【正文】 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 2 基于 PDA 的 藍(lán)牙通訊程序設(shè)計(jì) 的 軟 件設(shè)計(jì) ——軟件設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 XXXXX [摘 要 ] 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信與 數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)處理 的 要求越來越高。 實(shí)現(xiàn) 了 PDA 與單片 機(jī)和 PC 機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊，和 PDA 對(duì)接收數(shù)據(jù)的 輔助 處理。 Bluetooth basicallybelt controller。 “關(guān)于未來的 PDA，加州柏克利大學(xué)的 Info Pad 計(jì)劃是個(gè)不錯(cuò)的例子：這個(gè)設(shè)備使用無線網(wǎng)絡(luò)，可將資料（包括完整動(dòng)態(tài)視訊）傳送到一個(gè)能量充足的、方便攜式輕薄型客戶端上。你不必時(shí)刻呆在設(shè)備旁邊，只要你在有效的距離內(nèi)帶上 PDA 就能隨時(shí)隨地的解決所有問題，而且 不必?fù)?dān)心會(huì)有問題遺漏， PDA 會(huì)像力控一樣將所有的報(bào)警信息按優(yōu)先級(jí)排列出來以待你的處理。在硬件方面，全世界已經(jīng)有包括 IBM、 MicroOptical、 Xybernaut在內(nèi)的超過 100 家公司生產(chǎn)與移動(dòng)計(jì)算相關(guān)的產(chǎn)品，如帶 LCD 顯示器的眼鏡、手執(zhí)微型鍵盤、 手執(zhí)鼠標(biāo)、聲控輸入設(shè)備等。但是已經(jīng)有一些公司開發(fā)出一些與地圖密切相關(guān)的軟件產(chǎn)品。 4)臺(tái)灣 “英瑞得信息 ”公司設(shè)計(jì)出支持 GPS 全 球衛(wèi)星定位系統(tǒng)專用軟件 “WalkMap 地圖隨身走 ”。 2 藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 藍(lán)牙技術(shù)與藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介 藍(lán)牙技術(shù)是用微波技術(shù)取代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)綜復(fù)雜的連接電纜來實(shí)現(xiàn)家庭或辦公場(chǎng)中的電 話、便攜式計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)以及其它外設(shè)之間的互連互通的一種新型通訊解決方案?？梢杂盟{(lán)牙無線通信技術(shù)將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語音設(shè)備取成一個(gè)PICONET 網(wǎng)（也 叫作微微網(wǎng)）。 但是 ,由于 ISM 頻段對(duì)所有無線電都開放 ,汽車、微波爐以及其它高頻微波設(shè)備都有可能成為藍(lán)牙技術(shù)不可預(yù)測(cè)的干擾源 ,因此 ,一般的藍(lán)牙技術(shù)方案都特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和調(diào)頻方案來確保通 信的穩(wěn)定連接和數(shù)據(jù)的可靠保密。如果加大發(fā)射功率 ,其通信距離可加大到 100 米左右 [3]。 圖 1 藍(lán)牙協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)圖 互操作的遠(yuǎn)端設(shè)備需要使用相同的協(xié)議棧 , 不同的應(yīng)用需要不同的協(xié)議棧 , 但是 , 所有的應(yīng)用都要使用藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。另一個(gè)叫協(xié)議子集部分（ FoundationProfile），它規(guī)定的是運(yùn)作性準(zhǔn)則。 基帶層：藍(lán)牙采用跳 頻擴(kuò)頻技術(shù)，每秒 1600 跳，從時(shí)間域看即每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度是625μs，即每個(gè)時(shí)隙從 79 個(gè)信道中選擇一個(gè)。微微網(wǎng)絡(luò)在覆蓋上可以有重疊：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有各自的跳頻方案，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)作為另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)；一個(gè)從節(jié)點(diǎn)可以屬于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。通過連接的發(fā)起、交換、核實(shí)，進(jìn)行身份鑒權(quán)和加密等安全方面的任務(wù)；通過協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組大??；它還控制無線單元的電源模式和工作周期，以及微微網(wǎng)內(nèi)藍(lán)牙組件的連接狀態(tài)。通過 SDH，可以查詢?cè)O(shè)備信息、業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)特征，并在查詢之后建立兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間的連接。 MT1020 基帶控制器負(fù)責(zé)藍(lán)牙基帶部分的功能 ,完成基帶以及鏈路的管理 ,包括對(duì) SCO（同步）和 ACL（異步）連接方式的支持、差錯(cuò)控制、物理層的認(rèn)證與加密、鏈路管理等 。 