TWS蓝牙耳机

1. TWS 耳机概述

TWS - True Wireless Stereo，即真正无线立体声。

从技术上来说是指手机通过连接主耳机，再由主耳机通过蓝牙无线方式连接从耳机，实现真正的蓝牙左右声道无线分离使用。

1.1 爆发原因

手机取消 3.5mm 耳机插头，有线耳机需配转接线、缠绕等问题。

1.2 TWS耳机优缺点

优势

• 真无线结构，完全摒弃了有线烦恼
• 一机能当做两机用

劣势
关键问题在于蓝牙传输方案不够成熟，存在以下问题：

• 传输稳定性差，容易受到外界干扰
• 主副耳机信号不同步
• 音质差，蓝牙传输对音频进行了压缩
• 续航能力差，但衍生出充电盒，一定程度上缓解了该问题

2. 经典方案

下面是BES恒玄科技列举出的手机通过蓝牙连接耳机的三种方案：

2.1 LBRT磁感应转发方案

先将信号以高频段蓝牙信号传输至主耳机，再通过磁感应转发技术，同步至副耳机。

优点：增强信号的穿透力，并能避免音质损耗，减少延迟。
缺点：需要在耳机中多加入低频天线。

此类方案多被当下设备厂商选用。

2.2 经典方案

数据信号由手机采用2.4GHz蓝牙信号传送到主耳机，然后由主耳耳机将信号同样以 2.4GHz蓝牙信号转发到副耳。

优点：使用一套射频电路，PCB电路板体积小；
缺点：2.4GHz蓝牙信号容易被人体吸收，导致穿透性差（最直接的体验结果，就是用一只手捂住主耳耳机，副耳机就听不到声音了），并且容易受到 WiFi 及其他蓝牙信号的干扰

2.3 双耳同步传送方案

手机的蓝牙信号直接分两路分别传送到两个耳机，因而能有效避免电波损耗问题。

缺点：这类方案对手机平台的兼容性不强，跨芯片很难兼容。例如，高通芯片支持的耳机，与采用苹果或华为海思芯片的手机就无法兼容。
另外，采用此类方案的耳机，容易出现双耳信号不同步现象。

3. 关键技术

在TWS耳机爆发的现在，厂商在人机交互与提高体验上做了很多努力。

3.1 MEMS传感器

传感器是实现耳机智能功能的重要部件，在TWS耳机中常见的传感器有声学传感器、光学传感器、运动传感器和生物传感器（苹果最新专利中表明未来将有可能在TWS中添加生物传感器）等等，目前常用的传感器有

- 麦克风      ------ 音乐通话、双麦克降噪
- 距离传感器   ------ 入耳检测
- 加速度传感器 ------ 敲击交互/运动检测
- 骨声纹传感器 ------ 声音识别
- 生物传感器等等

骨声纹是目前识别率非常高的生物识别技术之一。由于人的骨结构都是独一无二的，所以声音在骨骼间的反射也是独一无二的，每个人的骨声反射都不同，收集之后系统将解析声纹，检测并与数据库匹配，来达成安全解锁移动设备的目的因此有着比较高的安全性。

3.2 主要功能

- 音乐控制
- 通话控制
- 主从切换
- 主动降噪 ANC
- 入耳检测
- 运动检测
- OTA升级

3.3 交互方式

- 触摸
- 敲击
- 语音

3.4 主要形态

TWS耳机的现有形态主要有两种：豆状 和 耳柄状，在这种形态下又可衍生出 半入耳式 和 入耳式。

- 豆状
- 耳柄

4. 芯片厂商

TWS耳机的爆发式发展催生了一批优秀的蓝牙芯片公司，如上文提到的恒玄科技；又或者说蓝牙耳机的发展离不开这些芯片公司所开发的蓝牙芯片。

这些蓝牙芯片集成了丰富的接口、功能，并提供相应的软件开发平台SDK，开发人员在此基础上添加相应的外设（如麦克风、传感器、DSP、充电和电量检测等器件）进行集成便可开发出一款新的蓝牙耳机，缩短研发周期。

4.1 TWS 蓝牙芯片厂商

以下是我爱音频网汇总的蓝牙芯片方案

充电盒方案：

4.2 BES2300框架

这里简单介绍一下恒玄科技的BES2300蓝牙芯片的架构，想详细了解的可以去官网下载数据手册。

(1) 框架构成

从图中可以看出，官方将其内部构成划分为五大类：

• 晶振和电压转换模块
• MCU、内存和外设
• 蓝牙BT：传输音频
• 编解码器：音频

与我们常见的STM32或其他单片机相比，BES2300这类蓝牙芯片多了蓝牙模块和音频编解码器值这两大模块。

(2) 引脚配置

图片中，红色接电源，灰色接地。

其他引脚中，

• GPIO占了大半，这些接口可复用为I2C、UART等功能。
• 主副麦克引脚 MIC1_N / MIC1_P 和 MIC2_N / MIC2_P
• SPK引脚：LOUT_LP和LOUT_LN