基于線控和無線藍牙連接的耳機

張嘉?鄭皓天?劉昌瑜?張雪瑩?王曉晨

摘? 要：藍牙是一種短距無線通信的技術(shù)規(guī)范，它的工作頻段為2.4 GHz。藍牙耳機用到了藍牙的話音、數(shù)據(jù)的接入、外圍設(shè)備互聯(lián)等，完成耳機與手機，電腦等的連接，耳機聽音樂，接電話等功能。而且藍牙耳機小巧，帶著方便，不像普通耳機有線的制約，可以在十米內(nèi)完成數(shù)據(jù)的連接。文章主要基于線控和無線藍牙連接的耳機展開研究，希望能夠使得越來越多的數(shù)字產(chǎn)品的性能和實力提升。

關(guān)鍵詞：藍牙技術(shù);局域網(wǎng)絡(luò);無線通信;數(shù)據(jù)的連接

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2022）06-0062-04

Headset Based on Wire Control and Wireless Bluetooth Connection

ZHANG Jia， ZHENG Haotian， LIU Changyu， ZHANG Xueying， WANG Xiaochen

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China）

Abstract： Bluetooth is a technical specification for short-range wireless communication， and its working frequency band is 2.4 GHz. Bluetooth headset uses Bluetooth voice， data access， peripheral equipment interconnection to complete the connection between headset and mobile phone and computer， and functions such as listening to music and answering phones. Moreover， Bluetooth headset is compact and convenient to carry， unlike the restriction of ordinary wired headset， and it can complete data connection within 10 meters. This paper mainly studies the headsets based on the wire control and connected by wireless Bluetooth， hoping to improve the performance and actual strength of more and more digital products.

Keywords： Bluetooth technology; local area network; wireless communication; connection of data

0? 引? 言

本實用新型公開了一種線控和無線藍牙連接的耳機，屬于耳機技術(shù)領(lǐng)域，包括藍牙耳機;有線控制裝置，其與所述藍牙耳機可拆卸連接，所述有線控制裝置上設(shè)有圓形接口及Type-c接口;所述有線控制裝置包括母線，所述母線的一端連接有兩個藍牙公插頭，所述藍牙公插頭上設(shè)有有線控制盒;所述母線的另一端與所述圓形接口及Type-c接口連接。本實用新型示例的耳機，此耳機可以作為正常的藍牙耳機使用但出門在外時遇到耳機沒電時，從耳機充電倉內(nèi)拿出有線部分連接手機便可繼續(xù)正常使用，解決了出門在外耳機突然沒電的問題，同時有線部分設(shè)有兩種插頭，可以滿足不同的手機的使用。

1? 研究背景

1.1? 研究背景

藍牙是西方的維京時期，在統(tǒng)一丹麥和挪威的時候，一種無線電通信裝置，后被人們稱之為是藍牙。同時也是易利信所發(fā)明的一種可以在短距離進行信息傳輸?shù)难b置，并且這種信息傳輸可以是無線傳輸。后來在1998年又與IBM、Intel、Nokia、Toshiba系列廠家進行合作，成立了一個藍牙組織，而且藍牙的主要發(fā)展技術(shù)從原來的雜亂頭緒演變成具備諸多特點的裝置，在1995年愛立信公司正式提出了藍牙相關(guān)的概念。

1.2? 研究價值

現(xiàn)如今藍牙不僅僅可以使用在我們的電腦，還可以和很多的設(shè)備進行連接，比如移動電話數(shù)字設(shè)備、數(shù)碼相機數(shù)字設(shè)備、打印機數(shù)字設(shè)備、傳真機數(shù)字設(shè)備等等。我們的房子在裝修的時候，因為需要鋪設(shè)很多的電線，或者是家里的家電太多，不知道是哪一個遙控，這些使用藍牙都可以解決。公司所發(fā)布的工作信息和與家人的通話藍牙也可以做到，藍牙技術(shù)的普遍應(yīng)用讓我們的日常生活變得多姿多彩。

