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基于EFM8SB/R5F11AG主控器件的小体积双麦蓝牙降噪耳机解决方案

2018-01-17
类别:消费电子
eye 1607
文章创建人 拍明

  概述

  双麦克风蓝牙降噪耳机与其他蓝牙降噪耳机不同的是,其原理采用了“正负抵消”,双麦克风蓝牙耳机一般内嵌了两个话筒,一个用于拾取人声,另一个专门采集周围的环境噪音,然后通过内嵌的DSP芯片进行分析,将采集来的噪音过滤掉,以提高声音的品质。本方案包含超低功耗、小封装的8位MCU延长蓝牙耳机电池续航时间的同时大大减小耳机体积。

  优势

  • 体积小、功耗低的8位MCU(EFM8SB)工作主频25M, 16个数字I/O, 集成300ksps 10位分辨率的ADC,可以实现对蓝牙降噪耳机电池的快速检测;宽工作电压范围1.8V~3.6V,120uA/MHz 运行功耗,0.5uA 睡眠电流,有效延长电池的续航时间;QFN24超小封装(4mm*4mm),非常适合于小体积蓝牙耳机对MCU低功耗、小封装的要求。

【EFM8SB】

EFM8SB属于Sleepy Bee系列MCU,是世界上最节能的8位微控制器。EM8SB1 具有高效率的 8 位内核、创新型的低功耗技术、 从节能模式快速唤醒以及小外形等特性,因此成为了所有电池供电应用的理想选择。

产品特色

局部限电时的最低MCU休眠电流 (50nA)

最低MCU工作电流(24.5MHz时为150μA/MHz)

最低MCU唤醒触摸平均电流 (< 1μA)

使用内部RTC和局部限电时的最低休眠电流 (< 300nA)

超快速唤醒数字和模拟外设 (< 2μs)

集成 LDO,以在任何电压下均保持超低工作电流

EFM8SB框图

EFM8SB框图.png

The EFM8UB1, part of the Universal Bee family of MCUs, is a

multi-purpose line of 8-bit microcontrollers with USB feature set in

small packages.

These devices offer high value by integrating an innovative energy-smart USB peripheral

interface, charger detect circuit, 8 kV ESD protection, and enhanced high speed communication

interfaces into small packages, making them ideal for space-constrained USB

applications. With an efficient 8051 core and precision analog, the EFM8UB1 family is

also optimal for embedded applications.

EFM8UB1 applications include the following:

• USB I/O controls, dongles

• High-speed communication bridge

• Consumer electronics

• Medical equipment

KEY FEATURES

• Pipelined 8-bit C8051 core with 50 MHz maximum operating frequency

• Up to 22 multifunction, 5 V tolerant I/O pins

• Low Energy USB with full- and low-speed support saves up to 90% of the USB energy

• USB charger detect circuit (USB-BCS 1.2 compliant)

• One 12-bit ADC and two analog comparators with internal voltage DAC as reference input

• Five 16-bit timers

• Two UARTs, SPI, SMBus/I2C master/slave and I2C slave

• Priority crossbar for flexible pin mapping

Feature List

The EFM8UB1 highlighted features are listed below.

• Core

• Pipelined CIP-51 Core

• Fully compatible with standard 8051 instruction set

• 70% of instructions execute in 1-2 clock cycles

• 50 MHz maximum operating frequency

• Memory

• Up to 16 KB flash memory, in-system re-programmablefrom firmware, including 1 KB of 64-byte sectors and 15KB of 512-byte sectors.

• Up to 2304 bytes RAM (including 256 bytes standard 8051 RAM, 1024 bytes on-chip XRAM, and 1024 bytes of USBbuffer)

• Power

• 5 V-input LDO regulator for direct connection to USB supply

• Internal LDO regulator for CPU core voltage

• Power-on reset circuit and brownout detectors

• I/O: Up to 22 total multifunction I/O pins

• All pins 5 V tolerant under bias

• Flexible peripheral crossbar for peripheral routing

• 5 mA source, 12.5 mA sink allows direct drive of LEDs

• Clock Sources

• Internal 48 MHz oscillator with accuracy of ±1.5% standaloneand ±0.25% using USB clock recovery

