【正文】 性。因此要實現(xiàn)藍牙技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，藍牙技術(shù)在成本和技術(shù)方面仍有待改進。所以藍牙協(xié)議是這項新技術(shù)面向應(yīng)用的一個重要方面。2 凌陽單片機及其原理 凌陽單片機簡介 8位單片機凌陽8位單片機的CPU內(nèi)核均為6502兼容型。 16位單片機隨著單片機集成的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。與凌陽8位機功能相比，16位181。nSP?系列16位單片機內(nèi)集成了更多的系統(tǒng)外圍資源。nSP?家族中有些系列嵌入了LCD控制驅(qū)動和DTMF發(fā)生器功能等。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32KB的閃存（Falsh）。因此，與SPCE500A相比，以181。nSP?微處理器；工作電壓：～，VDDH為VDD～（I/O）；CPU時鐘：～；內(nèi)置2KB SRAM；內(nèi)置32KB FLASH；可編程音頻處理；晶體振蕩器。nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。圍繞SPCE所形成的16位181。SPCE061A的結(jié)構(gòu)如圖22所示。 寄存器組181。專用型寄存器包括SP、BP、SR、PC，是與CPU特定用途相關(guān)的寄存器。SR是段寄存器，有多種功能，算術(shù)邏輯運算結(jié)果的各標志位N,Z,S,C亦儲存在其中。nSP?是16位單片機，它具有16位數(shù)據(jù)線和22位地址線，22位地址線最多可以尋訪4MB的存儲容量。 算術(shù)邏輯運算單元ALU181。堆棧的最大容量范圍限制在2KB RAM內(nèi)，即其地址范圍是0x07FF～0x0000的存儲器中。nSP?的堆棧結(jié)構(gòu) 中斷中斷是指計算機在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計算機系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，必須終止原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束之后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被終止的原程序過程。39。事件中斷一般產(chǎn)生于片內(nèi)設(shè)部件或由外設(shè)中斷輸入引腳引入的某個事件，其中斷的開通/禁止由相應(yīng)的獨立使能和相應(yīng)的IRQ或FIQ總使能控制。觸鍵喚醒中斷中若以觸鍵作喚醒源，其功能通過并行A口的IOA0～IOA7及中斷源IRQ3_KEY的設(shè)置來實現(xiàn)。圖24 181。 32KB的內(nèi)嵌式閃存從地址0x8000開始被劃分為128頁（每頁存儲容量為256B），它們在CPU正常運行狀態(tài)下均可通過程序擦除或?qū)懭恕SP?結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點對其外圍設(shè)備進行展開介紹，其中包括并行I/O口、定時/計數(shù)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、時鐘系統(tǒng)和音頻輸出。若通過口位的組合設(shè)置還可使輸入口引入外部中斷源或喚醒源事件，可以使端口具有中斷或喚醒之特殊功能。圖25為SPCE061A時鐘電路的接線圖。圖25 SPCE061A時鐘電路 時鐘系統(tǒng)基本上由三部分組成：鎖相環(huán)PLL倍頻電路、可編程分頻計數(shù)器以及時基信號發(fā)生器。TimerA的時鐘源是由兩個時鐘源ClkA和ClkB經(jīng)過一個邏輯與門相與而成。SPCE061A內(nèi)置8通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中7個通道用于將模擬量信號（如電壓信號）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，可以直接引線（IOA[0～6]）輸入?？