爱华网一、背景
随着手机的广泛应用，如今当人们在感受手机所带来的便利的同时，希望得到更多的便利，因为人的欲望是没有停止的时候，所以人们希望能更简单、方便的使用一些产品。MP3音乐播播放器对于我们来讲是一个很常见的东西，我们用它来听流行音乐，然而，音乐是不断更新的，要想我们的MP3中的曲目也跟上潮流的话，我们就需要往MP3中下歌，怎么下呢？我们只能用USB数据线将MP3连接到电脑上去，从电脑上去下载歌曲，然后再传到MP3中，但是如果哪天USB数据线没有带呢？而且每当我们听到别人的MP3或手机里的好歌时，却不能直接传到我们自己的MP3播放器中，还得到电脑上去下载，多么的麻烦啊！基于这一点，我们便想到要是在MP3播放器中安装一个蓝牙是多么的方便啊，只要别人的音乐播放器也支持蓝牙，那么只要传一下就可以了。
当今，蓝牙在手机中的应用是非常普遍的，人们用支持蓝牙功能的手机互相传送文件，有的甚至用蓝牙的功能进行通话，那得节省多少话费啊！而且随着科技的进步，蓝牙技术已日臻成熟了，将蓝牙技术应用到其它的领域也是当今蓝牙技术发展的一种趋势。人们用蓝牙传递文件，可以随时随地的进行传递，免去了使用电脑这个中间程序。总而言之，蓝牙给人们带来极大的便利。
二、蓝牙的介绍
蓝牙可以给人们带来很多的便利，那么，蓝牙到底是什么呢？
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
那蓝牙是怎么来的呢？
蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王Harald Blatand , Blatand 在英文里的意思可以被解释为 Bluetooth( 蓝牙)因为国王喜欢吃蓝梅，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持着个各系统领域之间的良好交流，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。
蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司，爱立信早在1994年就已进行研发。1997年，爱立信与其他设备生产商联系，并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。1998年2月，5个跨国大公司，包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组（SIG），他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，即现在的蓝牙。
那么蓝牙技术到底有哪些优点呢？
蓝牙作为一种短距离的无线通讯技术，最大的优点就是电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十米的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1MB。比起以往的红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，蓝牙技术只要在有效范围内，可以穿透不同的物质，不限角度进行设备间的互联，方便性大大增强。而比起WIFI无线功能，蓝牙虽然速度上略有不及，但却要更省电，更节省资源更环保，以及对人体有害的电磁辐射的危害也要更小。
蓝牙设备运行在全世界通用的ISM2.4GHz（工业、科学、医学）频带上，用户不必经过申请和缴纳任何频段使用费用就可使用。然而在2.4GHz频段中还有802.11b，HomeRF及微波炉、无绳电话等电子设备公用相同的频段，理论上干扰现象在所难免。为了防止与其他设备之间相互干扰，蓝牙技术还采用频率跳跃（FrequencyHopping）术来消除干扰和降低电波衰减。
蓝牙技术的系统结构
分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用，每一个部分的功能和作用分别如下：
底层硬件部分：
包括无线跳频(RF)、基带(BB)和链路管理(LM)。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。
中间协议层：
包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。
