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Kurzstreckenfunk Bluetooth-Audioanwendungen mit 32-Bit-Mikrocontrollern entwickeln

| Autor / Redakteur: Jack Shandle * / Peter Koller

Drahtlose Headsets haben der Bluetooth-Technologie zum Durchbruch verholfen. Doch mittlerweile gehen die Anforderungen an Bluetooth-Audioanwendungen über die reine Tonübertragung weit hinaus.

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Gut vernetzt: Gerade im Automotive-Bereich geht Bluetooth mittlerweile weit über reine Audio-Anwendungen hinaus.
Gut vernetzt: Gerade im Automotive-Bereich geht Bluetooth mittlerweile weit über reine Audio-Anwendungen hinaus.
(Bild: General Motors)

Bluetooth und Audio-Anwendungen wurden praktisch füreinander entwickelt. Der Markterfolg von Bluetooth in den ersten zehn Jahren beruhte fast vollständig auf der Integration in Audio-Headsets. Als die Smartphones auf der Bildfläche erschienen, wurde Bluetooth zum selbstverständlichen Standard, der schon frühzeitig auf fast jedem Smartphone-Chipsatz Platz fand. Das Streamen von Musik auf dem Smartphone ist allseits beliebt.

Bluetooth und die Smartphone-Technologie entwickelten sich kontinuierlich weiter, während die Anwendungen kaum Schritt halten konnten – eigentlich ein Gegensatz zum üblichen Ablauf. Dieser Umstand beginnt sich nun jedoch zu ändern, da sich die Ära der Bluetooth-Mastergeräte, die mit einem einzigen Bluetooth-Slavegerät kommunizieren, ihrem Ende zuneigt.

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Für Entwickler bedeutet dies: multiple Protokolle, multiple Verbindungen, multiple Geräte und eine völlig neue Welt der Audio-Anwendungen. Smartphone-Nutzer wünschen sich einen größeren Funktionsumfang und Bluetooth ist bereit.

Das Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)

Das Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) ermöglicht seit einem Jahrzehnt bequeme Drahtlos-Stereo-Audiofunktionen für eine große Bandbreite an Geräten. Viele Nutzer wünschen sich inzwischen jedoch neue Steuermöglichkeiten für Audio-Entertainment auf dem Smartphone, die ursprünglich in dieser Form nicht vorgesehen waren.

Durch die Integration von zusätzlichen Profilen wie AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) können Smartphones als Wireless-Fernbedienung für weitere Bluetooth-Audiogeräte im Haushalt verwendet werden. Auf diese Weise können wesentlich komplexere Anwendungen entstehen.

Für den Endnutzer sollen diese Anwendungen kaum wahrnehmbar interagieren. Die Konstrukteure stehen hingegen vor großen Herausforderungen im Bereich der Softwareentwicklung und -zertifizierung, insbesondere bei der Implementierung in Zubehörteilen, die innerhalb eines Systems kompatibel sein sollen.

Im Hinblick auf die Architektur stehen den Konstrukteuren zwei Optionen zur Auswahl. In den vergangenen zehn Jahren sah die übliche Architektur vor, dass das Modul die meisten Funktionen in der Hardware ausführte – Kopplung, Verbindung und Audio-Streaming. Mit anderen Worten: Das Bluetooth-Modul war ein Audiocodec, der für die Ausführung dieser Funktionen programmiert war.

Die zweite Architekturoption ist die Ausführung praktisch aller Funktionen über Software. Hier kommen die 32-Bit-Mikrocontroller ins Spiel. Durch Implementierung des Bluetooth-Stacks in die Software wird die Funkkomponente zu einer sehr dünnen Schicht in der Architektur. Dadurch haben Konstrukteure die Möglichkeit, überall, jederzeit und für eine große Zahl von Konfigurationen auf den Datenstream zuzugreifen.

Die gleichzeitige Nutzung der Bluetooth-Profile SSP (Serial Port Profile) und A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) ist mit herkömmlichen Bluetooth-Modulen nicht möglich. Durch Ermöglichung des Software-Zugriffs auf den Bluetooth-Protokoll-Stack können Konstrukteure Anwendungen erstellen, die mehrere Geräteverbindungen aufrechterhalten – mit dem Audiostream für die Wiedergabe sowie zur Steuerung des Datenstreams und anderer Aufgaben, die normalerweise nicht mit Audiofunktionen verbunden sind. Kurz gesagt: Ein Audiostream und ein Datensteuerungsstream arbeiten parallel, ohne sich gegenseitig zu unterbrechen.

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