• Internal 24.5 MHz oscillator with ±2% accuracy

• Internal 80 kHz low-frequency oscillator

• External CMOS clock option

• Timers/Counters and PWM

• 3-channel Programmable Counter Array (PCA) supportingPWM, capture/compare, and frequency output modes

• 5 x 16-bit general-purpose timers

• Independent watchdog timer, clocked from the low frequencyoscillator

• Communications and Digital Peripherals

• USB 2.0-compliant full speed with integrated low-powertransceiver, 4 bidirectional endpoints, and dedicated 1 KBbuffer

• 2 x UART, up to 3 Mbaud

• SPI™ Master / Slave, up to 12 Mbps

• SMBus™/I2C™ Master / Slave, up to 400 kbps

• I2C High-Speed Slave, up to 3.4 Mbps

• 16-bit CRC unit, supporting automatic CRC of flash at 256-byte boundaries

• Analog

• 12-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC)

• 2 x Low-current analog comparators with adjustable reference

• On-Chip, Non-Intrusive Debugging

• Full memory and register inspection

• Four hardware breakpoints, single-stepping

• Pre-loaded USB bootloader

• Temperature range -40 to 85 ºC

• Single power supply of 2.2 to 3.6 V or 3.0 to 5.25 V

• QSOP24, QFN28, and QFN20 packages

With on-chip power-on reset, voltage supply monitor, watchdog timer, and clock oscillator, the EFM8UB1 devices are truly standalone system-on-a-chip solutions. The flash memory is reprogrammable in-circuit, providing nonvolatile data storage and allowing field upgrades of the firmware. The on-chip debugging interface (C2) allows non-intrusive (uses no on-chip resources), full speed, in-circuit debugging using the production MCU installed in the final application. This debug logic supports inspection and modification of memory and registers, setting breakpoints, single stepping, and run and halt commands. All analog and digital peripherals are fully functional while debugging. The on-chip 5V-to-3.3V regulator enables operation from 2.2 V up to a 5.25 V supply. Devices are available in 28-pin QFN, 20-pin QFN, or 24-pin QSOP packages. All package options are lead-free and RoHS compliant.

  • 可支持蓝牙4.1近场无线通信的蓝牙SoC(R5F11AGJ)发射电流为4.3mA,接收电流为3.5mA;具有32MHz主频,最高支持256KB Flash,20KB RAM。

【R5F11AG】

Features

Low Power Technology (3.0V / MCU part: STOP )

• RF transmitter active: 4.3 mA (TYP.)

• RF receiver active: 3.5 mA (TYP.)

• RF sleep (POWER_DOWN mode) operation: 0.3 μA

(TYP.)

On-Chip RF Transceiver

• Bluetooth v4.2 Specification (Low Energy Single mode)

• 2.4 GHz ISM Band, GFSK modulation, TDMA/TDD

Frequency Hopping (included AES encryption circuit)

• Adaptivity, exclusively for use in operation as a

slave device

• Single ended RF interface

16-bit RL78-S2 CPU Core

• CISC Architecture (Harvard) with 3-stage pipeline

• Minimum instruction execution time: Can be changed

from high speed (0.03125 μs: @ 32 MHz operation

with high-speed on-chip oscillator) to

ultra-low speed (30.5 μs: @ 32.768 kHz operation

with subsystem clock)

• Multiply Signed & Unsigned: 16 x 16 to 32-bit result in

1 clock cycle

• 1-wire on-chip debug function

Main Flash Memory

• 128 KB / 192KB / 256 KB (Block size: 1 KB)

• On-chip single voltage flash memory with protection

from block erase/writing

• Self-programming with secure boot swap function

and flash shield window function

Data Flash Memory

• Data Flash with background operation

• Data flash size: 8 KB size (Erase block size: 1 KB)

• Erase Cycles: 1 Million (typ.)

