【正文】 序列，時(shí)隙分割等)都是由主控設(shè)備唯一確定的。SCO鏈路主要用來進(jìn)行64kB/s的語音信息傳輸。在沒有為SCO鏈路預(yù)留時(shí)隙的情況下，主控設(shè)備可以對(duì)任意從屬設(shè)備在單時(shí)隙上建立ACL鏈路。 藍(lán)牙基帶分組 微微網(wǎng)內(nèi)的基帶控制信息和用戶數(shù)據(jù)信息都是以分組形式進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｐ诺涝L問碼用來標(biāo)識(shí)微微網(wǎng)，并由微微網(wǎng)唯一確定。這種訪問碼有兩種類型:通用查詢?cè)L問碼GIAC(General Inquiry Access Code)和專用查詢?cè)L問碼DIAC(Didecated Inquiry Access Code)。在表31中列出了分組頭部分所包含的字段及相關(guān)描述。表31 基帶分組字段說明字段名大?。╞it）說明AM_ADDR3當(dāng)設(shè)備交換尋呼信息時(shí)，分配給叢書設(shè)備的活動(dòng)成員地址TYPE4定義了16種基帶分組類型FLOW1接收端在其相應(yīng)發(fā)送時(shí)，用該字段作流控ARQN1接收端用該字段來確認(rèn)已經(jīng)成功的接收了某分組，如果未收到確認(rèn)，則重發(fā)（ACL類型）SEQN1簡(jiǎn)單（奇/偶）的序列數(shù)字，用于將要發(fā)送的分組進(jìn)行編號(hào)。它的長(zhǎng)度為68bit。在這種分組中包含有發(fā)送方的地址及時(shí)鐘等信息。POLL分組本身并不攜帶任何有效載荷，但它需要收方確認(rèn)接收成功。BD_ADDR是一個(gè)48比特長(zhǎng)的地址編碼，它以電子方式記錄在每個(gè)設(shè)備上。 如圖34所示，從最低有效位(Last Significant Bit，即LSB)到最高有效位(Most Significant Bit，即MSB)，這個(gè)48比特的地址段被分成3部分:低端地址部分(Lower Address Part，即LAP),高端地址部分(Upper Address Part，即UAP)以及非有效地址部分(Nonsignificant Address Part，即NAP)。這一層的信息不轉(zhuǎn)發(fā)至更高協(xié)議層，而只是在兩設(shè)備的鏈路管理實(shí)體中進(jìn)行解釋和處理。 圖35 藍(lán)牙鏈路管理層功能在圖35中，描述了鏈路管理層在整個(gè)藍(lán)牙系統(tǒng)中的作用和它的功能。主機(jī)控制接口層是本藍(lán)牙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)之一，將在第四章作詳細(xì)介紹，所以在這一節(jié)里只不作詳細(xì)說明。這樣，許多已經(jīng)開發(fā)成功的高層協(xié)議和應(yīng)用幾乎可以不作修改地在藍(lán)牙鏈路上運(yùn)行。L2CAP層支持高層協(xié)議的多路復(fù)用，彌補(bǔ)了低層協(xié)議中這種功能的缺乏。L2CAP層信息流在設(shè)備間進(jìn)行傳輸，L2CAP層之間的通信是基于邏輯鏈路進(jìn)行的，這些邏輯鏈路被稱為邏輯信道。至于L2CAP層的CL信道分組格式，由于本系統(tǒng)中沒有采用，所以本文不作介紹。在這一節(jié)里，將簡(jiǎn)要討論中N件協(xié)議組中的RFCOMM層和SDP層。RFCOMM是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ETSI)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了在一個(gè)單獨(dú)的串行鏈路上進(jìn)行多路復(fù)用串行通信的方式。換句話說，SDP為設(shè)備定義了發(fā)現(xiàn)其它設(shè)備提供的服務(wù)的方法，本系統(tǒng)沒有用上SDP。由于本課題數(shù)據(jù)獲取端與藍(lán)牙模塊之間的接口采用的是UART傳輸層，所以本章最后對(duì)HCI_UART傳輸層進(jìn)行了分析。圖41 HCI軟件層次描述在主機(jī)系統(tǒng)的HCI驅(qū)動(dòng)程序和藍(lán)牙的硬件HCI固件之間可能存在幾個(gè)層次。