主机控制接口层(HCI)是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。
高层应用：
各种高层应用框架是蓝牙协议栈的最上部。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微网(Piconet)，数据设备也可由此接入传统的局域网;用户可以通过协议中的Audio(音频)层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输;多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。
那么蓝牙有哪些技术优势呢？
1、全球可用
2、设备范围广
3、易于使用
4、全球使用通用的规格
随着科技的发展，目前蓝牙主要有V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0这五个版本。以通讯距离来在不同版本可再分为 ClassA(1)/Class B(2)。
那么这些版本有哪些区别呢？
1.1为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。
1.2 同样是只有 748~810kb/s 的传输率，但在加上了(改善Software)抗干扰跳频功能。
无论 1.1/1.2 版本的蓝牙产品，本身基本是可以支持 Stereo音效的传输要求，但只能够作（单工）方式工作，加上音带频率响应不太足够，并未算是最好之 Stereo 传输工具。
2.0 是 1.2 的改良提升版，传输率约在1.8M/s~2.1M/s，可以有（双工）的工作方式。即一面作语音通讯，同时亦可以传输档案/高质素图片，台湾有部份蓝牙 Dongle已经有在市面发售，但在手机内有支持蓝牙 2.0 版本则是很少。蓝牙耳机能够真正使用的亦不多，部份蓝牙产品自称是 2.0版本，但仍然要利用外加配件才能达到。故相信最快也要到今年 9~11 月底才成气候，2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。
稍后蓝牙 2.0 版本的芯片，是有机会加入了 Stereo 译码芯片，则连A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）也可以不需要了。
2009年4月21日，蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)正式颁布了新一代标准规范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 HighSpeed"(蓝牙核心规范3.0版高速)。
Class A是用在大功率/远距离的蓝牙产品上，但因成本高和耗电量大，不适合作个人通讯产品之用(手机/蓝牙耳机/蓝牙Dongle 等等)，故多用在部份商业特殊用途上，通讯距离大约在 80~100M 距离之间。
Class B 是目前最流行的制式，通讯距离大约在 8~30M之间，似乎产品的设计而定，多用于手机内/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 的个人通讯产品上，耗电量和体积较细，方便携带。
蓝牙有哪些应用呢？
1、居家
现代家庭与以往的家庭有许多不同之处。在现代技术的帮助下，越来越多的人开始了居家办公，生活更加随意而高效。他们还将技术融入居家办公以外的领域，将技术应用扩展到家庭生活的其它方面。
通过使用 Bluetooth技术产品，人们可以免除居家办公电缆缠绕的苦恼。鼠标、键盘、打印机、膝上型计算机、耳机和场声器等均可以在 PC环境中无线使用，这不但增加了办公区域的美感，还为室内装饰提供了更多创意和自由（设想，将打印机放在壁橱里）。此外，通过在移动设备和家用PC 之间同步联系人和日历信息，用户可以随时随地存取最新的信息。
Bluetooth设备不仅可以使居家办公更加轻松，还能使家庭娱乐更加便利：现在您不必撇开客人，单独离开去选择音乐。用户可以在 30英尺以内无线控制存储在 PC 或 Apple iPod 上的音频文件。Bluetooth技术还可以用在适配器中，允许人们从相机、手机、膝上型计算机向电视发送照片以与朋友共享。
2、工作
Bluetooth技术的用途不仅限于解决因各种电线纠缠不清而使办公室环境的杂乱情况。启用 Bluetooth的设备能够创建自己的即时网络，让用户能够共享演示稿或其它文件，不受兼容性或电子邮件访问的限制。Bluetooth设备能方便地召开小组会议，通过无线网络与其它办公室进行对话，并将干擦白板上的构思传送到计算机。
