CN101005582A - 具有蓝牙传输音频功能的数字电视机及蓝牙传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有蓝牙传输音频功能的数字电视机以及在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，提高了系统集成度，降低了技术实现的难度。其技术方案为：在数字电视机主电路板上集成蓝牙芯片，在操作系统内核实现蓝牙协议，驱动蓝牙芯片连接蓝牙外设，并利用存储器中的历史连接信息实现对蓝牙外设的快速连接，进行音频输出。本发明应用于具有嵌入式实时操作系统的数字电视机蓝牙传输领域。

Description

具有蓝牙传输音频功能的数字电视机及蓝牙传输方法
技术领域
本发明涉及一种无线数据传输装置及方法，尤其涉及一种用于嵌入式实时操作系统的数字电视机的蓝牙音频传输播放的装置和方法。
背景技术
随着蓝牙通讯技术不断的发展，其成本越来越低，被广泛运用于个人通信领域和计算机网络及其外部设备中。公开号为CN1722785A的发明名称为“数码广播接收机的蓝牙无线音频输出装置以及方法”的中国专利申请提出了一种在机顶盒等数码广播接收机内内置蓝牙模块并与周边蓝牙耳机相连进行音频传输的方法。公开号为CN1764248的发明名称为“具有蓝牙通讯功能的数字电视机”的中国专利申请提出了通过在电视机主电路板扩展一蓝牙模块从而实现电视机与外部蓝牙设备间音频传输的方法。
图1示出了现有技术的原理。现有技术仅仅是在原有系统的音频输出接口11上扩展一个额外的蓝牙处理子系统12，对机顶盒或电视机的输出音频进行调制后输出，其成本较高、无法适应多变的市场和用户需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有蓝牙传输音频功能的数字电视机以及在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，在数字电视机的操作系统内核中实现蓝牙协议栈，提高了系统集成度，降低了技术实现的难度。
本发明的技术方案为：本发明提供了一种具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，将该数字电视机的音频数据传输至蓝牙外设，该数字电视机包括：
一蓝牙模块，查找并连接蓝牙外设，将该音频数据传输至该蓝牙外设；
一数字音频处理芯片，包括：
一音频输入接口单元，接收数字形式的音频信号；
一具有操作系统内核的MCU模块，通过一数据传输接口与该蓝牙模块连接，在模块的软件支持层集成一蓝牙协议栈单元，该蓝牙协议栈单元通过一主机控制器接口访问该蓝牙模块；
一音频处理单元，对接收到的音频信号进行PCM编码、基带处理、编码、前向纠错处理和调制；
一音频输出接口单元，连接该音频处理单元和该蓝牙模块，将调制后的音频信号输出至该蓝牙模块。
上述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其中，该蓝牙协议栈单元进一步包括：
逻辑链路控制与适配协议单元，位于基带协议之上，向上层提供面向连接和无连接的数据服务；
服务发现协议单元，基于客户/服务器结构的协议，提供发现服务器所提供的服务和服务属性的机制；
串口仿真协议单元，提供逻辑链路控制与适配协议之上的串口仿真。
上述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其中，该具有操作系统内核的MCU模块中还设置一历史连接记录单元，记录数字电视机与蓝牙外设的所有历史连接信息，以实现对过往蓝牙外设的快速连接。
上述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其中，该主机控制器接口是USB总线接口、UART接口、GPIO接口或内存地址映射中的一种。
上述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其中，该数字电视机还包括：
一音频数模转换模块，连接外围的声音播放设备，将输出的数字式音频信号转换为模拟式音频信号传输至该些声音播放设备；
一多路模拟开关，连接在该音频输出单元与该蓝牙模块、该音频数模转换模块之间，选择性地将音频信号输出至该蓝牙模块或该音频数模转换模块。
基于上述系统，本发明还提供了一种在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，包括：
提供一操作界面以供用户开启蓝牙；
当蓝牙功能被选中后，数字电视机中的操作系统唤醒蓝牙功能；
操作系统集成的蓝牙协议栈中的服务发现协议查找蓝牙外设，如果查找到相应的蓝牙外设，则进入下一步，否则连接失败，流程结束；
建立数字电视机与蓝牙外设之间的连接；
关闭其他声音播放设备的音频输出。
上述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其中，所述方法还包括：
在建立数字电视机与蓝牙外设的连接之前，查询该蓝牙外设是否存在于历史连接记录中，如果有则以历史连接记录中的信息建立连接，否则以默认方式建立连接。
上述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其中，所述方法还包括：
在声音播放设备与蓝牙外设之间选择一个音频输出信号的当前播放设备。
上述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其中，所述方法还包括：