USB和PC卡對(duì)主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送到主機(jī)控制器的數(shù)據(jù)不能進(jìn)行處理，這樣主機(jī)控制器接口和主機(jī)控制器可以進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)不會(huì)對(duì)傳輸層有任何影響。當(dāng)即收到事件時(shí)，HCI事件通知主機(jī)，當(dāng)主機(jī)發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)事件它就通過分析接收的事件分組來決定發(fā)生了什么事件。還有另外的兩個(gè)參數(shù)，來指定主機(jī)控制器緩沖器中可以等待發(fā)送的HCI ACL和SCO數(shù)據(jù)分組的總數(shù)。根據(jù)在該事件中返回的信息和Read_Buffer_Size指令(該指令決定可以存儲(chǔ)到主機(jī)控制器中的HCI ACL和SCO分組的總數(shù)目)返回的參數(shù)，主機(jī)可以決定哪一個(gè)連接的HCI數(shù)據(jù)分組可以發(fā)送，在HCI每次發(fā)送數(shù)據(jù)分組之后，它就假設(shè)在主機(jī)控制器上該鏈路類型的存儲(chǔ)空間減少一個(gè)HCI數(shù)據(jù)分組的量。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)使用的鏈接句柄，數(shù)據(jù)必須使用HCI數(shù)據(jù)分組并按在主機(jī)中生成的順序發(fā)送到主機(jī)控制器。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的鏈接句柄，數(shù)據(jù)的發(fā)送過程必須與數(shù)據(jù)的生成過程一樣。在初始化時(shí)，主機(jī)使用Host_Buffer_Size指令通知主機(jī)控制器從主機(jī)控制器到主機(jī)發(fā)送的HCI ACL或SCO分組的大小，同時(shí)在該指令中還有兩個(gè)參數(shù)，用于通知主機(jī)控制器主機(jī)緩存器中可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分組的總數(shù)。主機(jī)控制器不一定要把這些通知主機(jī)，如果在主機(jī)控制器到主機(jī)方向上的流量控制還處于打開狀態(tài)，主機(jī)控制器就可以假設(shè)主機(jī)在收到斷開鏈接完成事件后，清除緩沖器中的數(shù)據(jù)，即主機(jī)將關(guān)閉流量控制，主機(jī)也不一定要把該消息通知主機(jī)控制器。因此，必須以事件的形式向主機(jī)報(bào)告指令運(yùn)行的結(jié)果。除非特殊聲明，所有的值都用二進(jìn)制和十六進(jìn)制的Little Endian格式表示。所有的非陣列的指令和參數(shù)以及一個(gè)陣列參數(shù)中的所有數(shù)據(jù)具有固定的大小。這些傳輸機(jī)制為主機(jī)提供向主機(jī)控制器發(fā)送HCI指令、ACL數(shù)據(jù)和SCO數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)還向主機(jī)提供從主機(jī)控制器接收HCI事件、ACL數(shù)據(jù)和SCO數(shù)據(jù)的能力。指令的格式如圖32所示。圖42 HCI命令數(shù)據(jù)包當(dāng)主機(jī)控制器完成大部分指令，它就向主機(jī)發(fā)送一個(gè)指令完成事件。如果指令中發(fā)生錯(cuò)誤，在指令完成事件返回的參數(shù)字段中包含所有該指令的返回參數(shù)。如果一個(gè)指令發(fā)生錯(cuò)誤，并且沒有返回指令完成事件，所有的返回與該指令有關(guān)的參數(shù)都是無效的。HCI指令分為:鏈路控制指令、鏈路策略指令、主機(jī)控制和基帶指令、信息參數(shù)指令，狀態(tài)參數(shù)指令和測(cè)試指令。鏈路策略指令為主機(jī)提供影響鏈路管理器管理匹克網(wǎng)的方式的途徑，當(dāng)使用鏈路策略指令時(shí)，LM將繼續(xù)控制匹克網(wǎng)和散射網(wǎng)的建立和維護(hù)，但要依賴可調(diào)節(jié)的策略參數(shù)。