【正文】 [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 。 然后要感謝指導(dǎo)我們的老師 —— 霍金 老師。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。 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。 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。 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。在 的開頭有這個(gè)回調(diào)函數(shù)的定義，如圖 48 所示。 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。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。 Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\CC2540\ 進(jìn)入 主體源文件。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。 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）。然后兩個(gè)設(shè)備才能退出連接設(shè)備。這個(gè)值的單位是 10ms，管理超時(shí)的范圍是 10（ 100ms） ~3200（ 32ms）。 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。 （ 1）通用訪問配置文件（ 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。 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)。 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。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。 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。 下載調(diào)試電路如圖 310 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 。 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。 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。 \Accessories\HexFiles 里面存放的 是 TI 開發(fā) 板上的 預(yù)先 編譯的 hex 文件 。 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。 CC2540EM 核心板。 4 2 開發(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 的開發(fā)和 應(yīng)用，它有 3 個(gè)不同的 存儲(chǔ)器訪問總線： 特殊功能寄存器（ SFR）； 數(shù)據(jù)（ DATA）； 代碼 /外部數(shù)據(jù)（ CODE/XDATA）。 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 。 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。 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。 由于現(xiàn)在大多數(shù)的 PC 機(jī)還沒有內(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)問題對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用有很大的意義。 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。 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。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 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?、縮印、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。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 本設(shè)計(jì) 主要論述了 藍(lán) 牙 協(xié)議棧的編寫 及 應(yīng)用， CC2540 模塊與 PC 的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程 及 原理 。 藍(lán)牙 作為 20xx 年新推出的新一代藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范，目前各大公司和廠家都紛紛推出自己的硬件開發(fā)平臺(tái)和軟件支持，因此在硬件平臺(tái)和軟件支持的選擇上不僅要滿足系統(tǒng)的需求， 還要符合藍(lán)牙未來(lái)發(fā)展的潮流； 在保證系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，做出常用的 I/O 口模塊，拓展藍(lán)牙應(yīng)用的領(lǐng)域； 藍(lán)牙 的軟件編程是基于一定的協(xié)議棧的基礎(chǔ)之上的，類比于以前的編程來(lái)說(shuō)難度不太好確定，但至少是要在熟悉協(xié)議棧的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，因此協(xié)議棧的學(xué)習(xí)成了一個(gè)重點(diǎn)； 本次設(shè)計(jì)采用的是 以 TI 公司的 CC2540 芯片為核心的 EM 開發(fā)板，并在外圍拓展所需的按鍵、溫度傳感器和 LCD等外設(shè) 構(gòu)成 數(shù)據(jù)的采集端， PC 端由 TI公司提供的 CC2540 USBDongle 和上位機(jī)串口調(diào)試軟件構(gòu)成。 它 包括三個(gè)子規(guī)范， 為大家所熟知的是，就是 傳統(tǒng) 意義上的 藍(lán)術(shù)、高速 度 藍(lán)牙 ，還有藍(lán)牙低功耗技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)只有在人與人之間以及人與機(jī)器之間相互交往的時(shí)候才會(huì)更大程度的體現(xiàn)出它的價(jià)值。 而且由于藍(lán)牙 技術(shù)的超低功耗的特點(diǎn)， 非常適合 糧食倉(cāng)庫(kù) 這種需要長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的環(huán)境。 CC2540 單片機(jī)使用單周期訪問 SFR、 DATA 和住 SRAM。 CC2540 EM 是 TI 公司 官方 推出的，藍(lán)牙 開發(fā)套件之一。 其特點(diǎn)如下： ? 完全兼容標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言 。 \Accessories\BTool 以前 的 協(xié)議棧版本沒有這個(gè)目錄，這里存放 的 是 BTOOL 的 安裝文件，不 過(guò)不需要手動(dòng) 安裝，因?yàn)閯偛虐惭b協(xié)議棧的時(shí)候已經(jīng) 安裝BTOOL。 BTool BTool 是一款 TI 公司出品的， 與 CC2540 開發(fā)配套的 PC 端應(yīng)用程序，通過(guò)使用主機(jī)控制接口 （ HCI） 命令的方式與藍(lán)牙 BLE 外設(shè)通信。這部分的電路 也叫做巴倫匹配電路，這部分的結(jié)果好壞對(duì)通信距離，系統(tǒng) 功耗都有較大的影響。 五向按鍵的電路比較復(fù)雜，但是原理非常簡(jiǎn)單，當(dāng)按鍵按下時(shí)首先產(chǎn)生一個(gè)高電平，觸發(fā)一個(gè) GPIO 中斷，然后通過(guò)放大器 輸出不同的電壓值， 當(dāng) CC2540 接收到中斷后開始去讀五向按鍵 的電壓，不同的方向按下產(chǎn)生的電壓值不同，這樣就實(shí)現(xiàn)了 joystick。 16 圖 310 下載調(diào)試電路 17 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) BLE 藍(lán)牙協(xié)議棧 介紹 協(xié)議定義的是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn)，通信雙方需要共同按照這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)；協(xié)議棧是協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)形式，通俗的理解為用代碼實(shí)現(xiàn)的函數(shù)庫(kù)，以便于開發(fā)人員調(diào)用。 鏈路層（ Link Layer）用于控制設(shè)備的射頻狀態(tài)，設(shè)備將會(huì)處于五種狀態(tài)之一：等待、廣告、掃描、初始化、連接。鏈路層狀態(tài)（主機(jī)和從機(jī)）與設(shè)備的 ATT 角色是相互獨(dú)立的。 其中，在藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧內(nèi)嵌操作系統(tǒng)中，經(jīng)常使用的方法是關(guān)中斷。 硬件抽象層 HAL 硬件抽象層（ HAL）是提供硬件服務(wù)而又不涉及太多硬件細(xì)節(jié)的層，為應(yīng)用提供訪問 GPIO、 UART、 ADC 等硬件的接口。 GAP 層總是作為下面四種角色之一： 廣播者 — 不可連接的廣告設(shè)備； 觀測(cè)者 — 掃描廣播，但不發(fā)起建立連接； 外部設(shè)備 — 可連 接的廣告設(shè)備，可以在單個(gè)鏈路層連接中作為從機(jī)； 集中器 — 掃描廣告設(shè)備并發(fā)起連接，在單鏈路層或多鏈路層作為主機(jī)，目前， BLE協(xié)議棧支持一個(gè)集中器連接三個(gè)外設(shè)。即使沒有應(yīng)用數(shù)據(jù)的收發(fā)，兩設(shè)備仍然會(huì)通過(guò)交換鏈路層數(shù)據(jù)來(lái)維持連接。另外，超時(shí)值必須大于有效的連接間隔[有效的連接間隔 =連接間隔 *（ 1+從機(jī)延遲） ]。 （ 2） 通用屬性配置文件（ GATT） 主機(jī)既可以是 GATT 客戶端也可以是 GATT 服務(wù)器；從機(jī)既可以是 GATT 客戶端也可以是 GATT 服務(wù)器?？蛻舳诵枰廊绾谓馕鲞@些不同的特性值的數(shù)據(jù)。在這種情況下，應(yīng)用程序可以在外部獨(dú)立開發(fā)，而協(xié)議棧仍然 在 CC2540 上運(yùn)行。 SimpleBLEPeripheral 工程如圖 44 所示： 圖 44 SimpleBLEPeriphal 工程文件 文件列表分成如下幾個(gè)文件夾： APP—— 包含應(yīng)用程序源代碼和頭文件； HAL—— 包含硬件抽象層源代碼和頭文件； INCLUDE—— 這個(gè)組包含所有的 BLE 協(xié)議 棧