2? 研究內(nèi)容

2.1? 研究目的

本項目目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了線控和無線藍牙連接的耳機，將藍牙耳機、有線耳機、圓孔耳機接口、Type-c接口集成一體，通過轉(zhuǎn)換，得到所需的耳機設(shè)備，能夠避免出現(xiàn)藍牙電量過低、藍牙耳機與有線耳機無法轉(zhuǎn)換以及有線耳機攜帶不方便的問題。

2.2? 研究內(nèi)容

現(xiàn)在市面上的入耳式耳機分為藍牙耳機、有線耳機兩種，他們之間是不能相互變換的。藍牙耳機在外一旦電量耗盡便無法使用，而有線耳機卻不方便攜帶。

本項目為解決近年來Type-c接口手機以及藍牙耳機使用者日益增多，但耳機接口仍然大多為圓口且藍牙耳機耗電快，使得Type-c接口用戶出門在外一旦出現(xiàn)忘記帶自己的耳機或者轉(zhuǎn)換頭以及藍牙耳機使用者外出耳機電量過低造成很多問題，在原有的單一接口的基礎(chǔ)上將Type-c接口與圓孔接口相結(jié)合，為使用者提供了更多的選擇?，F(xiàn)有市場的藍牙耳機最大問題是藍牙電量過低，電容量小，本項目將線控與藍牙相結(jié)合，在藍牙電量過低的情況下，不會耽誤使用者的使用。有線耳機攜帶不方便，因此本項目在耳機充電倉內(nèi)設(shè)有有線部分，可以連接手機便可繼續(xù)正常使用。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

2.3? 研究現(xiàn)狀

2.3.1? 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

（1）目前我國耳機行業(yè)發(fā)展較快，產(chǎn)量已位居世界前列，具有規(guī)模大、產(chǎn)品品種多、制造體系完整、出口比例大的特點，隨著行業(yè)產(chǎn)品水平與國際差距的不斷縮短及國內(nèi)制造業(yè)的強勁發(fā)展，市場需求日益增加。

（2）現(xiàn)在，我國的藍牙耳機廠家仍然是處于剛剛發(fā)展的時期，在制造藍牙耳機的經(jīng)驗方面以及對音樂的揣摩方面還有很大的提升空間。龍頭企業(yè)將通過不斷對自身技術(shù)實力和生產(chǎn)工藝的革新，來攫取更大的市場份額。

2.3.2? 國外研究現(xiàn)狀

據(jù)美國調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：

（1）2016年上半年，美國耳機市場的總體銷售額同比增長了7%，而藍牙耳機的銷售額在美國第一次超過了非藍牙耳機，與2015年同期相比增長了42%，占到美國市場銷量的54%。

（2）數(shù)據(jù)表明，在2016年的前幾個月，Beats和LG兩個非常龐大的藍牙品牌帶動了大部分的藍牙耳機銷售市場，合計所產(chǎn)生的銷量大概能夠占到整個歐洲銷售市場的65%左右。也可能在幾年以后，藍牙耳機將會完全替代有線耳機進行生存。

3? 藍牙耳機特點和工作原理

3.1? 特點

藍牙耳機因為體積非常小，所以在制造費用方面成本很低，并且所產(chǎn)生的輻射非常小，在短距離可以進行信息傳輸，同時還具備以下的幾種特點：

（1）兼容性。主要指的是設(shè)備連接口的形狀，我們常見的接口現(xiàn)在基本為Type-c接口，除此之外還支持設(shè)備之間的靈活切換，比如從手機切換到筆記本等等。

（2）輕巧性。因為藍牙耳機主要佩戴于我們的耳朵上，所以就要求藍牙耳機體積方面一定要非常小，重量方面一定要非常輕，方便我們佩戴。

（3）便捷性。我們把藍牙耳機和設(shè)備進行連接，在與他人通話的時候我們就可以解放雙手，尤其是在駕駛過程中極為便捷。因為藍牙耳機具備獨特的IP協(xié)議，所以在更換不同設(shè)備的時候只要成功連接，后續(xù)無須更換藍牙耳機，便捷性提升。