发送结果码，通过结果码控制声音播放设备或蓝牙外设的增益来控制音量。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明在数字电视机主电路板中集成蓝牙芯片，通过系统USB总线、UART、GPIO、内存地址映射等多种方式访问蓝牙芯片，以降低整个硬件系统的成本。本发明在操作系统内核中实现蓝牙协议栈，为数字电视机上层软件应用中语音的双向传输提高稳定、可靠的支持。本发明对电视机音频在扬声器、有线耳机和蓝牙语音设备间的输出实施选通控制。本发明在操作系统的支持下记录数字电视机与蓝牙语音设备连接的历史信息以实现对过往设备的快速连接。
附图说明
图1是现有技术的数字电视机的硬件原理示意图。
图2是本发明的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机的原理示意图。
图3是包含蓝牙协议栈的具有操作系统内核的MCU原理框图。
图4是蓝牙语音传输模型的框图。
图5是图2实施例的进一步细化的原理框图。
图6是本发明的在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
请参见图2，在主电路板1上设置一块蓝牙芯片2、一块音视频处理芯片3和音频数模转换器4，在音频数模转换器4上连接扬声器5和有线耳机6。蓝牙芯片2中设有一蓝牙模块，该蓝牙模块查找数字电视机周边的蓝牙外设，连接查找到的蓝牙外设。音视频处理芯片3中设有音频输入接口单元31、具有操作系统内核的MCU模块32、音频处理单元33、音频输出接口单元34、多路模拟开关35以及视频模块36。其中音频输入接口单元31接收数字形式的音频信号，MCU模块32通过数据传输接口(例如USB接口)与蓝牙芯片2连接，音频处理单元33对接收到的音频信号进行PCM编码、基带处理、编码、前向纠错处理和调制，并将处理后的信号传输至音频输出接口单元34。音频输出接口单元34连接多路模拟开关35，多路模拟开关35连接音频数模转换器4和蓝牙芯片2。多路模拟开关35起到互斥选通的作用，对于输出至蓝牙外设的音频信号，音频输出接口单元34将调制后的音频信号通过多路模拟开关35输出至蓝牙芯片2，再传输至蓝牙外设(例如蓝牙耳机)上。此外，音频输出接口单元34将未经调制的音频信号通过多路模拟开关35输出至音频数模转换器4，转换成模拟信号后再传输至扬声器5或有线耳机6。
请同时参见图3，具有操作系统内核的MCU模块32中的蓝牙协议栈单元是建立在具有操作系统内核的MCU的软件支持层。操作系统内核主要分为四层：系统调用层、内核子系统层、软件支持层以及底层硬件驱动层。其中系统调用层对应用程序提供系统调用接口，系统调用接口直接和内核子系统层交互。内核子系统层包括进程管理、内存管理、文件系统、设备控制及网络。进程管理控制CPU实现多进程和任务调度，内存管理通过内存管理器管理系统的内存，网络通过各种网络协议控制网络接口以实现网络通信。
蓝牙协议栈单元集成在MCU中的软件支持层，通过主机控制器接口(例如USB总线接口、UART接口、GPIO接口或内存地址映射等)访问蓝牙芯片，包括：逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)、串口仿真协议(RFCOMM)等，通过HCI接口驱动蓝牙模块。其中逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)是数据链路的一部分，位于基带协议之上，向上层提供面向连接和无连接的数据服务，主要功能包括：协议的复用能力、分组的分割和重组以及分组提起。服务发现协议(SDP)是一种基于客户/服务器结构的协议，为客户应用提供一种发现服务器所提供的服务和服务属性的机制，服务的属性包括服务类型以及使用服务所需的机制或协议信息。服务器维护一个服务记录表，描述该服务器的服务特性，客户通过发送一个SDP请求从服务器记录中索取服务信息。R F C O MM协议提供L 2 C A P协议之上的串口仿真，该协议基于E T S I标准T S 07.10。HCI协议提供一种访问蓝牙硬件能力的通用接口，在蓝牙芯片模块上，HCI固件通过访问基带命令、链路管理命令、硬件状态寄存器、控制寄存器以及事件寄存器实现对蓝牙硬件的HCI命令。
在MCU模块32中还设置一历史连接记录单元(未图示)，记录数字电视机与蓝牙外设的所有历史连接信息，以实现对过往蓝牙外设的快速连接。该单元中记录了数字电视机与蓝牙外设的所有历史连接记录。每次连接蓝牙外设之前先在历史连接记录单元中查找该单元中是否存在当前连接的蓝牙外设。如果存在则以历史连接单元存储的连接信息进行设备连接，否则以一般方式进行设备连接。通过蓝牙传输音频涉及音频传输规范，传输模型请参见图4。
图5是对图2实施例的细化。请参见图5，音频信号的输入有以下多种方式：视频和音频信号通过HDMI接口110输入到HDMI接收模块101，HDMI接收模块101将音频信号解出后传给音频数字处理芯片105。S-Video等伴音信号通过接口310输入到音频模数转换模块107，音频模数转换模块107将数字格式的音频传给音频数字处理芯片105。NTSC/PAL的伴音信号从接口130输入至PAL/NTSC模块102，经处理后再传给音频数字处理芯片105。ATSC/DVB的伴音信号从接口150输入，经QAM/VSB模块103处理后传给音频数字处理芯片105。其他的数字音频信号通过SPDIF接口180或I2S接口190直接传给音频数字处理芯片105。音频数字处理芯片105将根据音频的输入格式和输出格式对音频进行处理。