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 5 圖 2 藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 MT1020A 基帶控制器和 PH2401 無線收發(fā)器介紹 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 接入點(diǎn) 通過傳感器將信號(hào)傳入 MT1020A 中再經(jīng) PH2401 無線收發(fā)器將信號(hào)發(fā)射給上位機(jī)處理，本章主要介紹基帶控制器與無線收發(fā)器的結(jié)構(gòu)與原理。它的引腳排列如圖 3 所示： 圖 3 MT1020A 引腳排列圖 MT1020A 采用 1111 球形焊珠陣列 121 腳 SSBGA 封裝形式。 A3（ Hst_uart_cts）：串行主機(jī)接口發(fā)送清零 。 A7（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 A11（ Bsio_clk）：串行 I/O 口時(shí)鐘輸出 。 B4（ PLLVDD）：鎖相環(huán)電源 。 B8（ Sdata5）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C1（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 C5（ Hst_uart_rxd）：串行主機(jī)接口接收數(shù)據(jù)端 。 C8（ Sadd3）：系統(tǒng)地址 （ 19 位總線） 。 D1（ GND）：公共接地引腳 。 D5（ Hst_uart_txd）：串行主機(jī)接口數(shù)據(jù)發(fā)射端 。 D9（ Gpio1）：通用 I/O 口 。 E2（ U1cts）： UART1 發(fā)送清零 。 E6（ nScs0）：系統(tǒng)片選引腳 ,低電平有效 。 E10（ Gpio5） ：通用 I/O 口或芯片 USB HPWR 輸入引腳 。 F3（ U1rxd）： UART1 數(shù)據(jù)接收端 。 F7（ Sdata14） ：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 F11（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 G4（ Tdo_bdiag_2）： ICE 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出或者 Xdiag2輸出 。 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 7 G8（ Sadd6）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H1（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 H5（ Ri_tx_en）：無線電發(fā)射使能 。 H9（ Sadd4）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J2（ Sadd10）系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J6（ Ri_spi_misod）：無線電串行接口數(shù)據(jù)輸入 。 J10（ Ear_minus）： CODEC（多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器）耳機(jī)聽筒音頻差分輸出負(fù)端 。 K3（ nSwe1）：系統(tǒng)寫使能引腳 。 K7（ LaVDD）：芯片電源引腳 。 K11（ VDDP）： CODEC（多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器）輸出放大器模擬電源 。 L4（ Sadd12）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 L8（ AVDD）： CODEC 模擬電源端 。 MT1020 由嵌入式微 處理器和藍(lán)牙基帶外設(shè)組成 ,如圖 4 示。 基帶外圍電路中的總線接口主要用于完成微處理器與基帶外圍電路之間的各種通信 ,而外圍電路內(nèi)部各部分之間的 數(shù)據(jù)傳輸則使用外圍電路中的 BT 總線來完成。音頻解碼器是一個(gè)全雙工的解碼器 ,內(nèi)含麥克風(fēng)放大器和耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ,其中的數(shù)字轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行線性 PCM、 A 律 PCM、 μ 律 PCM 和CVSD 間的相互轉(zhuǎn)換 [6]。接收器由 RFIF下變頻器、自動(dòng)增益控制 (AGC)、濾波器、雙通道模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器及調(diào)制器組成。藍(lán)牙系統(tǒng)的具體接線：本文用該芯片的串行異步收發(fā)器 1，也就是 E3（ U1txd）： UART1——數(shù)據(jù)發(fā)送端，和 F3（ U1rxd）： UART1——數(shù)據(jù)接收端與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)接入點(diǎn)的傳感器信號(hào)或控制儀表相連 。 圖 5 基于 MT1020A 的藍(lán)牙系統(tǒng)框圖 USB 藍(lán)牙適配器介紹 藍(lán)牙 USB 適配器采用 CSR BlueCore 04,可去市場(chǎng)購(gòu)買，價(jià)格大概在三十到四十元左右，用時(shí)先向 PC 機(jī)里面裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，再將 USB 適配器插入 PC 機(jī)的 USB 接口中即可與 MT1020A 端和 PDA 端進(jìn)行通信。 PDA 最初是用于 PIM（ Personal Information Management：個(gè)人信息管理），替代紙筆，幫助人們進(jìn)行一些日常管理，主要為日程安排、通訊錄、任務(wù)安排、便箋。這個(gè)名字非常貼切，一看就能明白這臺(tái)設(shè)備的主要功能。