消除台式机杂乱的连线，实现无线高效办公是蓝牙的一个应用，同时，其也可以提高物流效率，通过使用 Bluetooth 技术连接，货运巨擘UPS 和 FedEx 已成功减少了需要置换的线缆的使用，并显著提高了工人的效率。
3、途中
人们经常穿梭于工作场所、家庭和其它目的地之间，而 Bluetooth技术恰好为人们提供了在途中访问重要信息或通信的个人连接能力。不管人们扮演何种角色 – 父母、学生或移动专家 –在这个节奏飞快的世界，每人上都需要不断的接入网络或进行通信。各种新设备和新技术正不断涌入市场，确保更好的移动连接，而通常是靠Bluetooth 无线技术实现个人无线连接。
具有 Bluetooth技术的手机、PDA、膝上型计算机、耳机和汽车等能够在旅途中实现免提通信，让用户身处热点或有线宽带连接范围之外仍能保持 Internet网络连接，以及在 PC 和移动设备之间同步联系人和日历条目以访问重要信息。
目前蓝牙技术在日常生活中应用最广的就是在支持蓝牙的手机通话设备上，如手机蓝牙耳机，车载免提蓝牙，蓝牙使驾驶更安全，很多车主都感到开车时接听电话不方便：一只手扶着方向盘，另一只手举着电话接听，不但妨碍换挡、影响安全，两只眼睛盯着前车还得四下踅摸警察，12分实在不禁罚；车载免提系统接听电话比较方便，将双手空出来，让手做它该做的事。
使用蓝牙耳机，还有一个我们绝对不能忽视的好处：健康！常讲电话的朋友一定有这种经验，手持电话贴着耳朵讲，不仅手和脖子容易引起酸痛，讲久了连头也渐渐痛了起来。蓝牙耳机的电磁波远比手机低，讲电话时只要将手机放在公文包内或是口袋里，戴上耳机轻松讲，既不用将手举得老高，还能够有效减少电磁波对人体的影响。
4、娱乐
玩游戏、听音乐、结交新朋、与朋友共享照片 –越来越多的消费者希望能够方便即时地享受各种娱乐活动，而又不想再忍受电线的束缚。Bluetooth无线技术是唯一一种能够真正实现无线娱乐的技术。内置了 Bluetooth 技术的游戏设备，让您能够在任何地方与朋友展开游戏竞技 –在地下通道、在飞机场或在起居室中。由于不需任何电线，玩家能够轻松地发现对方 – 甚至可以匿名查找 – 然后开始令人愉快的游戏。
Bluetooth 无线技术将很快实现使用无线耳机方便地欣赏 MP3播放器里的音乐，抛弃妨碍我们使用跑步机、驾驶汽车或在公园游玩的电线。发送照片到打印机或朋友的手机也非常简单。现在，很多商店提提供打印站服务，让消费者能够通过Bluetooth 连接打印拍照手机上的照片。
娱乐不再局限于设备的线长范围内。不管是骑自行车、徒步旅行、滑雪还是旅行，Bluetooth技术都扩大了业余活动的活动范围，带来真正的无线体验。
三、MP3的介绍
Mp3的主要功能是播放音乐的，其主要由液晶显示屏、微处理器、数码信号处理器(DSP)芯片、输入输出控制器、放大器和一些按钮组成。微处理器是播放器的“大脑”，用来接受用户选择的播放控制，并将当前播放的歌曲信息显示在液晶显示屏上，然后向数据信号处理芯片发出指令，使其准确地处理音频信号。数码信号处理器先用解压算法将MP3文件解压，接着用数模转换器将数码信息转换成波形信息，然后由放大器将信号放大并送到音频端口，最后我们就可以通过接在音频端口的耳机听到动听的音乐了。
如上图，MP3一般包括以上几个部分，（虚线表示有些不一定包括）
1）电源管理部分2）USB电路 3）SD卡/FLASH存储器 4）LCD显示
5）耳机输出6）解码芯片 7）调频收音机 8）按键
其中：
1、电源管理部分：
包括电池充电和系统供电等；
2、USB电路：
有些解码芯片没有把USB功能做进去，得外加USB驱动电路，成本比较高，而且体积相对比较大，现在大多数MP3解码芯片都已经把USB部分做在一起了，这样使用更加方便。
3、存储部分
有的使用SD卡存储，不过体积比较大，但使用方便，也容易扩展更大的存储空间。而现在市面上大多使用FLASH存储器，这种方式的内存大小固定，不方便扩展，但体积相对比较小。
4、LCD显示部分
主要是显示菜单，有很多LCD，点阵的，彩色的，黑白的等等，需要配合一块LCD驱动芯片一起使用。
5、键盘
键盘比较简单，为了体积做得更小，一般只有三四个按钮，开/关，下一首，上一首、音量加/减等
6、耳机
好的音质不仅和解码芯片有关，和耳机驱动电路也有很大关系
7、解码芯片
