CN115150717A

CN115150717A - 一种基于ble实现蓝牙分体式音箱及使用方法

Info

Publication number: CN115150717A
Application number: CN202211075738.5A
Authority: CN
Inventors: 徐政
Original assignee: Rivotek Technology Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Rivotek Technology Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2022-10-04

Abstract

本发明公开了一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱及使用方法，包括主音箱和BLE音箱，主音箱嵌设于承载架的上部，承载架的下部设置有嵌入槽，在嵌入槽的后部安装电源模块，电源模块用于给主音箱和BLE音箱供电；主音箱与移动终端建立经典蓝牙音频连接，将来自移动终端的音频数据传输给BLE音箱，主音箱包括主音箱控制区和主音箱喇叭，主音箱控制区包括音频数据接受功能模块、音频数据播放功能模块、音频数据转发功能模块和主控模块。本发明扩充了蓝牙音箱的使用功能，提供立体环绕播放模式，满足各场景对音频播放的需求，实现了单一音频源设备与多个音频接收设备间同步进行多重且独立的音频串流传输，音频同步的立体声音。

Description

一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱及使用方法

技术领域

本发明涉及蓝牙音频播放技术领域，尤其涉及一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱及使用方法。

背景技术

LE Audio：蓝牙5.2规范确定的新一代底功耗蓝牙音频技术，2019年规范发布，2020年开始多家蓝牙芯片厂商发布了支持的蓝牙芯片产品，新一代底功耗蓝牙音频技术LEAudio打破了经典蓝牙音频的市场垄断地位，开创了新的蓝牙无线音频市场，LE Audio使用低复杂性通信编解码器LC3 (Low Complexity Communications Codec)，LC3即使在低数据速率下也能提供高质量音频，使产品能够在音频质量和功耗等关键产品属性之间进行更好的设计折中， LE Audio添加广播音频功能，使单一音频源设备能够向不限数量的音频接收器设备广播一个或多个音频串流，并支持音频分享（Audio Sharing）。

目前存在的蓝牙音箱主要是经典蓝牙音频方案，音箱主要以单个的形式存在，当需要以组合音箱形式存在时，相互组合的方式主要是蓝牙音箱相互配对连接接受音频数据形成组合音箱的方式，还有就是用其他通讯方式转发音频数据，或基于目前手机双通道音频的支持组合双音箱同步音频播放。而这些方案存在音频同步时功耗过大，而且基于手机双通道音频的支持组合双音箱同步音频播放只能最多支持2个蓝牙音箱，难以实现多音箱同步播放的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的传统蓝牙音箱功耗高、无法进行多音箱扩充的缺点，而提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱及使用方法，其目的是提出一种新的蓝牙音箱结构，基于新的底功耗蓝牙音频技术，其中的多重串流音频特性，实现了单一音频源设备与多个音频接收设备间同步进行多重且独立的音频串流传输，实现了真正的音频同步，立体声音环绕。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，包括主音箱和BLE音箱，所述主音箱嵌设于承载架的上部，所述承载架的下部设置有嵌入槽，在所述嵌入槽的后部安装电源模块，所述电源模块用于给所述主音箱和BLE音箱供电；所述主音箱与移动终端建立经典蓝牙音频连接，并基于LE Audio 共享功能，将来自移动终端的音频数据传输给所述BLE音箱，所述主音箱包括主音箱控制区和主音箱喇叭，所述主音箱控制区设置在所述主音箱喇叭的上部，所述主音箱控制区包括音频数据接受功能模块、音频数据播放功能模块、音频数据转发功能模块和主控模块。

进一步的，所述音频数据接受功能模块用于和移动终端建立经典蓝牙音频连接，获取移动终端传输的音频数据，并发送给所述音频数据播放功能模块播放音频数据。

进一步的，所述音频数据转发功能模块接受自所述音频数据接受功能模块发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至所述BLE音箱，所述主控模块接受用户控制操作，用于控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容。