3.2? 工作原理

使用音頻流技術(shù)的藍牙耳機在傳輸時可以使用PCM接口配合UART模擬進行數(shù)據(jù)傳輸。然后通過指定的音頻播放器打開我們所需要的相關(guān)文件，啟動Audio，我們所需要的相關(guān)文件經(jīng)過Audio解碼以后，由PCM就會通過藍牙耳機的Host輸送到藍牙耳機的PCM數(shù)據(jù)庫，然后藍牙模塊對所傳輸過來的數(shù)據(jù)進行分析處理，由藍牙耳機的無線模塊再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺lient。Client接收到所傳輸過來的數(shù)據(jù)以后進行相關(guān)的技術(shù)處理，主要包括對數(shù)據(jù)的濾波、穩(wěn)壓等操作，最后由Speaker進行音頻播放。

我們還可以從另外一種思路去進行分析，首先我們可以手動去設(shè)置藍牙耳機的Host模塊和Client模塊，兩大模塊經(jīng)過ACL進行連接，緊接著在Audio Driver數(shù)據(jù)庫之中尋找相關(guān)數(shù)據(jù)，再次創(chuàng)建Host模塊和Client模塊相互連接，然后藍牙耳機的AG模塊會自動發(fā)送我們所需要的數(shù)據(jù)，這個時候已經(jīng)在藍牙耳機核心芯片當(dāng)中創(chuàng)建了一個Audio通道，也就是說，音頻流和藍牙模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成功。然后藍牙模塊會把音頻流整理打包給RF模塊再次傳輸。我們所使用的客戶端接收到這個數(shù)據(jù)包以后，會進行一定的技術(shù)處理，主要包括對數(shù)據(jù)的濾波、穩(wěn)壓等操作，最后由Speaker進行音頻播放。

4? 藍牙耳機功能解析

4.1? 配對功能

藍牙耳機的配對模式主要是創(chuàng)建兩個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)傳輸通道的時候會自動生成一種鏈路密碼，藍牙耳機會自動存儲這種生成的鏈路密碼，以保證下一次能夠與該設(shè)備成功配對。換句話說，當(dāng)藍牙耳機再次進入該設(shè)備配對范圍后，藍牙耳機會自動檢測以前是否和該設(shè)備進行配對，通過校驗鏈路密碼進行實現(xiàn)，也就是說我們再次配對的時候無須再次輸入密碼。藍牙耳機與設(shè)備之間如果想進行數(shù)據(jù)傳輸，一定要先建立數(shù)據(jù)傳輸通道，與相應(yīng)設(shè)備成功配對，一般設(shè)備配對時會把音頻網(wǎng)關(guān)調(diào)整為可悲搜索的狀態(tài)，然后就會查找藍牙耳機的IP地址實現(xiàn)配對。

4.2? 音頻網(wǎng)關(guān)連向耳機

如果藍牙耳機想實現(xiàn)電話功能，我們就需要把電話鏈路連接到藍牙耳機的終端。加入藍牙耳機和設(shè)備已經(jīng)完成了配對，當(dāng)藍牙耳機啟動的時候就會轉(zhuǎn)換到工作的狀態(tài)。這就說明我們所使用的藍牙耳機并沒有產(chǎn)生信號發(fā)射，但是藍牙耳機可以完成相應(yīng)的制定操作。比如藍牙耳機上的按鍵，我們只需要按動一次，就可以實現(xiàn)我們所需要的效果。按動以后，藍牙耳機就會轉(zhuǎn)到連接狀態(tài)，并且可以創(chuàng)建一個RFCOMM信息傳輸連接通道，當(dāng)RFCOMM信息傳輸連接通道建立成功以后，如果設(shè)備來電，藍牙耳機就會提醒。