這些手機(jī)又被統(tǒng)稱為 “智能手機(jī) ”，以便與以前的傳 統(tǒng)手機(jī)相區(qū)別。這里的 “掌上電腦 ”主要指本身不具備手機(jī)功能的 PDA，也就是傳統(tǒng)的 PDA。因?yàn)榇蠖鄶?shù)藍(lán)牙系統(tǒng)都是在 Palm 操作系統(tǒng)或 Pocket PC 平臺(tái)上設(shè)計(jì)的。 還有一種操作系統(tǒng)就是 1999 年誕生的 Symbian OS，它是一款專門為手機(jī)量身定作的操作系統(tǒng)。與 Pocket PC 操作系統(tǒng)不同 ,Palm 操作系統(tǒng)目前不使用傳統(tǒng)的文 件系統(tǒng)。對(duì)于代碼之外的所有事物 ,應(yīng)用程序也受到大約 160KB 的 堆、或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間的限制。 3 Visual Stdio 2020 環(huán)境下的 PDA Windows 應(yīng)用程序設(shè)計(jì) MT1020A 端的軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)端的軟件在 Keil 平臺(tái)下進(jìn)行嵌入式 C 編程實(shí)現(xiàn) , 傳輸層采用 UART,單片機(jī)通過 UART 控制藍(lán)牙模塊。 初始化程序主函數(shù)如下： main( ) 主函數(shù) sys_init( ) 系統(tǒng)初始化 , 包括設(shè)置看門狗 , 初始化時(shí)鐘 , 鍵盤及液晶 , 配置端口 bt_init( ) 藍(lán)牙初始化 uart_init( ) 串口 0 初始化 , 包括設(shè)工作方式 , 開中斷 , 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 12 設(shè)波特率 , 開定時(shí)器 1[9]。 系 統(tǒng) 初 始 化藍(lán) 牙 初 始 化搜 索附 近 是 否 有 藍(lán) 牙 設(shè) 備 是 否 有 請(qǐng) 求 連 接是 否 作 主 設(shè) 備請(qǐng) 求 連 接連 接 是 否 通 過建 立 A C L 連 接連 接 建 立 是 否 成 功 連 接 建 立 是 否 成 功接 受 連 接NNNYYY是 否 有 斷 連 請(qǐng) 求是 否 有 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 請(qǐng) 求是 否 有 接 收 數(shù) 據(jù)取 出 數(shù) 據(jù)處 理 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 A C L 數(shù) 據(jù)斷 開 連 接YNNNYYNNYNYY 圖 8 單片機(jī)端程序設(shè)計(jì)流程圖 藍(lán)牙交互部分的程序主函數(shù)如下： bt_inquiry( ) 搜索附近藍(lán)牙設(shè)備 bt_create_connection( ...) 與指定藍(lán)牙設(shè)備建立連接 bt_send_acl_data( ...) 發(fā)送 ACL 數(shù)據(jù) bt_disconnection( ...) 與指定藍(lán)牙設(shè)備斷開連接 處理數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面 , 程序按照 HCI 規(guī)范構(gòu)造了 HCI 指令分組 cmd_pkt, HCI 事件分組event_pkt 和 HCIACL 數(shù)據(jù)分組 acl_pkt 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) , 并設(shè)計(jì)了用于標(biāo)識(shí)當(dāng)前藍(lán)牙設(shè)備的 hci_device 結(jié)構(gòu)體 , 包括藍(lán)牙設(shè)備配置信息 hci_info, 藍(lán)牙連接信息 hci_con 和用于存儲(chǔ)返回分組信息的接收緩沖區(qū) hci_buf[1000], 具體如圖 9 所示。具體的 HCI 狀態(tài)機(jī)的處理流程如圖 10所示 。取出第一個(gè)字節(jié)判斷出分組類型。 HCI 狀態(tài)機(jī)要通過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的一個(gè)定時(shí)器定時(shí)循 環(huán)調(diào)用 , 雖然 HCI 從 UART 得到的數(shù)據(jù)流是一塊一塊的 , 有可能剛好是一個(gè)分組 , 有可能是幾個(gè)分組 , 還可能是一個(gè)分組的部分?jǐn)?shù)據(jù) , 但狀態(tài)機(jī)對(duì)接收到的一塊數(shù)據(jù)流的處理是連續(xù)進(jìn)行的 , 數(shù)據(jù)流的間斷只會(huì)造成狀態(tài)機(jī)的暫時(shí)等待 , 而不會(huì)影響其正確處理返回分組。其中 ,Smart Phone 為智能手機(jī)系統(tǒng) , Pocket PC 為個(gè)人掌上電腦 。 Visual C 2020 為開發(fā)在基于 Windows CE 的智能設(shè)備 (如 Pocket PC 和 Smart phone) 上運(yùn)行的軟件提供豐富的集成支持 ,可以使用開發(fā) PC 程序時(shí)所使用的相同代碼編輯器、設(shè)計(jì)器和調(diào)試器界面 ,它還提供仿真程序 ,讓我們可以在開發(fā)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試編寫的代碼 。本 文對(duì)藍(lán)牙串口進(jìn)行操作用到了 C 2020 中的 SerialPort 類 ,此類在 . NET Framework 2. 0 版本中是新增的 ,用于控制串口文件資源。 //設(shè)置菜單 } private void SetMenu(ComPort Port) { switch () //選擇 COM 端口 { case COM1: = true。 = false。 break。 = false。 = false。方法如下 : try { if (!) ()。 具體方法如下 : private StringBuilder buffer = new StringBuilder()。//數(shù)據(jù)解碼 (recString)。 i++) {