主機(jī)控制器和基帶指令提供對(duì)藍(lán)牙硬件的各種能力的訪問和控制，這些參數(shù)提供對(duì)藍(lán)牙設(shè)備的控制和對(duì)主機(jī)控制器、鏈路管理器和基帶能力的控制。主機(jī)設(shè)備不能對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行任何改動(dòng)。主機(jī)不能改變?nèi)魏螀?shù)，但是可以對(duì)特別指定的參數(shù)復(fù)位。對(duì)于測(cè)試指令，OGF值為OxO6。其中還不包括HCI事件的分組頭。該分組用于在主機(jī)和主機(jī)控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該參數(shù)用于發(fā)送數(shù)據(jù)分組或分段。對(duì)于從主機(jī)控制器到主機(jī)發(fā)送的HCI數(shù)據(jù)分組，如果主機(jī)Broadcast_Flag是01或10,鏈接句柄參數(shù)應(yīng)該包括到主節(jié)點(diǎn)的ACL鏈接的句柄。分組邊界標(biāo)志見表41。本課題采用的是UART傳輸層。HCI指令分組、HCI事件分組、HCI ACL數(shù)據(jù)分組和HCI SCO數(shù)據(jù)分組。表43 HCI分組指示符HCI分組類型HCI分組指示符HCI指令分組0x01HCI ACL數(shù)據(jù)分組0x02HCI SCO數(shù)據(jù)分組0x03HCI事件分組0x04 HCI分組指示在HCI分組發(fā)送之前發(fā)送，所有的4種分組都有一個(gè)長(zhǎng)度字段，用于決定HCI分組希望的長(zhǎng)度。使用RTS/CTS進(jìn)行流量控制，是為了避免臨時(shí)的UART緩沖區(qū)溢出，它不是用于HCI的流量控制，因?yàn)镠CI具有自己的流量控制機(jī)制對(duì)HCI指令、HCI事件和HCI數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。在硬件電路的設(shè)計(jì)中最重要的是所用元器件的選型，特別是主要元器件的選型。 硬件原理框圖本文所設(shè)計(jì)的是便攜式無線數(shù)據(jù)采集終端，具體就是研究凌陽單片機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集并通過UART口與藍(lán)牙模塊相連，從而通過藍(lán)牙技術(shù)對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行無線傳輸至PC機(jī)顯示出來。其中，凌陽單片機(jī)已在第二章單獨(dú)講解了，下面就其它模塊進(jìn)行逐一簡(jiǎn)述。日立萬勝藍(lán)牙通信模塊為智能型無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品，本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)型支持：4800bps到1382400bps等多種接口波特率，支持從模式，支持64通道藍(lán)牙替代串口線。MBM02模塊高靈敏性接收，低成本，體積小巧，低功耗，用于藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。圖52 日立萬勝藍(lán)牙模塊MBM02結(jié)構(gòu)圖53 日立萬勝藍(lán)牙模塊MBM02硬件電路 上圖中，UART_TX和UART_RX分別接凌陽單片機(jī)的IOB7和IOB10端口，提供了數(shù)據(jù)的傳輸和接收。要注意的是USB和UART口必須分開使用。另外。UART接口提供四根信號(hào)線，TXD與RXD是輸入輸出數(shù)據(jù)線；RTS與CTS是控制線，可用來進(jìn)行流量控制，避免臨時(shí)的UART緩沖區(qū)溢出。本系統(tǒng)要完成的任務(wù)是凌陽單片機(jī)通過HCI接口控制藍(lán)牙模塊，最終實(shí)現(xiàn)主藍(lán)牙模塊將采集的數(shù)據(jù)傳送至內(nèi)置藍(lán)牙的PC機(jī)并顯示。偶極天線的外觀是圓柱狀或薄片狀，通常有兩種外接接線方式，一種是在天線低端有一接頭為能量饋人點(diǎn)，可與藍(lán)牙模塊的射頻電路連接。 