基于低能耗蓝牙的半双工语音通信
事实上，如果被传输的数据量较少，可提高连接间隔数值，从而节省能源。为尽可能地利用每个数据包现有有效载荷，语音数据包发送20个字节。
因此，在16 kHz配置中，语音数据每10 ms发送4个数据包，而在8 kHz配置中，语音数据每20 ms发送4个数据包，结果传输带宽分别是64 kbps和32 kbps。发送器的边信息发送频率较低，每160 ms发送一个6字节的附加包，对应16个或8个连接间隔。图5描述了低能耗蓝牙协议栈上的数据分组总体策略。通过音频特征，每10ms或20 ms连接间隔，发送4个语音数据包（每包20字节），而发送器边信息的发送是，通过同步特征，每160ms间隔发送一个附加数据包。
图5：BlueVoice数据分组机制
C. 在实际硬件上实现应用
为了在支持低能耗蓝牙通信的不是十分复杂的实际硬件无线传感器网络平台上评估BlueVoice的可行性，我们在实际硬件设备上实现了第三章B部分所描述的应用软件的全部功能。所选硬件平台是意法半导体的STM32 Nucleo L476开发板[5]，这是一个基于STM32L476 80 MHz 32位ARM Cortex-M4微控制器的开放式开发平台。我们选择STM32 Nucleo开发板的原因是，板载微控制器的性能高于普通无线传感器网络平台，同时还具备很高的灵活性和多功能性。该开发板配备很多接口和扩展排针，插接专用扩展板扩大板子功能简单容易，方便设计人员研究、开发和验证新创意。特别值得一提的是，STM32L4微控制器具有市场领先的低功耗特性，其内置数字滤波器配合Sigma-Delta调制器(DFSDM)外设，可实现图4的PDM至PCM的格式转换，这些特性使其特别适合BlueVoice应用。通过在STM32Nucleo开发板上接插一块低能耗蓝牙连接板和一块麦克风扩展板，BlueVoice中央模块和周边模块可以组成一个基于STM32Nucleo的对称硬件配置，展示一个半双工通信通道。低能耗蓝牙连接板基于意法半导体的BlueNRG [6]，BlueNRG是一个超低功耗的低能耗蓝牙单模网络处理器，兼容蓝牙规范4.0版，可设为主设备和从设备模式，当低能耗蓝牙协议栈启动时，数据传输最大电流8.2 mA，可降至1.7 uA。附加的麦克风扩展板用于采集语音信号，基于意法半导体的MP34DT01 [7]数字万向MEMS 麦克风，声学过载点120 dBSPL, 信噪比63 dB，灵敏度-26 dBFS。MP34DT01采用一个容式传感器和一个内置sigma-delta调制器和噪声修整机制的集成电路，提供1-3.25 MHz的PDM输出。
图6是实际硬件设备的框图：STM32微控制器通过与外设模块DMA相连的DFSDM模块采集麦克风的PDM采样输出，同时通过一套专用应用程序界面(API)和串行外设接口(SPI)与BlueNRG模块通信，对于中央模块和周边模块，模块化架构是对称的。框图中还有一个USB音频接口，用于向PC机提供重构的音频信号。图7是硬件设备的实际原型。
D. 性能
我们用第三章C部分描述的实际系统作为实验平台，评估BlueVoice应用的功能、存储器占用、性能需求和ASR识别率。特别是考虑到现场部署一系列微型无线麦克风模块的应用场景和低能耗蓝牙本身的非对称性（从设备-外设模块必须尺寸紧凑且功耗极低），本章讨论的性能评估主要讨论 8 kHz和16 kHz两种配置的从设备-外设模块的功耗、存储器占用和性能震求。此外，在接收端测量的ASR性能是另一个性能评估指标，实际上，该参数可能是语音通信的一个重要的音质指标，对于新兴的声控应用（遥控器、物联网产品）具有重要意义。
图6. BlueVoice框图
图7：发送器和接收器原型
1) 功耗、存储器占用和性能需求
如前文所述，我们把BlueVoice应用实现在一个硬件设备上，该硬件设备使用意法半导体的 STM32 Nucleo开发板充当主机，并使用低能耗蓝牙网络模块充当控制设备。表1列出了在BlueVoice的广播、连接和传输三个不同状态下，主机和控制设备(STM32和BlueNRG)的功耗值。这些数据是在3.3 V工作电压时的测量值，对8 kHz和16 kHz配置的功耗进行了比较。必须强调的是，微控制器功耗完全取决于硬件特征和低功耗配置，因此，微控制器功率是在计算总功耗时加在总功耗中与平台相关的数值。
本表所列数值可以视为一个指示性参考值，可能会随实际应用情况而发生变化。
按照低能耗蓝牙标准，在两个节点之间建立连接前，从设备是处于广播模式，而主设备则是进入扫描模式。当主设备收到广播数据包，发现从设备存在时，就立即建立连接。在BlueVoice解决方案中，考虑到一个外设模块对中央模块的通信，外设节点是发送器（服务器），而中央节点是接收器（客户机）：服务器以固定周期向客户机发送通知。对于8 kHz配置中，在广播阶段，发送