4.3? 耳機連向音頻網(wǎng)關(guān)

在某種情況之下藍牙耳機可以向設(shè)備創(chuàng)建初始的音頻鏈接通道，但是設(shè)備一定得處在可被鏈接的狀態(tài)，不然藍牙耳機無法與設(shè)備成功鏈接。如果藍牙耳機處在待機的狀態(tài)，一般來說按動兩次按鍵，藍牙耳機就會轉(zhuǎn)入主設(shè)備的狀態(tài)。這個時候藍牙耳機就會嘗試和其他設(shè)備進行鏈接，從而生成RFCOMM連接，在創(chuàng)建RFCOMM連接的同時，藍牙耳機還會執(zhí)行相應(yīng)的命令。簡單來說就是藍牙耳機具備待機狀態(tài)、次設(shè)備狀態(tài)以及主設(shè)備狀態(tài)等等。

5? 藍牙耳機設(shè)計方案

5.1? 技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及耳機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種線控和無線藍牙連接的耳機。

5.2? 背景技術(shù)

現(xiàn)在市面上的入耳式耳機分為藍牙耳機、有線控制裝置兩種，有線控制裝置與藍牙耳機的市場日漸龐大，幾乎人人都離不開耳機，但問題也日漸顯現(xiàn)。

有線控制裝置攜帶不方便，且近年來Type-c口手機日益增多，但圓形接口仍然大多為圓口，使得Type-c接口用戶出門在外一旦出現(xiàn)忘記帶自己的耳機或者轉(zhuǎn)換頭會造成很多困擾，且有線控制裝置的攜帶也不方便;而藍牙耳機最大的問題就是耳機需要電源供電，其單次最大使用時長受到電池容量的限制，經(jīng)常出現(xiàn)出門在外用著用著耳機突然沒有電了。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

5.3? 技術(shù)方案

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，此耳機可以作為正常的藍牙耳機使用但出門在外時遇到耳機沒電時，從耳機充電倉內(nèi)拿出有線部分連接手機便可繼續(xù)正常使用，解決了出門在外耳機突然沒電的問題，同時有線部分設(shè)有兩種插頭，可以滿足不同的手機的使用。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，包括藍牙耳機;有線控制裝置，其與所述藍牙耳機可拆卸連接，所述有線控制裝置上設(shè)有圓形接口及Type-c接口。

進一步的，所述有線控制裝置包括母線，所述母線的一端連接有兩個藍牙公插頭，所述藍牙公插頭上設(shè)有有線控制盒;所述母線的另一端與所述圓形接口及Type-c接口連接。

進一步的，所述有線控制盒與所述藍牙耳機可拆卸連接。

進一步的，所述藍牙耳機上設(shè)有卡環(huán)，所述有線控制盒上設(shè)有與所述卡環(huán)適配的卡扣。

進一步的，所述卡環(huán)上設(shè)有第一磁吸式觸點，所述卡扣上設(shè)有第二磁吸式觸點。

進一步的，所述藍牙耳機包括藍牙模塊、揚聲器、控制器和充電電池。

進一步的，所述藍牙耳機的后側(cè)設(shè)有防塵網(wǎng)。

進一步的，還包括耳機充電倉，所述藍牙耳機及有線控制裝置可放置在所述耳機充電倉中。

進一步的，所述耳機充電倉上設(shè)有充電口。

5.4? 產(chǎn)品創(chuàng)新

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

（1）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，用戶可以根據(jù)需要選擇耳機的佩戴方式，使用更加靈活。

（2）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，當(dāng)藍牙耳機電量不足時，可以將有線控制裝置與藍牙耳機組裝在一起，有線控制裝置插在手機的圓形接口處，保證耳機的正常使用。

（3）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，有線控制裝置包括圓形接口及Type-c接口，可以滿足與不同手機的圓形接口的連接，給用戶帶來便利。