溫度傳感器DS18B20模塊 論文的目的是對(duì)實(shí)時(shí)電壓信號(hào)的采集與傳輸，我們有以下多種方案可供選擇。②是直接用直流電源產(chǎn)生電壓信號(hào)，通過連接一個(gè)滑動(dòng)變阻器改變其實(shí)時(shí)電壓再連接凌陽單片機(jī)。故此，本人選擇第三種方案。為了提高抗干擾性能，采用外加電源方式對(duì)傳感器供電。DS18B20的測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃；℃；其工作電源: 3～5V/DC；在使用中不需要任何外圍元件；測(cè)量結(jié)果以9～12位數(shù)字量方式串行傳送。因此。而且，輸出電流在0到1A之間。這里是滿足條件的，輸出電壓也是在0到1A之間。且在硬件電路中，我們采用的是3引腳的ASM1117模塊，應(yīng)用起來也是深簡(jiǎn)單的。在復(fù)位引腳XRESB端接了個(gè)按鍵復(fù)位電路。電路中使用的是SPCE061A單片機(jī)的最小系統(tǒng)，還有許多引腳因未用到，所以就沒有在電路圖中標(biāo)出來。 圖59 溫度采集主程序 圖510 讀取溫度子程序 片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換考慮到單片機(jī)片內(nèi)A/，而DS18B20正好可以滿足其條件。而當(dāng)讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后，會(huì)使RDY。當(dāng)ADC完成轉(zhuǎn)換時(shí)，RDY信號(hào)變?yōu)椤?”。主藍(lán)牙模塊再通過系統(tǒng)的硬件原理很清晰，電路連接也很簡(jiǎn)明。圖中溫度傳感器使一根總線與凌陽單片機(jī)相連，本系統(tǒng)使用的是IOB15引腳。所以，SPCE061A模塊的硬件設(shè)計(jì)如圖59所示。由上前提，電源管理模塊硬件原理圖為圖58所示。由于。其引腳圖如圖56和圖57所示。 電源管理模塊論文要求告訴我們，便攜式的終端設(shè)備。獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。DS18B20能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過編程實(shí)現(xiàn)9到12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。③是利用溫度傳感器對(duì)溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)采集并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)與凌陽單片機(jī)相連接。但是，產(chǎn)生的信號(hào)極不穩(wěn)定，而且需要濾波和調(diào)理電路。倒F天線只需要利用金屬導(dǎo)體配合適當(dāng)?shù)酿伨€及天線短路接到接地面的位置，孤兒成本低，而且可以與PCB電路板焊接在一起。良好的天線設(shè)計(jì)在藍(lán)牙應(yīng)用中有著相當(dāng)重要的意義。UART接口和USB接口同為HCI接口，本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)雙藍(lán)牙模塊間的無線傳輸，主機(jī)與藍(lán)牙模塊之間的通信必須要通過HCI接口來實(shí)現(xiàn)。圖54 BlueCroe02_external內(nèi)部結(jié)構(gòu)本文正是通過UART接口進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，UART接口上可達(dá)最大460kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。PIO接口是通用的I/O接口，可以接入按鈕和指示燈，SPI接口一般用于調(diào)試，這里也不需用到。由圖52和圖53可知，BlueCore02_external藍(lán)牙芯片為模塊的核心，其結(jié)構(gòu)如圖54所示。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代現(xiàn)有的串口線。