• Erase/programming voltage: 1.8 V to 3.6 V

RAM

• 12 KB / 16KB / 20 KB size

• Supports operands or instructions

• Back-up retention in all modes

On-chip Oscillator

• High accuracy on-chip Oscillator for MCU

• 15kHz low-speed on-chip oscillator for MCU

• 32.768 kHzOn-chip oscillator for the RF slow clock

Data Memory Access (DMA) Controller

• Up to 4 fully programmable channels

• Transfer unit: 8- or 16-bit

Multiple Communication Interfaces

• Simplified I2C×2

• CSI (7-, 8-bit) ×2,

• UART (7-, 8-, 9-bit) ×2

• I2C ×1

Supply voltage Management

• Low voltage detection (LVD) with 12 setting options

(Notification to Interrupt and/or reset function)

• Power-on reset (POR) monitor/generator

Extended-Function Timers

• Multi-function 16-bit timers: 8 channels

• Real-time clock (RTC): 1 channel (full calendar andalarm function with watch correction function)

• Interval Timer: 12-bit, 1 channel

• Watchdog timer: 1 channel (window function) Rich Analog

• 8/10-bit resolution A/D converter (VDD = 1.6 to 3.6 V)

• Analog input: 8 channels

• Internal voltage reference (1.45 V) and temperature

sensorNote

Note Can be selected only in HS (high-speed main) mode

Safety Functions

• Comply with the IEC60730 and IEC61508 safety

standards

General Purpose I/O

• I/O port: 32 (N-ch open drain I/O [withstand voltage of

6 V]: 2, N-ch open drain I/O [VDD withstand voltage]: 9

• Different potential interface support: Can connect to a

1.8/2.5 V device

Standby function

• MCU part: Low power consumption mode: HALT,

STOP

Power saving mode: SNOOZE

• RF part :Low power saving mode with 6 setting (min.0.1 μA)

Operating Voltage / Operating Ambient Temperature

1.6 V to 3.6 V / –40 to +85°C

Package Type and Pin Count

48-pin HWQFN (6 × 6) (0.4mm pitch)

RL78/G1D

R5F11AGG

R5F11AGH

R5F11AGJ


     【蓝牙耳机

  蓝牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上,让使用者可以免除恼人电线的牵绊,自在地以各种方式轻松通话。自从蓝牙耳机问世以来,一直是行动商务族提升效率的好工具。

  蓝牙是一种低成本大容量的短距离无线通信规范。蓝牙笔记本电脑,就是具有蓝牙无线通信功能的笔记本电脑。蓝牙这个名字还有一段传奇故事呢。公元10世纪,北欧诸侯争霸,丹麦国王挺身而出,在他的不懈努力下,血腥的战争被制止了,各方都坐到了谈判桌前。通过沟通,诸侯们冰释前嫌,成为朋友。由 于丹麦国王酷爱吃蓝梅,以至于牙齿都被染成了蓝色,人称蓝牙国王,所以,蓝牙也就成了沟通的代名词。一千年后的今天,当新的无线通信规范出台时,人们又用蓝牙来为它命名。1995年,爱立信公司最先提出蓝牙概念。蓝牙规范采用微波频段工作,传输速率每秒1M字节,最大传输距离10米,通过增加发射功率可达到100米。蓝牙技术是全球开放的,在全球范围内具有很好的兼容性,全世界可以通过低成本的无形蓝牙网连成一体。

  蓝牙配对

  1、首次使用,尽量让耳机充上2-4个小时左右,以后充2小时即可,说明书上也是这么说的,最好不要超过4小时,有的论坛说一定要充24个小时是没有根据的,这么小个耳机,充24个小时,有些过于夸张。

  2、点击手机设置中的蓝牙设置,选择“开启”,完成。这就打开了手机的蓝牙支持功能。

  3、在蓝牙耳机关闭状态,按住耳机多功能键MFB 3 秒以上,待耳机上的指示蓝灯亮起(1,注意是常亮,配对过程一直常亮,不是闪烁或不亮 2,也有部分设备为红蓝交替闪烁),此时蓝牙耳机已处于可被查找状态。

  4、打开手机上的蓝牙选项,进行查找,成功搜索到耳机后会在清单上显示蓝牙耳机名字和型号,点击确认。

  5、在手机上输入密码(一般是0000),也有些没有密码,耳机指示灯快速闪烁,即配对成功。

  6、点击蓝牙耳机名称项: MOTOROLA HS850 ,打开,选择绑定。完成,手机就与蓝牙耳机连接上了。 此时手机可能有类似连上usb的“叮咚”提示音,关闭蓝牙耳机时,也可能会有类似提示音,据此可以判断蓝牙耳机与手机是否已正常连接。