5.5? 具體實現(xiàn)

如圖1、圖2所示，本實施例提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，包括藍牙耳機1及有線控制裝置，所述藍牙耳機1及有線控制裝置可拆卸連接，用戶可以根據(jù)自己的喜好選擇有線及無線的佩戴方式，使用更加靈活，在使用過程中，若藍牙耳機1部分電量不足時，可以將有線控制裝置與藍牙耳機1連接，將有線控制裝置插在手機的耳機孔中，繼續(xù)使用。

具體的，所述有線控制裝置包括母線2，所述母線2的一端連接有兩個藍牙公插頭3，兩個所述藍牙公插頭3上設(shè)有有線控制盒4，兩個有線控制盒4可分別與左右兩邊的藍牙耳機1連接，形成有線耳機。

所述藍牙耳機1的下端設(shè)有卡環(huán)7，所述有線控制盒4的上端設(shè)有與所述卡環(huán)7適配的卡扣8，所述卡環(huán)7上設(shè)有第一磁吸式觸點，所述卡扣8上設(shè)有第二磁吸式觸點，卡環(huán)7與卡扣8連接實現(xiàn)無線到有線耳機的轉(zhuǎn)化。所述母線2的另一端與所述圓形接口5及Type-c接口6連接。設(shè)有兩種接口可以滿足耳機能夠與不同的手機上的圓形接口5進行匹配，提高了耳機的實用性。

所述藍牙耳機1包括藍牙模塊、揚聲器、控制器和充電電池。藍牙耳機的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不做贅述。本實施例中，所述藍牙耳機1的后端設(shè)有防塵網(wǎng)9，防塵網(wǎng)9的設(shè)置能夠使耳機的音頻效果更好。

如圖3所示，整個耳機裝置通過耳機充電倉10進行收納，具體的，耳機充電倉10包括從上到下依次設(shè)置的蓋體、藍牙耳機1放置倉及有線控制裝置放置倉，藍牙耳機1放置倉上設(shè)有耳機充電口11，為藍牙耳機1進行充電，有線控制裝置放置在有線控制裝置放置倉中，方便收納。

6? 結(jié)? 論

本次所研究的一種線控和無線藍牙連接的耳機，在有線控制部分與無線控制部分之間采取卡扣與磁鐵雙重保障，保障使用時不易脫落。解決了人們在選擇有線耳機與無線耳機時的選擇問題，一次性同時擁有了有線耳機與無線耳機。并且耳機與手機的接頭采用圓口與Type-c接口，給人們帶來了便利。其次耳機倉后置存儲空間放置有線部分，便于攜帶。功能豐富且成本并未增加太多，更易使消費者接受。

參考文獻：

[1] 盧利穎.藍牙散射網(wǎng)音頻傳輸系統(tǒng)研究與實現(xiàn) [D].北京：北京交通大學(xué)，2016.

[2] 季睿.基于藍牙技術(shù)的嵌入式實時視頻傳輸系統(tǒng) [D].西安：西安電子科技大學(xué)，2014.

[3] 寇凡.新型藍牙體感遙控器的研究與實現(xiàn)[D].上海：東華大學(xué)，2012.

[4] 郭衡江.藍牙語音接入系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [D].西安：西安電子科技大學(xué)，2007.

[5] 白平.基于Android內(nèi)核日志的藍牙協(xié)議研究[D]. 北京：北京理工大學(xué)，2015.

作者簡介：張嘉（2001.07—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網(wǎng)絡(luò)工程;鄭皓天（1999.12—），男，漢族，甘肅武威人，本科在讀，研究方向：能源與動力工程;劉昌瑜（2002.01—），男，漢族，山東菏澤人，本科在讀，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程;張雪瑩（2001.01—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網(wǎng)絡(luò)工程;王曉晨（2000.12—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網(wǎng)絡(luò)工程。

收稿日期：2022-02-22

基金項目：2021年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（X202113857024）280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36