【正文】 全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目 次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 利用它可以作為無(wú)線數(shù)據(jù)采集和收發(fā)的無(wú)線終端 ，藍(lán)牙 技術(shù)構(gòu)建的無(wú)線數(shù)據(jù)采 集傳輸模塊， 具有功耗低，可靠性高 和高安全性 的優(yōu)點(diǎn) ，可以用作無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端 。 數(shù)據(jù)采集端由 TI 官方的 CC2040EM 核心板 和外圍電路，如按鍵、 LCD、 DS18B20 組成， PC 端由TI 官方的 CC25640 USBDongle 和串口 調(diào)試 軟件組成。 最終實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)采集模塊 采集到的數(shù)據(jù) 能通過(guò)藍(lán)牙 協(xié)議無(wú)線傳輸?shù)?PC 端 ，并且 PC 端能 控制 數(shù)據(jù)采集端 或向其發(fā)送數(shù)據(jù)。 由于現(xiàn)在大多數(shù)的 PC 機(jī)還沒(méi)有內(nèi)置藍(lán)牙 功能 ， 因此， 研究 藍(lán)牙 技術(shù)實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)的無(wú)線 數(shù)據(jù)處理 設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用有很大的意義。重點(diǎn)對(duì)未來(lái)的應(yīng)用前景 進(jìn)行分析。 20xx 年 4 月 20 日， 藍(lán)牙 協(xié)議 發(fā)布，這是目前 最新 的藍(lán)牙版本，為第三代藍(lán)牙的 升級(jí)版。 這一次的技術(shù)改進(jìn)中它 主要體現(xiàn)在 如下方面，包括 電池續(xù)航時(shí)間 的加長(zhǎng)、功耗低等方面 ，擁有 著 成本低，可操作性強(qiáng) ，延遲 時(shí)間短 、 通信距離 長(zhǎng)， AES128 加密等諸多特色。 國(guó)內(nèi)對(duì) 藍(lán)牙技術(shù) 的研 發(fā) 起步較國(guó)外要晚， 但正所謂東方藍(lán)牙風(fēng)光無(wú)限，這一項(xiàng)短距離無(wú)線通信技術(shù)， 必將在世界的東方這一人口密集，商業(yè)繁榮的大陸得到前所未有的巨大發(fā)展。 藍(lán)牙 技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要產(chǎn)物之一，它作為一種低功耗、高可靠性和較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸 標(biāo)準(zhǔn)， 為各行各業(yè)提供了更多 發(fā)展空間和工作效率。 而 利用本設(shè)計(jì)提供的 CC2540 數(shù)據(jù)采集模塊 ， 可以實(shí)現(xiàn) 在糧食倉(cāng)庫(kù)的任意 需要測(cè)量溫度的位置放置 CC2540 數(shù)據(jù)采集模塊 ， 實(shí)時(shí)地 將采集的溫度 通過(guò) 藍(lán)牙 協(xié)議無(wú)線傳輸給 PC 端，以便 PC 端根據(jù)采集的溫度對(duì)溫控系統(tǒng) 進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?或做出其他 相應(yīng)的操作 ,使需要改變溫度的位置得到 改善 。而傳統(tǒng)的 傳感器模塊加有線傳輸?shù)姆绞皆卺t(yī)院病房這種人員較多，且人員流動(dòng)頻繁的場(chǎng)所來(lái)說(shuō) ，顯得很不方便也很不實(shí)用，消耗也十分大。 4 2 開(kāi)發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境 藍(lán)牙芯片 CC2540 CC2540 集成了 射頻收發(fā)器，是一款完全兼容 8051 內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)，它完美的兼容了 藍(lán)牙低功耗協(xié)議棧，非常適合藍(lán)牙低功耗 的開(kāi)發(fā)和 應(yīng)用，它有 3 個(gè)不同的 存儲(chǔ)器訪問(wèn)總線： 特殊功能寄存器（ SFR）； 數(shù)據(jù)（ DATA）； 代碼 /外部數(shù)據(jù)（ CODE/XDATA）。位于系統(tǒng)核心存儲(chǔ)器交叉開(kāi)關(guān)使用 SFR 總線將 CPU、 DMA 控制器與物理存儲(chǔ)器和所有的外接設(shè)備連接起來(lái)。 CC2540EM 核心板。 USBDongle 通過(guò) USB接口與 PC 連接， 安裝 TI的驅(qū)動(dòng)程序，將 USBDongle模擬成串口，然后運(yùn)行 BTool。 8 圖 23 SmartRF04EB 實(shí)物圖 軟件環(huán)境 IAR IAR Embedded Wordbench(又稱 EM)的 C 交叉編譯器 是一款完整、穩(wěn)定且容易使用的專業(yè)嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具 ， IAR 對(duì)不同的微處理器提供統(tǒng)一 的用戶界面，目前可以支持至少 35 種的 8 位、 16 位、 32 位的 MCU。 ? 內(nèi)存模式選擇。 \Accessories\HexFiles 里面存放的 是 TI 開(kāi)發(fā) 板上的 預(yù)先 編譯的 hex 文件 。 