是MP3的核心，现在基本上都是把解码芯片和单片机控制做在一起了，这样省去了很多麻烦，编程人员直接从存储器里面把相关数据取出，在执行一定的简单操作就可以把数据转换为声音了。
8、调频收音机
很多MP3有收音机的功能，有的没有，不过现在这调频收音机已经做成模块化了，很好嵌套。
下面详细说明每部分的工作原理和工作电路介绍：
1、按键电路：
按键电路比较简单，一个上拉电阻加个开关，如果合适，加个防抖小电容，滤一下波。一般与MCU的外部中断连接，一旦有按键按下，就执行相关的操作，也有与普通IO口相连的，但要采取扫描模式，实时性不如中断控制的好。
如上图：
只是一USB插座接口，如果解码芯片不自带USB功能，就需要外接USB电路，但是外接USB的话，需要一个专门的USB芯片，其成本相对比较高，这就是为什么MP3的价钱和U盘的价钱也相差不了多少的原因。现在大部分的解码芯片都自带USB功能了，所以电路比较简单，只要一个接口电路就OK了。
2、存储器
1）U盘很多人都见过使用SD卡的（或者MINSD卡），使用SD卡的好处在于方便快捷的扩展内存的大小，1G的换成2G或者更大的，就更换一张卡就可以了，下面是一个SD卡的电路：
2）除了SD卡的还有FLASH的；
SD卡扩展内存容易，但是它的体积比较大，做到小体积的时候就有很大限制，所以很多情况下，很多MP3产家都是采用FLASH方案的，FLASH的体积相对比较小，但是也有起缺点，就是内存大小固定，不便于扩展。左面是FLASH的电路：
3、耳机电路：
这里所说的耳机并不单指耳机，也包括双声道输出，
如果解码芯片自带耳机输出端，则，外部电路比较简单，接个耳机插口电路就可以了；
如果想要好点的效果，可以外加耳机电路，
4、LCD显示
LCD显示需要一个LCD驱动电路，包括一块LCD对应段数的驱动芯片，通过编程，把字库存进去，播放的时候通过IIC等接口，把对应信息显示出来即可。
5、电源管理
包括电池充电和电压分压等，现在为了追求低成本，充电电路做得很简单很简单，整流分压后得到需要电压，再做一定的保护就可以了，很少用到专业的充电电路。
6、调频收音机
很多也自带收音机功能，这个已经成为模块化了，比如长用的“硅动力数字收音机模块”，电路比较简单，使用也比较方便。
7、解码芯片
MP3的核心，音质的好坏完全依赖于解码芯片解码的好坏；现在的解码芯片已经完全把单片机一起做进去了，用户只要一片解码芯片就可以控制外围电路的工作和对音频文件的解码还原了。
四、关于在MP3上安装蓝牙的部位猜想
由于当今使用的MP3大多数的芯片版式结构基本一样，想在现有的MP3芯片上安装蓝牙是有点不现实的，即使安装成功也将耗费大量的人力、物力、财力，这也就意味着成本将大大的提高，出于对成本的考虑以及对未来市场的影响，我们可以在MP3的外部安装蓝牙，而在那里安装呢？我们想到，可以安在与MP3播放器相连接的耳机线上。
（1）主要制作、安装步骤：
1、制作蓝牙芯片，将其制作的适当大小，并将其安装在与普通耳机调节音量的控制器大小一样的小盒子里；
2、在上步所说的盒子上安装小型的液晶显示器，并与蓝牙装置连接，使其可以显示出蓝牙的状况以及在传输文件时的速率。同时安装两个控制接受与放弃的按钮。
3、将普通MP3的内部结构微改，使其能够接收信号并将其转换；
4、通过导线将蓝牙独立装置与MP3内部相关联的装置连接，并将蓝牙独立装置安于耳机中间，类似于耳机音量调节器；这根导线与耳机的导线是独立的，同时在该导线外部安装一个开关，控制蓝牙的开、关；
5、这样，整个产品已经完成。
（2）关于产品的使用简介：
打开MP3播放器，当需要使用蓝牙进行传输文件时，打开蓝牙控制开关，当对方也支持蓝牙设备，并与你的设备连接时，你可以选择接受或拒绝，若接受，对方便可以进行文件传输，若拒绝，则不进行传输，传输完毕即可进行音乐文件播放。
五、后记
由于我们的目前知识水平的限制，无法彻底解决蓝牙的问题，而我们这一猜想也只是能进行文件的接收，而不能进行文件的发送。我们这也仅仅是进行猜想，也许可能实现，也许不能，但是，科研的道路是不平坦的，也不是一帆风顺的，需要我们继续努力，勤学苦练，只要朝着目标一直努力终将实现目标。
主要参考文献：
1.天水师范学院物理系 刘勍、 温志贤《蓝牙技术发展与展望》；
2.中国铁通集团有限公司阜阳分公司李震《蓝牙技术在手机上的应用》；
3.浙江余姚中学胡沛茹、宁波屹东电子股份有限公司芮亚楠《一种蓝牙音频流传输方案的设计与实现》；
4.解放军西安通信学院时和平、何根宏、马秀芳《蓝牙技术讲座·蓝牙技术的发展与展望》等。