硬件支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音傳輸，最高可支持3M調(diào)制模式。日立萬勝藍(lán)牙模塊MBM02就是這樣一款集成了射頻電路、基帶電路、晶振 和不平衡變壓器（Balun）的通用藍(lán)牙模塊。圖51 系統(tǒng)方案原理框圖 電路中模塊的設(shè)計(jì)由圖51系統(tǒng)方案原理框圖可知，系統(tǒng)中用到了4個(gè)模塊。當(dāng)然也要考慮其他元器件的選型。 5 數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集藍(lán)牙無線傳輸模塊硬件電路的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的關(guān)鍵，它在很大程度上決定了數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)男阅?。在UART，傳輸層上面只允許是“分組指示 + HCI分組”，不能再有其他的傳輸內(nèi)容。也可以從藍(lán)牙主機(jī)控制器進(jìn)行發(fā)送。如圖45所示，主機(jī)與主機(jī)控制之間通過HCI UART傳輸層進(jìn)行藍(lán)牙HCI指令、事件和數(shù)據(jù)的傳輸。表42 廣播(BC)標(biāo)志值參數(shù)描述00無廣播，僅點(diǎn)到點(diǎn)01活動(dòng)節(jié)點(diǎn)廣播：分組發(fā)送到所有的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)10匹克網(wǎng)廣播：分組發(fā)送到所以的從節(jié)點(diǎn)和所有的Park的從節(jié)點(diǎn)11保留數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度字段占用2bit。標(biāo)志(Flags): 2 bit。使用的鏈接句柄值必須是主機(jī)控制器還沒有分配的值。圖44是HCI ACL數(shù)據(jù)分組的格式。圖43 HCI事件數(shù)據(jù)包分組格式事件碼(Event_Code):大小為lbyte，用于唯一的標(biāo)志事件的類型。當(dāng)事件存在時(shí)，主機(jī)控制器用該指令通知主機(jī)。測(cè)試指令用于提供測(cè)試藍(lán)牙硬件各種功能的能力。主機(jī)控制器改變?nèi)康臓顟B(tài)參數(shù)。對(duì)于HCI控制和基帶指令，OGF值為OxO3。注意，在兩個(gè)藍(lán)牙的節(jié)點(diǎn)之間只能存在一個(gè)ACL鏈接，因而對(duì)子每個(gè)物理鏈路層鏈接只能有一個(gè)ACL HCI鏈接句柄。這些指令指示鏈路管理器生成和更改與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的鏈路層的鏈接和查詢筱蓋范圍內(nèi)的其他藍(lán)牙設(shè)備，以及執(zhí)行其他的LMP指令。主機(jī)控制器可以緩存一個(gè)或多個(gè)HCI指令分組，但必須按收到的順序執(zhí)行分組。這時(shí)Connection_Handle或BD_ADDR參數(shù)與相應(yīng)的指令中的值完全一樣。當(dāng)然，如果由于某種原因該指令沒有被執(zhí)行(參數(shù)錯(cuò)誤或當(dāng)前不能執(zhí)行)，這時(shí)主機(jī)控制器將返回一個(gè)指令狀態(tài)事件，在狀態(tài)參數(shù)中標(biāo)明錯(cuò)誤代碼。操作碼分為兩個(gè)字段:操作碼組字段(OGF:Opcode Group Field)和操作碼指令字段(OCF: Opcode Command Field)，OFG字段占用操作碼的高6bit，OCF占用低lObit。(1)HCI指令分組。陣列參數(shù)的元素的數(shù)目是不固定的。對(duì)于多個(gè)陣列參數(shù)。為了使主機(jī)能夠檢測(cè)在HCI傳輸層的錯(cuò)誤，在主機(jī)發(fā)送指令和主機(jī)控制器的響應(yīng)之間必須設(shè)定超時(shí)時(shí)限。HCI鏈路指令使主機(jī)具有控制與其他藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)鏈路層鏈接的能力，這些指令一般涉及鏈路管理器，它使用LMP