Bluetooth-Audioanwendungen mit 32-Bit-Mikrocontrollern entwickeln

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Betrachtet man den Datenpfad und die primären Elemente eines einfachen Bluetooth-Audiosystems aus der Perspektive der neuen „Audio + Control“-Anwendungen, wäre die Quellseite das Mobiltelefon, das codierte Daten (Audio und Steuerung) streamt, welche auch verschlüsselt sein können. Die Daten finden zunächst ihren Weg in die Basisband-Schicht (Bluetooth Radio). Anschließend steigt der Datenstream auf der Senkenseite durch den Protokollstapel auf. Bei der Senke kann es sich um eines der Geräte bzw. Smart Appliances handeln, die eingangs beschrieben wurden.

Zur Software-Lösung gehören der Multi-Profil-Stapel sowie eine Anwendungsschicht, die im Quellcode verändert werden kann. Der Stapel verwaltet die Profilkommunikation und kann mit einer Vielzahl zusätzlicher Anwendungselemente interagieren, wie Audio-Decodern, digitaler Filterung, Quellratenkonvertierung und Steuerfunktionen. Es sind mehrere Audio-Decoder verfügbar, die Bluetooth-A2DP-Audiostreaming unterstützen, z. B. SBC, AAC und MP3. Diese modulare Lösung bietet Geräteherstellern die Möglichkeit, ganz unterschiedliche Lösungen zu gestalten, je nach gewünschten Funktionen, Steuerungen und Speicherkosten.

Die Erstellung von Entwicklungs- und Starterkits für Systeme auf der Senkenseite der Kommunikationsverbindung ist kein einfaches Unterfangen. Zwar wird die Entwicklung von Anwendungen damit für Konstrukteure einfacher, doch die erforderlichen Kompatibilitäts- und Interoperabilitätstests sind für jeden MCU-Anbieter, der diese Kits verkauft, ein kritisch wichtiger Aspekt.

Viele Varianten bei mobilen Betriebssystemen

So bestehen bei den mobilen Betriebssystemen zahlreiche Optionen, wie Android, Apple iOS, Microsoft Embedded Windows und Blackberry – jeweils mit verschiedenen Betriebssystemversionen. Um ein voll funktionsfähiges Endnutzerprodukt gewährleisten zu können, muss der Anbieter Hunderte von Kompatibilitäts- und Interoperabilitätstests durchführen. Bei der Auswahl eines Kits sollten Konstrukteure vorrangig prüfen, inwiefern gewährleistet werden kann, dass das Design diese Tests mit minimalen oder sogar ganz ohne Änderungen besteht.

Microchip Technology ist einer der wichtigen Player in diesem Designbereich. Der Anbieter setzt derzeit die Komponenten PIC32MX3 und PIC32MX4 in seinen Bluetooth-Audio-Entwicklungskits ein. Abbildung 2 zeigt die grundlegende Hardware-Konfiguration.

Ein Beispiel ist das Bluetooth-Audio-Entwicklungskit DV320032 von Microchip. Es wird mit einem 100-MHz-32-Bit-PIC der Mittelklasse mit bis zu 100 E/A und 512 KB Flash/128 K RAM betrieben. Teil des Basiskits ist eine Bluetooth-HCI-Zusatzkarte, die den Bluetooth-Receiver CSR8811 von Cambridge Silicon Radio unterstützt (auch kostengünstigere Module sind erhältlich).

Ebenfalls integriert sind eine DAC-Zusatzkarte mit einem 24-Bit-192-kHz-DAC und Kopfhörerausgang, USB-Host- und Komponentenschnittstellen, ein 2-Zoll-Farb-LCD-Display und Tastensteuerfunktionen. Um die Entwicklungsarbeit zu erleichtern, unterstützt das Kit auch zahlreiche Funktionen wie die Apple Authentication Adapter-Option, eine Debugging-Schnittstelle und einen SPI-Flash-Speicher.

Ein PIM (programmierbares Schnittstellenmodul) auf dem Mikrocontroller gibt dem Entwickler die Möglichkeit, den Prozessor auszutauschen, ohne wertvolle Designzeit zu verlieren. Es bietet zudem die Flexibilität, den Standard-Mikrocontroller zu einem späteren Zeitpunkt durch kostengünstigere oder leistungsstärkere Komponenten ersetzen zu können.

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