紤]到單片機片內(nèi)A/，而電壓模擬信號直接從LINE_IN通道輸入被送入采樣/保持器，當(dāng)選擇ADC的自動方式時，會使RDY信號變?yōu)椤?”，從而啟動了ADC的數(shù)據(jù)采樣。由此看來，適時讀取A/D數(shù)據(jù)單元，可控制A/D轉(zhuǎn)換的觸發(fā)時間。圖26 SPCE061A最小系統(tǒng)3 藍牙規(guī)范協(xié)議藍牙協(xié)議的總體概況可以通過藍牙協(xié)議棧反映出來。圖31 藍牙協(xié)議棧從另外一個角度來看，用戶會針對藍牙的應(yīng)用而提出用法模型，如三合一電話、因特網(wǎng)網(wǎng)橋、局域網(wǎng)接入、交互式會議、耳麥及自動同步等。當(dāng)然，藍牙協(xié)議也應(yīng)該相應(yīng)地升級。 基帶協(xié)議基帶是藍牙的數(shù)據(jù)鏈路層，它負責(zé)管理物理信道，并考慮以什么形式發(fā)送數(shù)據(jù)、什么時候發(fā)送數(shù)據(jù)、等待什么數(shù)據(jù)、什么時候等待數(shù)據(jù)以及使用哪一個載波頻率和哪一個級別的發(fā)射功率等等，這些都是藍牙鏈路控制器要解決的問題。查詢過程在設(shè)備地址未知的通信對象進入可通信范圍內(nèi)的情況下啟動，用來發(fā)現(xiàn)未知藍牙設(shè)備的地址BD_ADDR。(2)尋呼過程(Page)。Slave在尋呼掃描頻率上按照一次18個時隙(或更多時隙)的規(guī)律監(jiān)聽它的DAC。從而實現(xiàn)與Master的同步。然后雙方進行TDD切換，Slave成為新的Master，先前的Maste:則轉(zhuǎn)換成新的Slave隨后新的Master向其他Slave發(fā)FHS包，在FHS確認后，新的Master和其他Slave按照FHS的指示采納由新的Master所確定的Piconet參數(shù)，即由新的Master所決定的統(tǒng)一的CAC時鐘以及跳頻序列。組成Scatter net的每個Piconet由該Piconet的Master定義，當(dāng)然它們有各自的CAC，時鐘和跳頻序列。舉個例子來說，對于已經(jīng)建立ACL鏈路的Slave，它可以在當(dāng)前所處的Piconet內(nèi)要求進入Hold或Park狀態(tài)，而通過改變信道參數(shù)(CAC,CIR,FH)加入到另一個Piconet中。至此，各個單元之間的實現(xiàn)了同步，也意味著一個Piconet的誕生。 ACL和SCO鏈路基帶可以處理兩種類型的鏈路:同步連接鏈路(Synchronous Connection Oriented 即 SCO)和異步無連接鏈路(Synchronous Connection Less 即ACL)。一個主控設(shè)備最多可以同時支持三條SCO鏈路，而從屬設(shè)備則最多可以支持兩條來自不同主控設(shè)備的SCO鏈路或者三條來自同一主控設(shè)備的SCO鏈路。在一個主控設(shè)備和一個從控設(shè)備之間只能存在一條ACL鏈路。基帶分組格式如圖33所示。一個微微網(wǎng)的信道訪問碼由其主控役備的藍牙地址的LAP構(gòu)成。通用查詢訪問碼用于查詢一切范圍內(nèi)可用藍牙設(shè)備，該碼字由一個保留藍牙地址LAP(Ux9E8833)構(gòu)成?；鶐Х纸M的最后一個部分是有效載荷部分(PAYLOAD)，這部分包含的內(nèi)容可以是純語音信息，可以是純數(shù)據(jù)信息，也可以是兩者皆有。該字段的值與“ARQN”是對應(yīng)的。接收方用位相關(guān)器來確定該ID分組的位序，因此，ID分組很可靠。在FHS分組中，信息位為144bit, CRC校驗信息16bit。從屬設(shè)備受到該分組后要求回復(fù)一個分組用以確認POLL分組的成功接收。在全球范圍內(nèi)，每個藍牙設(shè)備的BD_ADDR都是唯一的。UAP和NAP共24bit，構(gòu)成了藍牙組織的唯一標識(Organization Unique Identifier，即OUI)部分，這部分地址由地址管理機構(gòu)分配，而LAP則由各組織自行分配。另外，LMP不承載任何數(shù)據(jù)信息。在本系統(tǒng)中，鏈路管理層與前兩節(jié)所討論的藍牙射頻單元和基帶一樣，是在硬件平合中實現(xiàn)的，所以在這里只進行簡要的介紹。 邏輯鏈路控制與適配層(L2CAP)位于主機端HCI層之上， 在本系統(tǒng)協(xié)議結(jié)構(gòu)中的位置如圖31所示。