隨著汽車工業的迅猛發展，車載無線耳機充電器將會被廣泛應用在高中端汽車上，且呈現出多功能性、便攜性、時尚性的特徵。越來越多的有車族可以享受邊開車邊接聽電話的便利，閒暇之餘還可以聆聽各種高保真的音樂。車載無線耳機是指通過汽車電瓶(轎車12V, 卡車24V)供電的常規車載充電器結合最新的無線耳機技術，可大量使用在各種便攜式、手持式設備、車載無線接聽領域。諸如：與車載手機， 車載PDA， 車載GPS 上一起應用的場景等等；車載無線耳機的供電部分既要考慮車載充電的功能，還有考慮鋰電池充電的實際需求（恆壓CV，恆流CC，過壓保護OVP），又要兼顧車載電瓶的惡劣環境（瞬態尖峰電壓，系統開關噪聲干擾，EMI 等）；因此車載無線耳機方案選取的電源管理IC 必須同時滿足：耐高壓，高效率，高可靠性，低頻率（有利於EMI 的設計）的開關電源晶片。而無線部分既要考慮車載惡劣的環境，如干擾與震動，還有考慮播放音樂及通話音質的實際需求。因此選用藍牙無線耳機進行設計是個非常好的設計方案，即可滿足各種應用需求也可以快速占領市場，我們選取的藍牙IC 要性能穩定、傳輸可靠，音質優良，因此Realtek RTL8763B 系列藍牙耳機方案是不二的選擇。
*特性
本產品具有多功能性、便攜性、時尚性、安全性的多種特徵，是有車族喜愛的必備設備之一，預期越來越多的品牌會加入到這井噴的市場中。本產品具備以下特徵：
多功能性：該款車載無線耳機充電器配備美規、英規、奧規和歐規四個AC裝換接頭；將車充、直充、USB、藍牙耳機充合為一體，滿足不同條件下的充電；USB輸出接口，可以為電子產品進行充電。
便攜性：便攜性是當今電子產品發展的一大趨勢，採用獨特的摺疊式車充設計，將產品體積濃縮到6.9×5.6×3.1cm，隨身攜帶極其方便。
時尚性：針對車主這個高端消費群體，車載充電器的時尚性也為生產商所重視。一般使用ABS材質以及採用鋼琴烤漆工藝，不但時尚精緻，手感也非常好。
安全性：該產品通過了CCC、UL、FCC、CE等國際各項安全性能的檢測，並有保險公司的擔保，強有力地保障使用性能的安全和消費者權益。
*應用
車載無線耳機播放器，其充電功能是為了方便車主用車載電源隨時隨地為數碼產品充電，無線耳機的功能是為了方便的幫助人們輕鬆的擺脫以往在邊開車邊打電話、接聽電話的危險。這類產品一般具有過載保護，短路保護，高壓輸入保護，高溫保護，四重安全保護功能，確保能安全使用。車載無線耳機播放器的車充功能在車用的同時，也能家用，實現車充、直充、USB充三合一多功能用途。無線耳機的功能是為了方便開車接聽電話及音樂娛樂的應用，另外還可以進行車載娛樂播放音樂的作用。
一、硬體系統工作原理
所謂FM發射就是充當於FM電台，頻率在76-108M之間都可以，我們選用的是QN8027。這個FM發射有什麼意義呢？例如有些主機或者后座娛樂系統播放音樂，是沒有喇叭或者喇叭比較差一點，用FM發射出去，在原廠配的FM里就可以搜到這個FM發射頻點，聽收音機一樣來接受播放的音樂，再用原廠的音響放出來，整個在車上的人都可以享受這個音樂帶來的高品質享受。那麼這個系統怎麼實現呢？電路組成部分，電路主要由三大部分組成，車充電路、BT audio、Digital FM 組成,下面分別進行闡述。
1、Digital FM QN8027集成電路介紹
QN8027 是一種高性能、低功耗、全功能的單晶片立體聲調頻發射機，適用於便攜式音頻/視頻播放器、汽車附件、手機和GPS個人導航設備。QN8027涵蓋76兆赫 至108兆赫的頻率在50/100 / 200千赫的步長為全球FM波段支持。QN8027還支持RDS/RBDS數據傳輸。QN8027集成了完整的發射機功能，從立體聲音頻輸入到RF天線端 口，用於全球調頻頻帶個人區域廣播。它包括可變輸入增益編程、可選擇預加重、精密低雜散MPX立體聲編碼和導頻音產生、基於低噪聲PLL的調製、以及具有 可變輸出電平的片上功率放大器和RF帶通濾波，以確保最佳發射頻譜PU禮儀。集成的晶體振盪器和片上數字校準電路消除外部調諧元件，使調諧自由製造。支持12 / 24MHz參考時鐘允許晶片使用現成的系統時鐘。集成的飽和度檢測和可編程音頻接口消除失真，優化音頻保真度，並支持廣泛的輸入音頻電平。低功耗空閒模式延長電池壽命。集成的LDO能夠直接連接到電池，並提供高PSRR，用於抑制噪聲，特別是GSM/GPRS電話的TDMA噪 聲。QN8027的占地面積小，具有最少的外部元件數量的高集成度，和支持12 / 24MHz時鐘頻率，使得易於集成到各種小形狀因數的低功耗便攜式應用中。集成低相位噪聲數字合成器和廣泛的片上自動校準確保了穩健的一致性性能超過溫度 和工藝變化。集成的電壓調節器能夠直接連接到電池，並提供高PSRR，用於優良的噪聲抑制。低功耗空閒模式延長電池壽命。ESD保護在所有引腳上。 QN8027是採用高可靠性CMOS工藝製作而成。見下圖：
由藍牙解碼處理的音頻及語音信號通過RTL8763B 的PIN3、4引腳輸出抵達C19、C18、R2和R3組成的信號輸入網絡, C18和C19為信號耦合電容輸入左右通道。晶體X2是一個12mhz晶體振盪器，電容器C13和C14用於提供適當的晶體振盪負載匹配電容。 電阻R4、 R20是QN8027與Mcu R7F0C807的I2C 通信接口電阻。C2、C1、L3, 和Q1組成 IC射頻振盪器的調諧應用。 調製射頻輸出端在天線通過過濾網絡L3和C1組成的。 這個過濾器的工作網絡是消除諧波，整個電路非常簡潔。
