基于BC5的蓝牙通信模块设计

摘 要： 采用CSR公司单芯片蓝牙IC—BlueCore5-Multimedia External（BC5）作为核心器件，以SST公司的Flash芯片SST39WF1601A-90-4C-B3K作为外围存储器件，用来存储系统固件、系统密钥和系统设置等，并设计了电源电路、晶振电路、天线接入电路和复位电路等外围电路，从而搭建出一个具有低成本、低功耗、小体积等特点的BC5蓝牙通信模块。
关键词： BC5；蓝牙模块；蓝牙通信；低成本；低功耗

蓝牙技术[1]给消费者打开了一个无线的时代，彻底地摆脱了连线的束缚，尽情地享受着无拘无束的视听乐趣。在蓝牙通信系统中，最重要的部分是蓝牙通信主模块，它是整个系统的心脏。承担着信号发送、接收、处理以及去噪等众多关键任务。本文针对CSR公司新推出的一款成熟的第五代产品BC5设计一款蓝牙通信模块。BC5相对前几代的产品具备以下优点[2]：
(1)完全符合蓝牙V2.1+EDR规范；
(2)具备-90 dBm的接收灵敏度和8 dBm的发射功率；
(3)64 MIPS Kalimba DSP 协处理器；
(4)16 bit内部立体声编码解码器:嵌有信噪比可达95 dB的数模转换器；
(5)低至1.5 V的操作电压，并提供1.8 V~3.6 V的I/O操作电压；
(6)集成有1.5 V和1.8 V的线性稳压器，开关式稳压器和电池充电器；
(7)最大可支持32 Mbit的外部Flash内存；
(8)8 mm×8 mm×1.2 mm, 0.5 mm pitch 169-ball TFBGA的小型封装。
1 模块整体方案设计
整个模块是围绕在BC5和Flash两块最主要的IC上进行设计和制作的。因此，主要由BC5和Flash决定了模块大小、硬件布局、PCB设计复杂度和制板工艺。其中BC5单芯片的内部结构由2.4 GHz射频、RAM、基带DSP、MCU、Kalimba DSP和I/O等部分构成[2]，功能集成度高，所需外围器件少。
Flash芯片SST39WF1601A-90-4C-B3K的内部各功能单元及各单元间信号流向如图1所示。

SST39WF1601A-90-4C-B3K芯片是一款典型的16 MB的高速Flash，读写周期只有90 ns，1.8 V的低操作电压，只有0.8 mm的球间距及6 mm×8 mm大小的BGA封装[3]。图1中展示了Flash与BC5需要连接的有三大类信号线：控制线、地址线和数据线。再加入相应的操作电压及接地线，便可实现两者的相互联接。
Flash与BC5之间的连接是模块连接中的主要部分，但要搭建整个模块还需要设计电源电路、晶振电路、天线接入电路和复位电路等必备外围电路。模块系统组成框图如图2所示。

从图2中可以看到整体方框内包含上述所有的单元电路，在系统方框的外部还标出了外接天线的接入点和模块可外接的I/O端口，端口的功能与所标注名称一致。
2 模块电路图设计
2.1 BC5与Flash连接电路图
由图1中可以看到，Flash的连接主要由控制线、地址线和数据线组成。因此，在原理图的绘制过程中，只要把三类线分别接好，再加上操作电压和接地等部分便可完成Flash的连接。虽然在电路图的设计中并不显复杂，但正是由于此部分的连线是整个模块中最繁多的，并且由于两块IC的特殊封装,导致在后面的PCB制作过程中，此部分是整个模块中最复杂的一部分，具体介绍可见PCB设计部分。与Flash连接的详细电路如图3所示。