进一步的，所述承载架为“凵”字形框架结构，在承载架内的上半部固定设置了用于承托所述主音箱的承载板，两侧设置有挡板，所述承载板的下侧设置有用于承载所述BLE音箱的托板，所述托板两侧固定于所述承载架的两侧壁，托板的轴线方向上固定设置有限位档条，托板的上端面开设有限位槽，沿所述限位档条的外侧固定设置有分隔条，所述分隔条上端部与所述承载板的下端面固定连接，下端部与最下层的所述托板固定连接，所述承载架、托板、限位档条、挡板和分隔条围合的区域，以及所述托板、限位档条、分隔条和挡板围合的区域为所述嵌入槽，所述托板的内侧设置有用于给所述主音箱和BLE音箱供电的电源模块，所述电源模块与每个所述嵌入槽相对应的下部设置有内凹的充电槽口，所述充电槽口内设置正负极充电头。

进一步的，所述BLE音箱为正方体结构，BLE音箱的体积小于所述嵌入槽的体积，BLE音箱内部设有供电电池，外部两侧设置有提手，在BLE音箱的后部下端设置有电源接收模块，所述电源接收模块为外凸结构，嵌设于所述充电槽口内，在所述电源接收模块上设置有与所述正负极充电头相匹配的正负极接触端口。

进一步的，在所述承载架两侧的挡板上，从所述承载板下端面到最下层所述托板上端面之间的区域开设有镂空部，所述镂空部的宽度小于所述挡板的宽度。

一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

步骤一：将各BLE音箱嵌入在嵌入槽内，电源模块接通外部电源，并给主音箱及BLE音箱供电，通过主音箱的主音箱控制区内设的音频数据接受功能模块与移动终端建立经典蓝牙音频连接关系，获取移动终端传输的音频数据；

步骤二：主音箱利用LE Audio 共享功能与BLE音箱建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱设备；

步骤三：通过移动终端或主音箱控制区，控制主音箱及BLE音箱播放音频数据，控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容。

进一步的，所述步骤二中，主音箱利用LE Audio 共享功能与BLE音箱建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱的方法为：音频数据接受功能模块获取移动终端传输的音频数据发送给所述音频数据播放功能模块和音频数据转发功能模块，音频数据播放功能模块播放音频数据，音频数据转发功能模块接受自所述音频数据接受功能模块发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至所述BLE音箱。

进一步的，所述步骤一中，电源模块接通外部电源在给BLE音箱供电的同时，也给BLE音箱内部的供电电池进行充电。

进一步的，所述步骤三中，主音箱和BLE音箱在播放音频数据时，BLE音箱有两种播放模式，第一种是嵌设在嵌入槽内进行播放，第二种是脱离嵌入槽，利用供电电池给BLE音箱供电，将BLE音箱摆放在不同位置，形成主音箱与BLE音箱分体式的播放场景。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出一种分体式蓝牙音箱结构，扩充了蓝牙音箱的使用功能，提供立体环绕播放模式，满足各场景对音频播放的需求；基于新的低功耗蓝牙音频技术，多重串流音频特性，实现了单一音频源设备与多个音频接收设备间同步进行多重且独立的音频串流传输，实现了音频同步、立体声音频，与目前市场经典蓝牙音箱在音频质量和功耗上有较明显的优势。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱承载架的结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱的BLE音箱的后部侧视图；

图4为本发明提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱主音箱与BLE音箱的连接关系图；

图5为本发明提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱主音箱控制区的各功能模块连接关系图。

图中各标号：10、主音箱；101、主音箱控制区；1011、音频数据接受功能模块；1012、音频数据播放功能模块；1013、音频数据转发功能模块；1014、主控模块；102、主音箱喇叭；11、BLE音箱；110、电源接收模块；111、正负极接触端口；112、提手；12、承载架；121、承载板；122、挡板；123、镂空部；13、嵌入槽；14、电源模块；15、充电槽口；16、正负极充电头；17、托板；18、限位槽；19、限位档条；20、分隔条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：

本实施例中的BLE指的是蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或称BluetoothLE、BLE，旧商标Bluetooth Smart）也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。

LE Audio共享功能是蓝牙5.2规范确定的新一代底功耗蓝牙音频技术，2019年规范发布，2020年开始多家蓝牙芯片厂商发布了支持的蓝牙芯片产品，新一代底功耗蓝牙音频技术LE Audio打破了经典蓝牙音频的市场垄断地位，开创了新的蓝牙无线音频市场，LEAudio使用低复杂性通信编解码器LC3 (Low Complexity Communications Codec)，LC3即使在低数据速率下也能提供高质量音频，使产品能够在音频质量和功耗等关键产品属性之间进行更好的设计折中， LE Audio添加广播音频功能，使单一音频源设备能够向不限数量的音频接收器设备广播一个或多个音频串流，并支持音频分享（Audio Sharing）。