《 TI_BLE_Software_Developer39。 所有 的 協(xié)議棧 demo 都要放 到 Projects/ble 這個(gè)目錄下編譯運(yùn)行，因?yàn)?IAR 程配置中使用 的 是相對(duì)路徑，一旦 IAR 工程位置和整個(gè)協(xié)議棧源碼 的 相對(duì)位置 發(fā) 生變化，就無(wú)法找 到 ble 的 其他組件，編譯時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量 的 無(wú)法找 到 文件 的錯(cuò)誤 ， 所有 程序 必須要放 到 這里來(lái)編譯。 10 Flash Programmer Flash Programmer 也是一款 TI 的官方軟件， 與 SmartRF04EB 配合 使用 ，向 EM 開(kāi)發(fā)板燒寫 HEX 文件 。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件框圖包括 CC2540 核心板和外圍電 路，整個(gè)系統(tǒng)傳輸過(guò)程如圖 31 所示： 圖 31 系統(tǒng)硬件框圖 硬件電路圖 CC2540 核心板硬件資源 CC2540EM 核心板主要包括 CC2540 單片機(jī)、全尺寸倒 F 天線，晶振以及擴(kuò)展接口，CC2540EM 核心板如圖 32 所示 ： 12 圖 32 CC2540 核心板 天線及巴倫匹配電路設(shè)計(jì) CC2540 外部?jī)H需幾個(gè)簡(jiǎn)單的阻容網(wǎng)絡(luò) 即實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 RF 前端。本設(shè)計(jì)采用的是 PCB 天線，天線及巴倫匹配 電路設(shè)計(jì)如圖 33 所示。 圖 36 LED 驅(qū)動(dòng)和按鍵 S1 驅(qū)動(dòng)電路 五向按鍵電路設(shè)計(jì) 協(xié)議棧另外一個(gè)非常重要的拓展電路就是五向按鍵，幾乎每個(gè)協(xié)議棧 demo 都會(huì)用到五向按鍵來(lái)輔助操作 。 LCD 電路設(shè)計(jì)如圖 38 所示。 下載調(diào)試電路如圖 310 所示。 藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧具有很多版本，不同的廠商提供的藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧有一定的區(qū)別，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是 TI 公司推出的藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧 BLE— CC254x— . TI 公司推出 的 新一代 藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧 由兩個(gè)部分組成 ：主機(jī)和控制器。 物理層（ Physical Layer）是 1Mbps 自適應(yīng)跳頻的 GFSK 射頻，工作于免許可證的 ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻段。這一層可以是軟件 API 或硬件接口，如 UART、 SPI、 USB。在 ATT 環(huán)境中，展示“屬性”的設(shè)備稱為服務(wù)器，與之配對(duì)的設(shè)備稱為客戶端。 操作系統(tǒng)抽象層 OSAL OSAL（操作系統(tǒng)抽象層） 是類似于一個(gè)系統(tǒng)的抽象層，但 它不是一個(gè)真正意義上的操作系統(tǒng)。 保護(hù)共享資源最常用的方法是： ? 關(guān)中斷； ? 使用測(cè)試并置位指令； ? 禁止任務(wù)切換； ? 使用信號(hào)量。 該變量的聲明為： uint8 taskCnt。 taskArr：這是一個(gè)數(shù)組 ； 該數(shù)組的聲明為： pTaskEventHandlerFn taskArr[].這是一個(gè)函數(shù)指針，指向了對(duì)應(yīng)的事件處理函數(shù)。主要包括以下三個(gè)函數(shù)： HAL_Init（）它是 osaltaskadd 調(diào)用，以便在 OSAL 中注冊(cè) HAL 的驅(qū)動(dòng)； HALdriverInit（）它是 main（）函數(shù)調(diào)用來(lái)初始化硬件驅(qū)動(dòng)。 （ 1）通用訪問(wèn)配置文件（ GAP）： BLE 協(xié)議棧中的 GAP 層負(fù)責(zé)處理設(shè)備訪問(wèn)模式和程序，包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、建立連接、終止連接、初始化安全特色和設(shè)備配置。集中器收到廣告數(shù)據(jù)后，向外部設(shè)備發(fā)送掃描請(qǐng)求，然后外部設(shè)備將特定的數(shù)據(jù)回應(yīng)給集中器，稱為掃描回應(yīng)。 連接間隔 — 在兩個(gè) BLE 設(shè)備的連接中使用跳頻機(jī)制，兩個(gè)設(shè)備使用特定的信道收發(fā)數(shù)據(jù)，然后過(guò)一段時(shí)間后再使用新的信道（鏈路層處理信道切換），兩設(shè)備在信道切換后收發(fā)數(shù)據(jù)稱之為連接事件。長(zhǎng)的時(shí)間間隔的優(yōu)勢(shì)是顯著地節(jié)省功耗，因?yàn)樵O(shè)備可以在連接事件之間有較長(zhǎng)事件 的休眠，壞處是當(dāng)設(shè)備有應(yīng)用數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，必須要等到下一個(gè)連接事件；短的時(shí)間間隔優(yōu)勢(shì)是兩設(shè)備連接頻發(fā)，可以更快地收發(fā)數(shù)據(jù)，不利之處是設(shè)備因連接事件的到來(lái)而被頻繁地喚醒，會(huì)有較多功耗。