2、RTL8763B藍牙音頻SOC
RT8763B系列是Realtek 無線藍牙(RTL8763BM)和立體聲音頻解決方案(RTL8763BF / BFR RTL8763BS, RTL8763BA)等產品的概稱。 RT8763B由一隻 ARM core和一種超低能耗的DSP core與高效的計算能力,高性能音頻編解碼器,電源管理單元,ADC,超低射頻收發器和智能I / O分配控制器組成。另外Realtek開發了一套完整的參數配置工具,EVB工具包,產線生產測試套件,包括控制器的硬體和軟體,為客戶提供一個簡單而靈活的程序快速設計方案，使得客戶能夠快速有效的進行大規模生產及迅速占領市場。
3、電源及MCU部分
系統供電電源主要由MC34063輸出5v，MC34063是一款非常經典的DC-DC電路，經歷許多年依舊大量應用在車充電路中，主要是電路簡單、價格便宜。網上有大量的應用設計電路，這裡不用過多的介紹。由於QN8027需要I2C 通信，因此本系統引入一個引腳少、應用非常簡單的瑞薩MCU R7F0C807來完成QN8027的初始化和系統的控制動作。具體的應用程序有上傳在附件裡面。
二、系統軟體開發
本系統的軟體開發，一部分是RTL8763B的軟體開發工作，主要是通過GUI可視化工具配置工具即可完成無線耳機的基本功能，這裡不做介紹，另外就是瑞薩MCU與QN8027的程序開發，由於MCU與QN8027之間是用IIC控制的，QN8027對初始化有一定要求，參考時鐘也有講究，跟硬體電路設計很相關。
下面重點介紹QN8027程序的正確開發，其初始化程序如下：
1．寫數據到QN8027寄存器0x00=0x81; //將QN8027所有寄存器復位到預設值
2. 20ms延遲
3. 寫數據到QN8027寄存器0x03=0x50; //設置QN8027為外部正旋波時鐘輸入( 與硬體設計相關)
4. 寫數據到QN8027寄存器0x04=0x33; //設置12MHz時鐘頻率( 與硬體設計相關)
5. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x41; //QN8027有限狀態機校驗
6. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x01; // QN
7． 20ms延遲 //增加20ms的延遲來等待QN8027有限狀態機校驗的完成
8. 寫數據到QN8027寄存器0x18=0xE4; //改善信噪比SNR
9. 寫數據到QN8027寄存器0x1B=0xF0; //使QN8027發射功率最大
10. 寫數據到QN8027寄存器0x01=0x7E; //設置發射頻率
11. 寫數據到QN8027寄存器0x02=0xB9; //放棄QN8027 PA關閉功能當沒有音頻信號輸入時
12. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x22; //發射
具體的初始化參考代碼如下：
static void QN8027_init_setting(void) {
unsigned char value = 0;
int ret = -1;
/*reset all regs to default value*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0, 0x81);
msleep(20);/*sleep 20ms*/
/*-----xtal--setup----------*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x3, 0x30);
/*osc=12M--0x33-40k 0x32--20k 0x31--10k TX digital gain=2dB*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x4, 0x12);
/*---recalibration-----*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0,0x41);
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0,0x01);
msleep(20);/*sleep 20ms*/
/*-----default---------*/
fm_radio_write_reg(gclient,0x18,0xe4);/*SNR improve*/
fm_radio_write_reg(gclient,0x1b,0xf0);/*Increase RF power output maximum*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x2, 0xb9);