  如果你只是用手机与蓝牙耳机通信,而不是要和别的蓝牙设备交换信息,你可以选中绑定复选框。

小体积双麦蓝牙降噪耳机优选器件方案.png

  NFC配对

  支持NFC功能的蓝牙耳机,只需与带NFC功能手机轻轻一碰即可配对,省去了传统的繁琐的配对过程。

  使用

  1、使用语音拨叫:短按一次MFB键(按下不超过1秒并听到1次哔声响是为短按),说出你要拨打人的名字,前提是你要在手机上存储上语音拨叫记录。

  2、拨打最后通话号码:长按多功能键,即可完成重拨。

  3、接听来电:短按一次MFB键。

  4、结束通话:短按一次MFB键。

  蓝牙耳机插上充电器时:

  1、指示灯恒亮,表示正在充电中。

  2、指示灯熄灭,表示充电完成。

  蓝牙耳机未插上充电器:

  1、指示灯熄灭,表示已关机。

  2、指示灯恒亮,表示进入配对模式。

  3、指示灯快速闪烁5次,表示配对成功。

  4、指示灯每3秒快速闪烁1次,表示处于待机状态。

  5、指示灯每8秒慢速闪烁1次,表示处于通话状态。

  使用注意事项:当耳机电量快耗尽时,每隔20秒有5短声来提示。

  一拖二方法

  步骤一:先将第一部三星手机与蓝牙进行配对

  1、在蓝牙耳机关机情况下看,长按智能开关键大约10秒(或直接拨ON/OFF按钮到ON状态),至耳机指示灯出现红蓝灯交替闪烁,进入被搜索状态

  2、开启手机1的蓝牙功能,搜索蓝牙设备寻找蓝牙耳机的“设备”名称,点配对完成连接

  步骤二:再将苹果手机与蓝牙耳机进行配对

  1、长按耳机智能开关键,至指示灯熄灭关闭蓝牙耳机,并将三星手机的蓝牙关闭,

  2、再次打开蓝牙耳机至被搜索状态(红蓝灯闪烁状态)

  3、打开苹果手机蓝牙功能,搜索蓝牙设备,寻找“设备”名称,点配对完成连接

  步骤三:再将第一部手机与蓝牙耳机进行连接

  1、开启三星手机蓝牙功能并且找到之前连接过的“Q8”,点击连接

  即可完成智能一拖二。

  充电

  首先呢,要选用合适的充电器。因为一般蓝牙耳机都有专用的充电器,如果没有专用的充电器,可以直接找充电接口(有的是细口圆孔的,有的是MiniUSB通用接口)一样的,并且额定输出功率也是一样的充电器使用。

  其次,一般蓝牙耳机的充电时间都保持在2个小时以内就好了,因为充电时间过长会直接导致机器线路板老化甚至是烧坏,还会出现各种各样莫名其妙的机器故障,例如待机时间缩短、经常断线、通话距离缩短、无法开机等问题。所以,为了你的蓝牙耳机着想,请给它们一个恰当的充电时间就好。

  然后,充电时要把插头全部都插进去,不要只插入一多半,这样长时间的使用会造成蓝牙耳机的损坏。当然了,在拔充电插头时,动作不要那么大、那么粗鲁,要温柔一些,否则长时间的这样拔插头,会导致插头松动。

  接着,当蓝牙耳机连接上电源、开始充电时,蓝牙耳机上的红色指示灯长亮,说明正在充电。如果充电完成以后,指示灯会变成蓝色的,这时就可以把充电器取下了。

  还有,要再次给蓝牙耳机充电时,请确定前一次的电量都用完以后再补充。

  另外,如果把蓝牙耳机插在底座或是充电盒上充电时,和直接往蓝牙耳机充电相比,这样充电完成后的电量会在使用时间上更加的耐用。另外,充电方法和直接给蓝牙耳机充电一样,把充电线对准底座的孔插进去,然后打开电源即可正常的充电。

  最后,蓝牙耳机的充电器在充电完成后,记得从插线板上拔下,如果长时间插在电源上,会直接严重的影响充电器的寿命。




责任编辑:Davia

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