换等功能。本设计方案对MCF5272的RAM和ROM进行了扩充，外扩了16M字节的SDRAM（2×HY641620HG）和4M字节的FLASH　ROM（2×AM29LV1600B）。这样，MCF5272执行存储在闪存FLASH里的程序，并将一些临时数据存放在同步数据随机存取器SDRAM里，用户可以通过键盘和液晶显示等与MCF5272进行简单的交互，完成一些诸如日期、时间等简单参数的设置。

MCF5272的UART1可以直接和支持蓝牙技术的USB、RS232、PC卡等连接，实现上层与底层的蓝牙协议通信。通过串口直接与射频收发模块相连，通过MCF5272的I/O引脚和外部中断线可以连接电话线路接口和以太网接口。除此以外，蓝牙网关控制模块还包括时钟电路、复位电路以及电源供应几监控电路等。

2、射频收发模块

射频收发模块由蓝牙收发器和天线组成，功能就是为网关和终端提供无线通道。各种控制信号、数据信号都通过串口和MCF5272进行传递。该模块以射频单元控制器芯片为核心，由滤波器、功放、低噪放、收发切换开关和一些外围电路组成。为了使蓝牙的传输距离在空旷地带能达到100m左右，可以考虑在射频控制器之前加一级射频放大电路，由控制器芯片的内置微处理器对其内存单元和RAM实施有效管理，调用底层蓝牙协议栈。即通过USB蓝牙设备、RS232蓝牙设备、PC卡蓝牙设备与家庭网络中的信息家电终端连接。

3、外网接口模块

外网接口模块包括电话线路接口和以太网接口。

电话线路接口用于从发送和接收器发送话音信号、放大发送的DTMF信号。一方面来自RJ11的振铃及双音多频等信号，送到DTMF接收器；另一方面放大来自DTMF发送器的DTMF信号及来自PCM解码器的话音信号，送到RJ11上。DTMF收发器完成DTMF信号的检测和产生，发送到网络以供MCF5272响应。

以太网接口与电话线路接口一起为MCF5272提供了外部通道，其中网络变压器起到了隔离RJ45与电路板的作用，以避免相互干扰。以太网收发器则起着透明传输的作用，一方面将网线上的差分串行信号变成MCF5272可以方便读取的并行数据，另一方面将MCF5272的并行数据变成差分信号送到网线上。

结束语

基于上述蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网接口模块，以Motorola嵌入式处理器MCF5272为核心的家庭蓝牙网关得以实现。三个模块的硬件成本低，且整个系统设计开发周期较短，发射功率较低，充分利用现有网络资源具有向上兼容性及可扩展性，成为由信息家电构成的家庭网络与PSTN网、Internet网连接的关键。这种家庭蓝牙网关必将成为蓝牙技术在家庭网络中应用的主流。