/*enable transmit*/
ret = fm_radio_read_reg(gclient, 0x0, &value);
value |= 0x20;
fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);/*No reset. FSM runs normally*/
}
必須特彆強調的一點是在切換FM發射頻點的時候，會發現在高頻點的時候，也就是0x0寄存器的存儲FM頻率的第8-9bit有值的情況下，發射天線電壓幅 度會降低，後面跟著發現這種高頻率點，同時需要更改兩個寄存器的值，後面筆者在調頻率的時候，先讓fm進入standby模式，設置好新的頻點的時候再讓 fm處於transmit的模式，這樣就有效解決這個輸出幅度異常的問題。參考代碼如下：
static int QN8027_set_frequency(unsigned int freq) {
int CH = 0, ret = -1;
unsigned char value = 0;
if(freq < 76000 || freq > 108000) {
printk("Error,wrong freq %d KHz, [76--108MHz]\n", freq);
return -1;
}
CH = (freq - 76000)/50;
printk("QN8027_set_frequency: freq = %d KHz, CH = 0x%x\n", freq, CH);
fm_radio_read_reg(gclient, 0X0, &value);
value = (value & 0xFC) | ((CH&0X300)>>8);
value &= 0xdf;/*set standby mode*/
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);/*update CH[8:9]*/
if(ret <0)
return -1;
value = CH & 0xFF;
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x01, value);/*update CH[0:7]*/
fm_radio_read_reg(gclient, 0X0, &value);
value |= 0x20;/*set transmit mode*/
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);
return ret;
}
*特性
本產品具有多功能性、便攜性、時尚性、安全性的多種特徵，是有車族喜愛的必備設備之一，預期越來越多的品牌會加入到這井噴的市場中。本產品具備以下特徵：
多功能性：該款車載無線耳機充電器配備美規、英規、奧規和歐規四個AC裝換接頭；將車充、直充、USB、藍牙耳機充合為一體，滿足不同條件下的充電；USB輸出接口，可以為電子產品進行充電。
便攜性：便攜性是當今電子產品發展的一大趨勢，採用獨特的摺疊式車充設計，將產品體積濃縮到6.9×5.6×3.1cm，隨身攜帶極其方便。
時尚性：針對車主這個高端消費群體，車載充電器的時尚性也為生產商所重視。一般使用ABS材質以及採用鋼琴烤漆工藝，不但時尚精緻，手感也非常好。
安全性：該產品通過了CCC、UL、FCC、CE等國際各項安全性能的檢測，並有保險公司的擔保，強有力地保障使用性能的安全和消費者權益。
*應用
車載無線耳機播放器，其充電功能是為了方便車主用車載電源隨時隨地為數碼產品充電，無線耳機的功能是為了方便的幫助人們輕鬆的擺脫以往在邊開車邊打電話、接聽電話的危險。這類產品一般具有過載保護，短路保護，高壓輸入保護，高溫保護，四重安全保護功能，確保能安全使用。車載無線耳機播放器的車充功能在車用的同時，也能家用，實現車充、直充、USB充三合一多功能用途。無線耳機的功能是為了方便開車接聽電話及音樂娛樂的應用，另外還可以進行車載娛樂播放音樂的作用。
一、硬體系統工作原理
所謂FM發射就是充當於FM電台，頻率在76-108M之間都可以，我們選用的是QN8027。這個FM發射有什麼意義呢？例如有些主機或者后座娛樂系統播放音樂，是沒有喇叭或者喇叭比較差一點，用FM發射出去，在原廠配的FM里就可以搜到這個FM發射頻點，聽收音機一樣來接受播放的音樂，再用原廠的音響放出來，整個在車上的人都可以享受這個音樂帶來的高品質享受。那麼這個系統怎麼實現呢？電路組成部分，電路主要由三大部分組成，車充電路、BT audio、Digital FM 組成,下面分別進行闡述。
1、Digital FM QN8027集成電路介紹