HID（The Human Interface Device）定义了蓝牙在人机接口设备中的协议、特征和使用规程。

GATT (Generic Attribute Profile)是一个在低功耗蓝牙（BLE）连接之上的发送和接收很短的数据段的通用规范，这些很短的数据段被称为属性（Attribute）。

如图1和图2所示，本实施例提出的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱以四个BLE附属音箱作为示例，实际使用中方案不限于四个BLE音箱，可能是一个到多个不等的BLE附属音箱。因为基于LE Audio共享特性，LE Audio 共享可以以广播音频功能方式，使单一音频源设备能够向不限数量的音频接收器设备广播音频数据；

该分体式音箱包括主音箱10和BLE音箱11，为便于展示整体结构，图1中仅展示出三个BLE音箱11，其中主音箱10嵌设于承载架12的上部，承载架12的下部设置有嵌入槽13，为配合BLE音箱11安装，嵌入槽13在本实施例中设置有4个，在嵌入槽13的后部安装电源模块14，电源模块14用于给所述主音箱10和BLE音箱11供电，主音箱10包括主音箱控制区101和主音箱喇叭102，主音箱控制区101设置在主音箱喇叭102的上部。

具体的，承载架12为“凵”字形框架结构，在承载架12内的上半部固定设置了用于承托所述主音箱10的承载板121，两侧设置有挡板122，承载板121的下侧设置有用于承载BLE音箱11的托板17，托板17的数量需要根据设置嵌入槽13的数量而确定，由于本实施例设置了四个嵌入槽13，所以一共设置了上下两块托板17，最下侧的托板17作为承载架12 的底板，在其四角设置了便于本分体式音箱移动的万向轮；托板17两侧固定于承载架12的两侧壁，托板17的轴线方向上固定设置有限位档条19，托板17的上端面开设有限位槽18，沿限位档条19的外侧固定设置有分隔条20，分隔条20上端部与承载板121的下端面固定连接，下端部与最下层的托板17固定连接，承载架12、托板17、限位档条19、挡板122和分隔条20围合的区域，以及托板17、限位档条19、分隔条20和挡板122围合的区域为嵌入槽13，BLE音箱11放置在嵌入槽13内，BLE音箱11的底部被限位槽18约束，BLE音箱11的四周被限位档条19、分隔条20和挡板122以及电源模块14限制固定，使BLE音箱11在使用时运行播放稳定，受外界环境干扰小。

托板17的内侧设置有用于给主音箱10和BLE音箱11供电的电源模块14，电源模块14与每个嵌入槽13相对应的下部设置有内凹的充电槽口15，充电槽口15内设置正负极充电头16。

进一步的，如图3所示，BLE音箱11为正方体结构，为保障BLE音箱11能够轻松放置在嵌入槽13内，BLE音箱11的体积小于嵌入槽13的体积，为方便BLE音箱11的移动灵活使用，BLE音箱11内部设有供电电池，外部两侧设置有提手112，在BLE音箱11的后部下端设置有电源接收模块110，电源接收模块110为外凸结构，嵌设于充电槽口15内，在电源接收模块110上设置有与正负极充电头16相匹配的正负极接触端口111，通过电源模块14上的正负极充电头16对电源接收模块110的正负极接触端口111的接触，实现对BLE音箱11的供电，以及对BLE音箱11内部的供电电池进行充电。

为了使用时能够方便对BLE音箱11的取放，不影响BLE音箱11的播放音质，在承载架12两侧的挡板122上，从承载板121下端面到最下层托板17上端面之间的区域开设有镂空部123，镂空部123的宽度小于挡板122的宽度。

