摘 要

随着无线通信技术的快速发展，音箱迎来了蓝牙时代。蓝牙音箱以其小巧的体型和时尚的外观深受消费的喜爱。针对国内外蓝牙音箱的研究现状，本文提出了一种基于ATS2825双模蓝牙音频芯片的多功能蓝牙音箱设计，该设计兼容蓝牙4.2，集成了蓝牙播歌、本地音乐播放和FM收音机等多种功能于一体，支持APP控制和数据同步，有着良好的音质和用户体验。

本文主要研究了ATS2825芯片的硬件架构和使用方法，以其为核心设计了蓝牙音箱的硬件电路，并在芯片配套SDK的基础上对系统的软件进行了开发，实现了整个系统完整的功能。

本文首先对蓝牙音箱的功能需求进行了分析，确定了系统的总体框架，然后详细介绍了系统的硬件和软件设计，最后对系统进行了测试和分析。经测试，本系统能够稳定运行，有效连接距离可达10m，音质表现良好，达到了预期的设计要求。

关键词：无线通信；蓝牙音箱；双模蓝牙；ATS2825

Abstract

With the rapid development of wireless communication technology, speakers come into the Bluetooth era. Bluetooth speakers are popular with customers by their small size and stylish appearance. According to the domestic and foreign research status of Bluetooth speakers, this paper proposes a design of multifunctional Bluetooth speaker which is based on ATS2825 dual-mode Bluetooth audio chip. The design is compatible with Bluetooth 4.2, integrates Bluetooth music player, local music player ,FM radio and other functions in one. The design has good quality and user experience with supporting application control and data synchronization.

This paper mainly studies the hardware structure and the usage method of the ATS2825 chip, and with it as the core, the hardware circuit of Bluetooth speaker is designed. The software of the system is developed on the basis of the chip supporting Software Development Kit, to achieve complete function of the whole system.

In this paper, the functional requirements of Bluetooth speakers are analyzed firstly, and the overall framework of the system is defined. And then the hardware and software design of the system are described in detail. Finally, the system is tested and analyzed. After testing, the system can run stably, the effective connection distance is up to 10m, the sound quality is good, and the expected design requirements have been achieved.

Key words：wireless communication；Bluetooth speaker；dual-mode Bluetooth；ATS2825

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究的目的及意义 2

1.4研究的内容 2

第2章 系统设计分析 3

2.1系统功能需求分析 3

2.2主控芯片介绍 3

2.3系统总体框架 4

第3章 系统硬件设计 6

3.1硬件方案的比较与选择 6

3.2蓝牙天线设计 7

3.3功能模块设计 8

3.3.1Flash模块设计 8

3.3.2音频功放模块设计 9

3.3.3FM模块设计 10

3.3.4TF卡模块设计 11

3.3.5按键模块设计 12

3.4电源模块设计 12

3.4.1供电电路设计 12

3.4.2充电电路设计 13

第4章 系统软件设计 15

4.1软件基本组成 15

4.2应用层设计 16

4.2.1应用层基本架构 16

4.2.2消息传输与处理 17

4.2.3应用管理 19

4.3具体功能实现 20

第5章 系统测试与分析 23

第6章 总结与展望 26

6.1工作总结 26

6.2展望 26

参考文献 27

致谢 28

附录A：元器件清单 29

附录B：硬件电路原理图 29

附录C：硬件PCB图 29

第1章 绪论

1.1研究背景

音箱一直以来是很受消费者青睐的一种消费类电子产品，它可以用来作为各种音频视频播放设备的外接扬声器，让用户很方便就能获得听觉上的享受。

随着通信、信息技术的发展和社会生活水平的提高，人们对电子设备的便携性和多功能性的需求越来大。许多电子产品诸如手机、平板电脑等发展迅速，性能和使用性得到了大幅度提升，然而音箱还没有得到突破性的发展。传统音箱存在着功能单一、与设备连接时需要线缆、不能随身携带等问题，难以满足人们如今的日常需求。而此时蓝牙无线技术正蓬勃发展，多种移动设备上都具备了蓝牙功能，在这种大环境下，蓝牙音箱便顺理成章地诞生了。

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术^[1]，工作在全球通用的2.4GHz频段^[2]，具有安全性高、受干扰性小、成本低、传输速度快的特点。蓝牙音箱通过A2DP立体声协议接收音频数据流，在蓝牙4.0版本上其理论传输速度可达24Mbps，能够满足无损音质的音频数据进行传输，加之可以参考传统音箱的声学结构设计，其音质表现能够与有线音箱相抗衡。当前具有蓝牙功能的移动设备均普遍支持A2DP协议，与蓝牙音箱连接迅速、操作方便。此外，蓝牙音箱可以很方便地集成许多常用的功能，能够被设计成时尚小巧的外形，越来越受到消费者特别是年轻人的喜爱，使得音箱产业重新焕发了生机，具有广阔的市场前景^[3]。

1.2国内外研究现状

蓝牙音箱的发展在国外起步比较早，许多企业在早期就瞄准了这块“大蛋糕”，各类具有企业特色的产品层出不穷，经历了几年的竞争和蓝牙技术的更新换代之后，几个老牌音箱公司脱颖而出，以其独特的音质取胜。纵观国外市场，国外蓝牙音箱的解决方案大部分采用CSR公司的解决方案。CSR是一家英国的半导体方案厂商，在蓝牙通信解决方案领域有着极高的市场份额。CSR的方案功耗低，成本低，集成度高，在业内率先支持蓝牙4.0音频，得到了众多蓝牙音响品牌的认可，此外CSR公司还在致力于新功能的研发，如时下非常流行的NFC功能等，其技术方向引领了世界上蓝牙音箱发展的潮流与趋势。

国内蓝牙音箱的起步相比国外稍晚一些，当蓝牙技术逐渐在国内流行起来时，国内众多厂家蜂拥而上，纷纷推出了自己的产品，一时市场呈现火爆的态势。可是国内的蓝牙音箱市场多是一些低成本的产品，主要依靠外观来吸引消费者，但却忽略了产品本身的品质，这些音箱的音质往往难以保证，并且功能缺乏多样化，仅仅只能连接手机推送歌曲进行播放，蓝牙有效连接距离也不是很理想，容易受其它同频段信号比如WiFi信号的干扰，用户体验不理想。

1.3研究的目的及意义

当前市面上有很多的蓝牙音箱解决方案，高端方案注重音质，但成本较高；低端方案成本较低，但是音质一般，并且功能单一，市面上即能保证音质又能兼顾成本，同时还能够拥有良好的可扩展性，能开发出多种功能的方案并不多，国产方案更是少之又少。而深圳市某科技公司瞄准了这一市场，在国产厂家炬芯科技公司提供的ATS2825双模蓝牙模组（既支持经典蓝牙也支持低功耗蓝牙）的基础上进行二次开发，致力于打造一款具有良好音质，集成多种功能，有良好的用户体验，同时还能保持低成本的蓝牙音箱。此外，该音箱还支持手机APP，能够在播放本地歌曲的同时实时上传播放状态，可扩展性强。该设计切实满足用户多样化的需求，必将具有广阔的市场，受到消费者的青睐，推动蓝牙技术和音箱的进一步融合与发展。

1.4研究的内容

本设计的研究内容主要由以下三方面组成：