QN8027 是一種高性能、低功耗、全功能的單晶片立體聲調頻發射機，適用於便攜式音頻/視頻播放器、汽車附件、手機和GPS個人導航設備。QN8027涵蓋76兆赫 至108兆赫的頻率在50/100 / 200千赫的步長為全球FM波段支持。QN8027還支持RDS/RBDS數據傳輸。QN8027集成了完整的發射機功能，從立體聲音頻輸入到RF天線端 口，用於全球調頻頻帶個人區域廣播。它包括可變輸入增益編程、可選擇預加重、精密低雜散MPX立體聲編碼和導頻音產生、基於低噪聲PLL的調製、以及具有 可變輸出電平的片上功率放大器和RF帶通濾波，以確保最佳發射頻譜PU禮儀。集成的晶體振盪器和片上數字校準電路消除外部調諧元件，使調諧自由製造。支持12 / 24MHz參考時鐘允許晶片使用現成的系統時鐘。集成的飽和度檢測和可編程音頻接口消除失真，優化音頻保真度，並支持廣泛的輸入音頻電平。低功耗空閒模式延長電池壽命。集成的LDO能夠直接連接到電池，並提供高PSRR，用於抑制噪聲，特別是GSM/GPRS電話的TDMA噪 聲。QN8027的占地面積小，具有最少的外部元件數量的高集成度，和支持12 / 24MHz時鐘頻率，使得易於集成到各種小形狀因數的低功耗便攜式應用中。集成低相位噪聲數字合成器和廣泛的片上自動校準確保了穩健的一致性性能超過溫度 和工藝變化。集成的電壓調節器能夠直接連接到電池，並提供高PSRR，用於優良的噪聲抑制。低功耗空閒模式延長電池壽命。ESD保護在所有引腳上。 QN8027是採用高可靠性CMOS工藝製作而成。見下圖：
由藍牙解碼處理的音頻及語音信號通過RTL8763B 的PIN3、4引腳輸出抵達C19、C18、R2和R3組成的信號輸入網絡, C18和C19為信號耦合電容輸入左右通道。晶體X2是一個12mhz晶體振盪器，電容器C13和C14用於提供適當的晶體振盪負載匹配電容。 電阻R4、 R20是QN8027與Mcu R7F0C807的I2C 通信接口電阻。C2、C1、L3, 和Q1組成 IC射頻振盪器的調諧應用。 調製射頻輸出端在天線通過過濾網絡L3和C1組成的。 這個過濾器的工作網絡是消除諧波，整個電路非常簡潔。
2、RTL8763B藍牙音頻SOC
RT8763B系列是Realtek 無線藍牙(RTL8763BM)和立體聲音頻解決方案(RTL8763BF / BFR RTL8763BS, RTL8763BA)等產品的概稱。 RT8763B由一隻 ARM core和一種超低能耗的DSP core與高效的計算能力,高性能音頻編解碼器,電源管理單元,ADC,超低射頻收發器和智能I / O分配控制器組成。另外Realtek開發了一套完整的參數配置工具,EVB工具包,產線生產測試套件,包括控制器的硬體和軟體,為客戶提供一個簡單而靈活的程序快速設計方案，使得客戶能夠快速有效的進行大規模生產及迅速占領市場。
3、電源及MCU部分
系統供電電源主要由MC34063輸出5v，MC34063是一款非常經典的DC-DC電路，經歷許多年依舊大量應用在車充電路中，主要是電路簡單、價格便宜。網上有大量的應用設計電路，這裡不用過多的介紹。由於QN8027需要I2C 通信，因此本系統引入一個引腳少、應用非常簡單的瑞薩MCU R7F0C807來完成QN8027的初始化和系統的控制動作。具體的應用程序有上傳在附件裡面。
二、系統軟體開發
本系統的軟體開發，一部分是RTL8763B的軟體開發工作，主要是通過GUI可視化工具配置工具即可完成無線耳機的基本功能，這裡不做介紹，另外就是瑞薩MCU與QN8027的程序開發，由於MCU與QN8027之間是用IIC控制的，QN8027對初始化有一定要求，參考時鐘也有講究，跟硬體電路設計很相關。
下面重點介紹QN8027程序的正確開發，其初始化程序如下：
1．寫數據到QN8027寄存器0x00=0x81; //將QN8027所有寄存器復位到預設值
2. 20ms延遲
3. 寫數據到QN8027寄存器0x03=0x50; //設置QN8027為外部正旋波時鐘輸入( 與硬體設計相關)
4. 寫數據到QN8027寄存器0x04=0x33; //設置12MHz時鐘頻率( 與硬體設計相關)
5. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x41; //QN8027有限狀態機校驗
6. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x01; // QN
7． 20ms延遲 //增加20ms的延遲來等待QN8027有限狀態機校驗的完成
8. 寫數據到QN8027寄存器0x18=0xE4; //改善信噪比SNR
9. 寫數據到QN8027寄存器0x1B=0xF0; //使QN8027發射功率最大
10. 寫數據到QN8027寄存器0x01=0x7E; //設置發射頻率
11. 寫數據到QN8027寄存器0x02=0xB9; //放棄QN8027 PA關閉功能當沒有音頻信號輸入時
12. 寫數據到QN8027寄存器0x00=0x22; //發射
具體的初始化參考代碼如下：
static void QN8027_init_setting(void) {
unsigned char value = 0;
int ret = -1;
/*reset all regs to default value*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0, 0x81);
msleep(20);/*sleep 20ms*/
/*-----xtal--setup----------*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x3, 0x30);