如图4所示，主音箱10（主蓝牙音箱）与移动终端（音频源）建立经典蓝牙音频连接，获取移动终端传输的音频数据，由于蓝牙5.2协议2019发布，支持协议规范的蓝牙芯片在2020才出现量产化产品,大量的现存移动终端或音频源设备目前还不支持基于蓝牙5.2协议规范的LE Audio 共享，所以方案主音箱10还是使用的经典蓝牙；主音箱10自己在播放音频的同时，基于LE Audio 共享功能，将来自移动终端的音频数据传输给四个BLE音箱11，主音箱10和BLE音箱11播放得到的音频数据。

BLE音箱11除了接受移动终端的音频数据外，还可以通过GATT或HID接受主音箱10的控制指令，进一步实际应用中，主音箱10基于LE Audio 共享功能共享音频数据，与其它第三方支持LE Aduio 共享功能的蓝牙音频设备，如各类基于蓝牙5.2 规范蓝牙芯片的蓝牙耳机，蓝牙音箱，移动终端也可以接受到主音箱10广播的音频数据，进一步的拓展了基于BLE实现蓝牙连接操作的便利性，使得通过简单操作就可实现音频分享成为可能。

如图5所示，主音箱控制区101包括音频数据接受功能模块1011、音频数据播放功能模块1012、音频数据转发功能模块1013和主控模块1014；主控模块1014为主音箱控制区101的核心逻辑控制模块，音频数据播放功能模块1012、音频数据转发功能模块1013和主控模块1014均与主控模块1014建立信号连接，音频数据接受功能模块1011的输入端与移动终端建立连接，其输出端分别与音频数据播放功能模块1012、音频数据转发功能模块1013的输入端连接。

音频数据接受功能模块1011用于和移动终端建立经典蓝牙音频连接，获取移动终端传输的音频数据，并发送给音频数据播放功能模块1012播放音频数据。

音频数据转发功能模块1013接受来自音频数据接受功能模块1011发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至BLE音箱11，主控模块1014接受用户控制操作，用于控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容。

一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

步骤一：根据使用要求，确定BLE音箱11的使用数量，选择具有不同嵌入槽13的分体式音箱，将各BLE音箱11嵌入在嵌入槽13内，电源模块14接通外部电源，并给主音箱10及BLE音箱11供电，电源模块14接通外部电源在给BLE音箱11供电的同时，也给BLE音箱11内部的供电电池进行充电，通过主音箱10的主音箱控制区101内设的音频数据接受功能模块1011与移动终端建立经典蓝牙音频连接关系，获取移动终端传输的音频数据；

步骤二：主音箱10利用LE Audio 共享功能与BLE音箱11建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱11设备；

具体的，主音箱10利用LE Audio 共享功能与BLE音箱11建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱11的方法为：音频数据接受功能模块1011获取移动终端传输的音频数据发送给所述音频数据播放功能模块1012和音频数据转发功能模块1013，音频数据播放功能模块1012播放音频数据，音频数据转发功能模块1013接受自所述音频数据接受功能模块1011发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至所述BLE音箱11；

步骤三：通过移动终端或主音箱控制区101，控制主音箱10及BLE音箱11播放音频数据，控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容；主音箱10和BLE音箱11在播放音频数据时，BLE音箱11有两种播放模式，第一种是嵌设在嵌入槽13内进行播放，第二种是当需要环绕的一个立体声效果时，可将四个BLE音箱11从嵌入槽13内取出，利用供电电池给BLE音箱11供电，将BLE音箱11摆放在不同位置，形成主音箱10与BLE音箱11分体式的播放场景，展示出分体式蓝牙音箱的优点，以形成一个环绕立体声的环境，BLE音箱11的通讯连接距离最远可以达到100米，有良好的适应场景能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，包括主音箱（10）和BLE音箱（11），所述主音箱（10）嵌设于承载架（12）的上部，所述承载架（12）的下部设置有嵌入槽（13），在所述嵌入槽（13）的后部安装电源模块（14），所述电源模块（14）用于给所述主音箱（10）和BLE音箱（11）供电；所述主音箱（10）与移动终端建立经典蓝牙音频连接，并基于LE Audio 共享功能，将来自移动终端的音频数据传输给所述BLE音箱（11），所述主音箱（10）包括主音箱控制区（101）和主音箱喇叭（102），所述主音箱控制区（101）设置在所述主音箱喇叭（102）的上部，所述主音箱控制区（101）包括音频数据接受功能模块（1011）、音频数据播放功能模块（1012）、音频数据转发功能模块（1013）和主控模块（1014）。

