基于TI CC8520 无线音频传输系统的设计方案

       摘 要：为了解决目前无线音频传输系统普遍存在的成本高、功耗大、音质差，以及研发工程师关心的产品研发周期长、可靠性低的问题。提出了基于TI 最新芯片CC8520 无线音频传输系统的设计方案。该方案采用2.4GHz无线技术；无需进行繁琐的软件开发，由配置器配置灵活、多样以及所期望的功能；且芯片内部集成微控制器，无需额外的微控制器或DSP.论述了系统硬件设计及PuthPath 无线适配器的设置方法。经实际测试表明：可以有效地提高音质，降低功耗，可持续使用22 小时，传输距离130 米，满足设计要求。该方案减少了产品研发时间，为设计音频无线传输产品开发提供了一种新的思路。

　　近年来，无线技术在音频传输领域得到越来越多的关注，包括蓝牙、WIFI 以及2.4GHz 技术等得到了迅猛的发展。在众多无线音频传输技术中，目前被看好的，而且最有可能在普通音频设备中、大面积使用的是2.4GHz 技术。2.4GHz，全名叫做“2.4GHz 非联网解决方案”。它和蓝牙、WiFi 一样，都是工作在2.4-2.485GHz ISM 无线频段上。而该频段在全世界几乎都是免费授权使用的。因此，在产品成本上面天生会有一些优势，有助于产品的大面积普及。目前，蓝牙技术在无线音频产品中使用的最多，技术也最成熟，但它具有先天性的缺点，比如说：带宽窄，达不到传输高品质音频信号的要求；传输距离近，10 米左右；还有被人们广为诟病的抗干扰问题。WIFI 技术具有带宽宽，传输距离远的优势，具有相当不错的前景，但其弊病还是在于抗干扰且技术相对不成熟。2.4GHz 技术在对比与蓝牙、Wifi 的优势在于1） 带宽宽，能够传输CD 品质的无线信号。2） 抗干扰强，2.4G 技术使用的是自动调频技术，设备在工作时，如果发现频段被占用，它就会自动跳到一个无人使用的频段。3） 功耗低，2.4GHz 技术在发射和接收时不需要连续工作。

　　本文提出了基于TI 公司CC8520 系列芯片无线音频传输方案，该方案采用目前最热门且有发展前景的2.4GHz 短距离无线传输技术；无需进行软件开发，只需通过TI 提供的免费PurePath 无线配置器设置目标系统的期望功能及参数，显著减少了开发时间和开发难度，并且提高了系统的可靠性。CC8520内部集成了微控制器，无需额外的控制器或 DSP 即可完成对系统的控制，如音量调节、网络配对等操作，并且提供数据旁路通道，即可以在传输音频的同时，对接受端发送额外数据，降低了整体的成本。

　　经实际测试，该方案在使用9V 干电池的情况下可持续工作22 小时；可传输多路采样率达（44.1/48KHz）及采样位数（16/24 位）的高品质立体声；无障碍开阔地传输距离达130 米，在拥挤、多障碍的环境下传输半径仍可达35 米

1 系统概述

1.1 CC8520 芯片介绍

　　CC8520 芯片采用TI 公司“PurePath Wireless”的专有技术1.该芯片可以在各种复杂环境中提供无缝和可靠的音频流式传输。运用先进的误差校正及隐藏技术的嵌入式音频网络协议，CD 品质未压缩音频品质采样，采用I2S 和I2C 接口来实现与音频编解码器、DAC/ADC 和数字音频放大器的无缝连接和控制，无线数据传输速率5Mbps，音频延迟小于16ms，具有高达+4dBm 的可编程功率输出和-83dBm的灵敏度）。需要很少的外围器件，故CC8520 完全适合于无线音频系统传输的设计。
 

1.2 工作原理

　　如图1 所示，在发送端，通过传声器（俗称话筒、麦克风）或模拟音频接口将声音或音频信号转换为模拟电信号；将模拟电信号传送到音频编解码芯片 TLV320AIC3204 的音频接口IN1_L、IN2_R 端，模拟电信号通过芯片内部的前置放大，A/D 处理后转换为I2S 格式的数字音频信号，并传送至CC8520的I2S 接口；CC8520 将接收到的数字音频信号进行载波发射，通过与射频扩展器CC2590 的RF_N 和RF_P 端连接，将射频信号通过芯片并经由天线将音频信号发射出去。
 

                                          图1 系统发射端原理框图。
 

　　如图2 所示，在接收端另一CC8520 芯片通过CC2590 将接收到载波信号进行解调，将解调的数字音频信号传送至音频编解码芯片TLV320AIC3204 进行D/A 转换，输出模拟音频信号。因该芯片内部的音频放大增益较小，所以将模拟信号通过方向放大器进行放大，通过功放或耳机输出。

                                                       图2 系统接收端原理框图。

2 系统硬件设计及PurePath无线适配器设置

2.1 发射部分设计

　　无线音频发射端可采取便携式手持设计，主要由无线数字音频芯片CC8520 、音频编解码芯片TLV320AIC3204、射频扩展芯片CC2590 等低功耗微型贴片芯片组成，可全部装配在便携式设备狭小空间的电路板内，其发射端电路原理如图1 所示，当CC8520 和TLV320AIC3204 作为发射端时，首先在PurePath 无线适配器Projects 中选择“CC85XXDKdemo AIC3204 ”， 打开后， 选择“ Analog Inputmaster（AIC3204）”作为发射端配置。

　　考虑到在其在室内使用，并且要发挥CC8520 高品质CD 音质的性能，音频传输系统的主信号源1）选用良好声学性能的麦克风，连接至TLV320AIC3204的IN1_L 和IN1_R 端，进行前置放大与A/D 转换：

2）自带CD 机或通过电脑播放的音乐等其他任何标准的立体声音源可由TLV320AIC3204 的IN2_L 和IN2_R 端进行前置放大和A/D 转换， 因为TLV320AIC3204 支持麦克风输入和立体声输入两种模式。

　　音频编解码芯片TLV320AIC3204 的I2S 接口与主芯片CC8520 相连接，并根据本系统传输音频的特点，在PurePath 无线适配器设置，如图3 所示。

                                       图3 PurePath 无线适配器音频接口设置
 

接口形式：选择I2S;最大处理位数：选择16 位。