/*osc=12M--0x33-40k 0x32--20k 0x31--10k TX digital gain=2dB*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x4, 0x12);
/*---recalibration-----*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0,0x41);
fm_radio_write_reg(gclient, 0x0,0x01);
msleep(20);/*sleep 20ms*/
/*-----default---------*/
fm_radio_write_reg(gclient,0x18,0xe4);/*SNR improve*/
fm_radio_write_reg(gclient,0x1b,0xf0);/*Increase RF power output maximum*/
fm_radio_write_reg(gclient, 0x2, 0xb9);
/*enable transmit*/
ret = fm_radio_read_reg(gclient, 0x0, &value);
value |= 0x20;
fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);/*No reset. FSM runs normally*/
}
必須特彆強調的一點是在切換FM發射頻點的時候，會發現在高頻點的時候，也就是0x0寄存器的存儲FM頻率的第8-9bit有值的情況下，發射天線電壓幅 度會降低，後面跟著發現這種高頻率點，同時需要更改兩個寄存器的值，後面筆者在調頻率的時候，先讓fm進入standby模式，設置好新的頻點的時候再讓 fm處於transmit的模式，這樣就有效解決這個輸出幅度異常的問題。參考代碼如下：
static int QN8027_set_frequency(unsigned int freq) {
int CH = 0, ret = -1;
unsigned char value = 0;
if(freq < 76000 || freq > 108000) {
printk("Error,wrong freq %d KHz, [76--108MHz]\n", freq);
return -1;
}
CH = (freq - 76000)/50;
printk("QN8027_set_frequency: freq = %d KHz, CH = 0x%x\n", freq, CH);
fm_radio_read_reg(gclient, 0X0, &value);
value = (value & 0xFC) | ((CH&0X300)>>8);
value &= 0xdf;/*set standby mode*/
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);/*update CH[8:9]*/
if(ret <0)
return -1;
value = CH & 0xFF;
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x01, value);/*update CH[0:7]*/
fm_radio_read_reg(gclient, 0X0, &value);
value |= 0x20;/*set transmit mode*/
ret = fm_radio_write_reg(gclient, 0x00, value);
return ret;
}
►場景應用圖
►產品實體圖
►展示板照片
►方案方塊圖
►核心技術優勢
BT5雙模 – Cortex-M4 80MHz + DSP 160MHz +編解碼器 – 24Bit x 96KHz模擬輸出/輸入 – 24Bit x 192KHz I2S接口/ SPDIF – USB音頻/充電器/ 2 x麥克風/ AEC / NR –藍牙經典/ BLE並發 –超低功耗<7mA（A2DP） –使用內部DSP的開放SDK平台 – QFN40 / 48/68 / TFBGA 4.5x6 –支持SBC，AAC，mSBC，MP3，FLAC。 –內置音效，以豐富音頻收聽體驗 −10頻段EQ，DRC，加寬，虛擬低音等… – DSP效果也適用於線路輸入路徑
►方案規格
尺寸100mm（長）x45mm（寬）x53mm（高） 重量35±2g USB轉換器 電源DC 12V-24V 音樂格式MP3 / WMA等。 工作電流﹤30mA 比特率32K bps- 256K bps FM頻率範圍88.1至107.9MHz，步進0.2MHz 頻道切換按CH鍵 BT立體聲24位DAC 102dBA SNR，立體聲24位ADC 97dBA SNR 諧波失真≤0.05％ 工作溫度-5°C〜40°C 調頻發射距離﹤5m 附件用戶手冊，隨附的電纜，USB電纜， 額外的0.5A保險絲