2.根据权利要求1所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，所述音频数据接受功能模块（1011）用于和移动终端建立经典蓝牙音频连接，获取移动终端传输的音频数据，并发送给所述音频数据播放功能模块（1012）播放音频数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，所述音频数据转发功能模块（1013）接受自所述音频数据接受功能模块（1011）发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至所述BLE音箱（11），所述主控模块（1014）接受用户控制操作，用于控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容。

4.根据权利要求1所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，所述承载架（12）为“凵”字形框架结构，在承载架（12）内的上半部固定设置了用于承托所述主音箱（10）的承载板（121），两侧设置有挡板（122），所述承载板（121）的下侧设置有用于承载所述BLE音箱（11）的托板（17），所述托板（17）两侧固定于所述承载架（12）的两侧壁，托板（17）的轴线方向上固定设置有限位档条（19），托板（17）的上端面开设有限位槽（18），沿所述限位档条（19）的外侧固定设置有分隔条（20），所述分隔条（20）上端部与所述承载板（121）的下端面固定连接，下端部与最下层的所述托板（17）固定连接，所述承载架（12）、托板（17）、限位档条（19）、挡板（122）和分隔条（20）围合的区域，以及所述托板（17）、限位档条（19）、分隔条（20）和挡板（122）围合的区域为所述嵌入槽（13），所述托板（17）的内侧设置有用于给所述主音箱（10）和BLE音箱（11）供电的电源模块（14），所述电源模块（14）与每个所述嵌入槽（13）相对应的下部设置有内凹的充电槽口（15），所述充电槽口（15）内设置正负极充电头（16）。

5.根据权利要求4所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，所述BLE音箱（11）为正方体结构，BLE音箱（11）的体积小于所述嵌入槽（13）的体积，BLE音箱（11）内部设有供电电池，外部两侧设置有提手（112），在BLE音箱（11）的后部下端设置有电源接收模块（110），所述电源接收模块（110）为外凸结构，嵌设于所述充电槽口（15）内，在所述电源接收模块（110）上设置有与所述正负极充电头（16）相匹配的正负极接触端口（111）。

6.根据权利要求4所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱，其特征在于，在所述承载架（12）两侧的挡板（122）上，从所述承载板（121）下端面到最下层所述托板（17）上端面之间的区域开设有镂空部（123），所述镂空部（123）的宽度小于所述挡板（122）的宽度。

7.基于权利要求1-6任意一项所述的一种基于BLE实现蓝牙分体式音箱的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤一：将各BLE音箱（11）嵌入在嵌入槽（13）内，电源模块（14）接通外部电源，并给主音箱（10）及BLE音箱（11）供电，通过主音箱（10）的主音箱控制区（101）内设的音频数据接受功能模块（1011）与移动终端建立经典蓝牙音频连接关系，获取移动终端传输的音频数据；

步骤二：主音箱（10）利用LE Audio 共享功能与BLE音箱（11）建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱（11）设备；

步骤三：通过移动终端或主音箱控制区（101），控制主音箱（10）及BLE音箱（11）播放音频数据，控制音量大小、播放、暂停和切换播放内容。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤二中，主音箱（10）利用LEAudio 共享功能与BLE音箱（11）建立连接，并将音频数据传输给各BLE音箱（11）的方法为：音频数据接受功能模块（1011）获取移动终端传输的音频数据发送给所述音频数据播放功能模块（1012）和音频数据转发功能模块（1013），音频数据播放功能模块（1012）播放音频数据，音频数据转发功能模块（1013）接受自所述音频数据接受功能模块（1011）发送的音频数据，然后通过LE Audio 共享的方式发送至所述BLE音箱（11）。

9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤一中，电源模块（14）接通外部电源在给BLE音箱（11）供电的同时，也给BLE音箱（11）内部的供电电池进行充电。

10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤三中，主音箱（10）和BLE音箱（11）在播放音频数据时，BLE音箱（11）有两种播放模式，第一种是嵌设在嵌入槽（13）内进行播放，第二种是脱离嵌入槽（13），利用供电电池给BLE音箱（11）供电，将BLE音箱（11）摆放在不同位置，形成主音箱（10）与BLE音箱（11）分体式的播放场景。