這個(gè)值的單位是 10ms，管理超時(shí)的范圍是 10（ 100ms） ~3200（ 32ms）。這些值代表了外設(shè)所要求的連接參數(shù)。然后兩個(gè)設(shè)備才能退出連接設(shè)備。屬性表是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了稱為屬性的小塊數(shù)據(jù)，除了值本身，每個(gè)屬性都包含下列屬性： 句柄 — 屬性在表中的地址，每個(gè)屬性有唯一的句柄； 類型 — 表示數(shù)據(jù)代表的事務(wù)，通常是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟規(guī)定或由用戶自定義的 UUID（ Universally Unique Identifier）； 權(quán)限 — 規(guī)定了 GATT 客戶端設(shè)備對(duì)屬性的訪問(wèn)權(quán)限，包括是否能訪問(wèn)和怎樣訪問(wèn)。 讀多個(gè)特性值 — 客戶端一次請(qǐng)求中讀取幾個(gè)句柄的特征值，服務(wù)器將這些特征值回應(yīng)給客戶端（假設(shè) 屬性有讀權(quán)限）。這種方式提供最低的成本和功耗，大部分實(shí)際應(yīng)用都采用這種方式。網(wǎng)絡(luò)處理器配置 適用于應(yīng)用程序在另一個(gè)設(shè)備（外部微控制器或 PC）上運(yùn)行的情況。 SimpleBLEPeripheral 從機(jī)編程 這里說(shuō)到的從機(jī)，也就是本設(shè)計(jì)用到的 CC2540EM 開(kāi)發(fā)板。 Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\CC2540\ 進(jìn)入 主體源文件。 25 26 圖 45 SimpleBLEPeripheral_Init 任務(wù)初始化函數(shù) 314 行：設(shè)置從機(jī)廣播數(shù)據(jù)。這里涉及的廣播內(nèi)容和掃描回應(yīng)內(nèi)容就是在這里設(shè)置的。 最 后 433 行：?jiǎn)?dòng) BLE 從機(jī)。 471 行：有 int 函數(shù)啟動(dòng)的任務(wù)函數(shù)入口點(diǎn)，啟動(dòng)從機(jī)程序，并且開(kāi)啟周期性的任務(wù)處理，這個(gè)周期性的任務(wù)并不是必須的。 當(dāng)主機(jī)調(diào)用 GATT_ReadCharValue 后，讀取到的 value，會(huì)在 GATT_MSG_EVENT中通知我們，如圖 47 所示 。在 的開(kāi)頭有這個(gè)回調(diào)函數(shù)的定義，如圖 48 所示。 要向 CC2540 USBDongle 中 燒寫 HostTestRelease 程序 才能實(shí)現(xiàn)其作為 主機(jī)的功能。 HostTestRelease 網(wǎng)絡(luò)處理器工程結(jié)構(gòu)和一般的協(xié)議棧 demo 一樣，同樣適用硬件抽象層，操作系 統(tǒng)虛擬層。 3. 封裝串口打印函數(shù)。 30 圖 410 串口應(yīng)用程序初始化函數(shù) 第 33 行：設(shè)置波特率，本設(shè)計(jì)使用的是 57600。當(dāng)程序 接收到硬件發(fā)來(lái)的串口數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì) 調(diào)用該函數(shù)，通知用戶做好接收工作。 第 64 行：調(diào)用 Hal_UART_RxBufLen 函數(shù)，返回當(dāng)前可讀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 31 圖 412 串口值打印函數(shù) 32 5 系統(tǒng)安裝與測(cè)試 分別將編譯的 SimpleBLEPeripheral和 HostTestRelease 下載到 從機(jī)板和 USBDongle。下面對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所做的主要工作做以下總結(jié)： 硬件電路設(shè)計(jì)： 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件電路板，其中核心板直接采用購(gòu)買的 CC2540— EM 核心板，這主要涉及到核心板上的倒 F 天線設(shè)計(jì)，如果自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的話，無(wú)法保證設(shè)計(jì)的精度，同時(shí)又將影響到通信的質(zhì)量。 未來(lái)展望：在畢業(yè)設(shè)計(jì)中也牽涉到時(shí)間緊，任務(wù)重，其他事務(wù)等客觀原因的影響，使得沒(méi)能搞懂搞透這個(gè)通信協(xié)議，但是藍(lán)牙 BLE 的未來(lái)發(fā)展前景良好，我對(duì)它也是很感興趣，希望在以后的日子里繼續(xù)學(xué)習(xí)，從身邊應(yīng)用做起，做出自己的藍(lán)牙臺(tái)燈、藍(lán)牙鼠標(biāo)等等。 然后要感謝指導(dǎo)我們的老師 —— 霍金 老師。如果不是遇見(jiàn)他們我的大學(xué)生活可能會(huì)完全不同 。 [5] 李明亮，邢斌，藍(lán)牙硬件電路與藍(lán)牙核心技術(shù)及應(yīng)用 [M]，北京電子科技出版社，20xx 。