L2CAP層本身只關(guān)心異步無連接基帶鏈路分組類型(ACL)的傳輸。此外，它還使較大的高層數(shù)據(jù)分組和較小的基帶數(shù)據(jù)分組之間的分割和重組變得容易。藍牙設(shè)備為每個邏輯信道的本地端點賦予一個本地唯一的信道標識符(Channel Identifier，即CID)，CID是一個16bit的標識符，CID分配工作由本地的L2CAP層完成。圖36 L2CAP層的CO信道分組格式 圖37 L2CAP層的信令信道分組格式 以上L2CAP層的信道分組格式各個字段的意義將在下文中詳細介紹。為了方便在藍牙無線鏈路上實現(xiàn)串行通信，藍牙協(xié)議棧定義了一個被稱為電纜替代協(xié)議層RFCOMM的串行端口抽象。藍牙規(guī)范只采用了這個標準中的一個子集，并且做了些修改。4 主機控制接口功能規(guī)范藍牙作為一種短距離的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為設(shè)備之間的互聯(lián)提供了方便。 HCI概述主機控制接口(HCI)提供了一種訪問藍牙硬件能力的通用接口。這些中間層，又稱為主機控制器傳輸層，能夠提供傳輸數(shù)據(jù)的能力。 HCI流控流控制用在主機到主機控制器的方向，在發(fā)送時，主機先把ACL數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，HCI流控制的作用是避免發(fā)送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)溢出。當(dāng)?shù)狡渌?jié)點至少存在一個的鏈接或在本地回送模式時，主機控制器使用Number of Completed_Packets事件來控制來自主機的數(shù)據(jù)流。當(dāng)主機收到一個新的Number of Completed_Packets事件，它就可以得到從上一次事件返回后緩沖器減少的信息，并可以計算當(dāng)前的緩沖器的使用量。主機控制器也必須按同樣的順序發(fā)送到空中。在特殊情況下，從主機控制器到主機方向的流量控制也是必須的。之后主機使用Host_Number of Completed_Packets指令(使用方法就像上面的主機控制器使用Number of Completed_Packets事件一樣)。 HCI指令和事件HCI提供了訪問藍牙硬件的統(tǒng)一的指令方式。例如，對于大多數(shù)HCI指令，主機控制器在指令完成時將生成一個指令完成事件，該事件包含完成的HCI指令的返回參數(shù)。陣列參數(shù)使用符號:參數(shù)A[i]。指令中的參數(shù)和每個非指令參數(shù)的大小都在每個指令和事件中指定。由于是透明的數(shù)據(jù)傳輸，在主機和主機控制器交換的指令、事件和數(shù)據(jù)格式必須由HCI規(guī)范指定。每個指令分配一個2字節(jié)的操作碼(Opcode)，用于唯一的標識指令的類型。一些指令在完成后并不發(fā)送指令完成事件，但當(dāng)主機控制器收到一個指令并開始執(zhí)行時，它就向主機發(fā)送一個指令狀態(tài)事件。狀態(tài)參數(shù)是第一個返回的參數(shù)，它解釋錯誤的原因，在狀態(tài)參數(shù)后如果還有Connection_Handle或BD_ADDR參數(shù)，它們也必須返回，主機使用該參數(shù)識別指令完成事件屬于哪一個指令例程。在指令完成和指令狀態(tài)事件中還包含一個參數(shù)稱為Num_HCI_Command_Packets，主機用該參數(shù)指示當(dāng)前允許發(fā)送到主機控制器的HCI指令的分組數(shù)。鏈路控制指令允許主機控制器控制與其他設(shè)備的鏈接。這些策略指令可以改變鏈路管理器的行為，因而也將導(dǎo)致鏈路層漣接的改變。主機設(shè)備可以使用這些指令改變本地設(shè)備的運行狀態(tài)。對于信息參數(shù)指令，OGF值為OxO4。對于這些狀態(tài)指令，OGF固定為OxO5。(2)HCI事件分組。HCI事件分組的格式如圖43所示。數(shù)據(jù)分組可以是ACL和SCO分組。在上電或復(fù)位主機后，主機在第一次發(fā)送HCI數(shù)據(jù)分組時把Broadcast_Flag設(shè)置為01b(激活廣播)或10b(匹克網(wǎng)廣播)。