音频输出描述及多路模拟开关109实现声音输出通道选择。音频数字处理芯片105输出的是数字信号。如果要驱动扬声器或普通耳机，需要经过音频数模转换器106转换为模拟信号。如果要通过蓝牙传输，音频数字处理芯片105对音频信号进行PCM编码，通过基带处理、编码、前向纠错处理(FEC)，调制后由蓝牙模块111的RF发送。
本发明基于上述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，还提供了一种在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法。图6示出了传输方法的流程，请参见图6，下面是对该方法流程中各步骤的详细描述。
步骤S1：系统在数字电视机屏幕上提供一操作界面(OSD)供用户选择是否开启蓝牙。
步骤S2：蓝牙功能被选中后，操作系统唤醒蓝牙功能并在OSD上显示蓝牙LOGO。
步骤S3：操作系统通过SDP协议查找是否有蓝牙外设，如果有则进入步骤S4，否则转至步骤S5。
步骤S4：查询该蓝牙外设是否存在于历史连接记录中，如果存在于历史连接记录中则进入步骤S6，否则转至步骤S7。
步骤S5：重新检查蓝牙外设，如果有效则进入步骤S4，否则转至步骤S11。
步骤S6：以历史连接记录中原有的连接信息(已保存过的PIN码)建立数字电视机与蓝牙外设间的连接。
步骤S7：以默认方式(默认的PIN码)建立数字电视机与蓝牙外设间的连接。
步骤S8：在声音播放设备与蓝牙外设之间选择蓝牙外设为当前的音频输出装置。声音播放设备例如是有线耳机、扬声器等，蓝牙外设例如是蓝牙耳机等。
步骤S9：关闭其他声音播放设备的音频输出。
步骤S10：将音频数据通过蓝牙传输至蓝牙外设。
步骤S11：经一设定的时间后暂停蓝牙功能，并在OSD上让蓝牙LOGO消失。
在上述流程中的任何阶段，数字电视机和蓝牙外设都可以实现蓝牙连接的释放。
另外，可以在数字电视机端发送结果码“+VGM”和“-VGS”控制蓝牙耳机、麦克风以及扬声器的增益，实现在电视机端对蓝牙耳机的音量控制。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1一种具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，将该数字电视机的音频数据传输至蓝牙外设，该数字电视机包括：
一蓝牙模块，查找并连接蓝牙外设，将该音频数据传输至该蓝牙外设；
一数字音频处理芯片，包括：
一音频输入接口单元，接收数字形式的音频信号；
一具有操作系统内核的MCU模块，通过一数据传输接口与该蓝牙模块连接，在模块的软件支持层集成一蓝牙协议栈单元，该蓝牙协议栈单元通过一主机控制器接口访问该蓝牙模块；
一音频处理单元，对接收到的音频信号进行PCM编码、基带处理、编码、前向纠错处理和调制；
一音频输出接口单元，连接该音频处理单元和该蓝牙模块，将调制后的音频信号输出至该蓝牙模块。
2根据权利要求1所述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其特征在于，该蓝牙协议栈单元进一步包括：
逻辑链路控制与适配协议单元，位于基带协议之上，向上层提供面向连接和无连接的数据服务；
服务发现协议单元，基于客户/服务器结构的协议，提供发现服务器所提供的服务和服务属性的机制；
串口仿真协议单元，提供逻辑链路控制与适配协议之上的串口仿真。
3根据权利要求1所述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其特征在于，该具有操作系统内核的MCU模块中还设置一历史连接记录单元，记录数字电视机与蓝牙外设的所有历史连接信息，以实现对过往蓝牙外设的快速连接。
4根据权利要求1所述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其特征在于，该主机控制器接口是USB总线接口、UART接口、GPIO接口或内存地址映射中的一种。
5根据权利要求1所述的具有蓝牙传输音频功能的数字电视机，其特征在于，该数字电视机还包括：
一音频数模转换模块，连接外围的声音播放设备，将输出的数字式音频信号转换为模拟式音频信号传输至该些声音播放设备；
一多路模拟开关，连接在该音频输出单元与该蓝牙模块、该音频数模转换模块之间，选择性地将音频信号输出至该蓝牙模块或该音频数模转换模块。
6一种在数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，包括：
提供一操作界面以供用户开启蓝牙；
当蓝牙功能被选中后，数字电视机中的操作系统唤醒蓝牙功能；
操作系统集成的蓝牙协议栈中的服务发现协议查找蓝牙外设，如果查找到相应的蓝牙外设，则进入下一步，否则连接失败，流程结束；
建立数字电视机与蓝牙外设之间的连接；
关闭其他声音播放设备的音频输出。
7根据权利要求6所述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在建立数字电视机与蓝牙外设的连接之前，查询该蓝牙外设是否存在于历史连接记录中，如果有则以历史连接记录中的信息建立连接，否则以默认方式建立连接。
8根据权利要求6所述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在声音播放设备与蓝牙外设之间选择一个音频输出信号的当前播放设备。
9根据权利要求6所述的数字电视机与蓝牙外设之间传输音频的方法，其特征在于，所述方法还包括：
发送结果码，通过结果码控制声音播放设备或蓝牙外设的增益来控制音量。
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