廣播使用鏈接句柄并不能標識一個ACL點到點鏈接，因此，該句柄不能用在任何需要鏈接句柄參數(shù)的指令中，也不能用在任何具有鏈接句柄參數(shù)的事件中返回。表41 分組邊界（PB )標志值參數(shù)描述00保留01高層消息的接續(xù)分段的分組10高層消息的第一個分組（L2CAP的開始）11保留 廣播標志(用于從主機到主機控制器的分組時)，見表42。HCI UART傳輸層的目標是要在同一個PCB上的兩個UART串行接口之間使用藍牙HCI，前提是假設(shè)UART通信不存在線路錯誤。HCI指令分組只能由主機發(fā)送到藍牙主機控制器，HCI事件分組只能從藍牙主機控制器發(fā)送到主機，HCI ACL/SCO數(shù)據(jù)分組可以發(fā)送到藍牙主機控制器。當(dāng)整個分組收到以后，下一個分組指示表示下一個HCI分組類型。這里對HCI層指令和事件以及UART傳輸層作總體介紹，下文就是其知識的運用。數(shù)據(jù)采集藍牙無線傳輸模塊中主要的元器件有兩個，一個是基于凌陽單片機數(shù)據(jù)采集硬件電路，一個是無線傳輸藍牙模塊。這就是本文的中心思想和基本思路，具體方案通過框圖51展示出來。 日立萬勝藍牙模塊MBM02針對不同的應(yīng)用場合，各種功能高度集成的藍牙模塊日益增多。采用世界領(lǐng)先的藍牙芯片供應(yīng)商CSR的BlueCore2External芯片，（4dbm），對于本文所設(shè)計的便攜式終端設(shè)備來說極為適合?？梢苑奖愕暮蚉C機的藍牙設(shè)備相連，也可以兩個模塊之間的數(shù)據(jù)互通。在復(fù)位引腳上接了一個上電復(fù)位電路，用于在藍牙模塊停滯或工作不正常時予以復(fù)位。PCM接口用于語音信號的傳輸，本文不需用到。因此，從整個模塊結(jié)構(gòu)來看，只要擴展電源控制電路及相應(yīng)的外圍接口電路即可完成一些簡單的藍牙設(shè)備的硬件開發(fā)。本章中凌陽單片機就是通過TXD與RXD兩根信號線將實時數(shù)據(jù)輸入到藍牙模塊的。藍牙技術(shù)是一種短距離無線連接的通訊手段，無限通訊的傳輸距離主要依賴射頻使用的頻率、射頻發(fā)送的功率、接收靈敏度及天線的性能。另一種天線外接方式是使用可旋轉(zhuǎn)接頭，這種方式的優(yōu)點是天線可以依照使用需求做任意的旋動并籍以提高傳輸效果，但是缺點在于成本較高。①是選擇正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號，再通過伏頻轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成電壓信號與凌陽單片機相連。這種方法倒是簡單，但使用性不強，故也不采納。圖55 溫度信號采集電路結(jié)合第二章對凌陽單片機的簡要介紹，這里先要討論溫度傳感器的采用，本文選擇了常用的DS18B20溫度傳感器。由圖55可知，因為溫度信號是連續(xù)變化量，而通過DS18B20得到的電壓信號也就是一段持續(xù)變化的實時數(shù)據(jù)。適用于DN15～25, DN40～DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫，PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。因為凌陽單片機和溫度傳感器DS18B20都需要供5V的電壓。可在Vout端輸出電壓處接個104uF電容再接地，以保證濾除干擾信號。在硬件電路中，電源管理模塊要給溫度傳感器DS18B20供5V電壓；凌陽單片機按照要求也是供5V電壓；。 圖58 電源管理模塊硬件電路 凌陽單片機SPCE061A 凌陽單片機的引腳有84個，在系統(tǒng)硬件電路中，只用了一部分引腳。該電路除了具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖中的開關(guān)S，因XRESB是低電平有效的，就可達到復(fù)位的功能。而當(dāng)凌陽單片機接收到電壓信號后通過內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再由圖中可知的IOB10和IOB7引腳通過UART口連接到藍牙模塊的UART_RX和UART_TX引腳。而電壓模擬信號直接從LINE_IN通道輸入被送入采樣/保持器，當(dāng)選擇ADC的自動方式時，會使RDY信號變?yōu)椤?”，從而啟動了ADC的數(shù)據(jù)采樣